《消防燃烧学》第7章射流混合过程

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1、回顾第一篇：燃料介绍了燃料的基本性质、分类，以及成分表示方法，不同的成分表示方法的换算第二篇：燃烧计算燃料燃烧时的空气需要量，产物生成量的计算方法（化学反应方程式的质量比、系数比）燃烧温度，发热温度的近似求解过程（内插值近似法）气体分析方程、空气消耗系数和热损失的产物成分计算方法以燃烧的结果作为研究对象，没有考虑燃烧是如何进行的1第三篇燃烧基本原理2第三篇燃烧基本原理一、燃烧的定义《工程燃烧学》--第七章燃烧过程：从混合（扩散）到燃烧反应完成的整个过程所谓燃烧，通常伴有放热、火焰、发光和（或）发烟现象,是可燃物与

2、氧化剂作用发生的氧化反应。燃烧过程是一种复杂的物理过程和化学过程的综合，它既有流动、扩散、混合等物理现象，又有氧化还原反应，并放出光和热的化学现象。燃烧是一种复杂的物理化学过程——三传一反：动量传递（流动）热量传递质量传递（扩散）化学反应3第三篇燃烧基本原理《工程燃烧学》--第七章τ混---表示混合所需要的时间τ热---表示混合后的的可燃物到达开始燃烧反应的温度所需要的时间τ化---表示完成化学反应所需要的时间燃烧过程的进行主要是受化学动力学影响，还是受扩散因素的影响。4第三篇燃烧基本原理（一）基本分类二、燃烧的

3、分类《工程燃烧学》--第七章（1）动力燃烧（动力学因素控制，预混燃烧、爆炸）：混<<热+t化（2）扩散燃烧（受流动、扩散和物理混合因素控制，液体燃料滴/蜡烛/碳粒的燃烧）：混>>热+t化（3）中间燃烧：介乎两者之间5第三篇燃烧基本原理燃烧状态燃烧分类与时间的关系稳态和非稳态与空间的关系一维、二维和三维初始反应物的混合状态预混燃烧和非预混燃烧气体流动状态层流、紊流和过渡燃烧按反应物物态均相和异相燃烧燃烧波的速度缓燃（亚音速波）、爆震（超音速波）按燃料气体、液体和固体燃料燃烧《工程燃烧学》--第七章（二）其他

4、分类6主要内容射流混合过程燃烧反应速度和反应机理着火过程燃烧传播过程异相燃烧火焰的结构及其稳定7第七章射流混合过程实际意义①物理因素在整个燃烧过程起着更为重要的作用；例如有焰燃烧。②射流是大多数工程燃烧混合的主要方式：除固体燃料有时以块状进行燃烧外，其它燃料和氧化剂都是以射流形式送入燃烧空间的。《工程燃烧学》--第七章8第七章射流混合过程《工程燃烧学》--第七章分类：根据射流喷嘴：平面射流与圆形射流根据射流结构：直流射流与旋转射流平行射流与相交射流环形射流与同轴射流根据射流环境：自由射流与受限射流层流射流与湍流射

5、流根据射流流动：主要学习内容：各种射流的定义，射流的形成条件与一般特征。9第一节静止气体中的自由射流第七章射流混合过程《工程燃烧学》--第七章第二节同向平行流中的自由射流第三节交叉射流第四节环状射流和同心射流第五节旋转射流10§7.1静止气体中的自由射流一、自由射流的定义流体由喷嘴流出到一个足够大的空间后，不再受固体边界限制而继续扩散的一种流动。其燃烧装置称为大气烧嘴，例如家用煤气灶。二、自由射流的特点射流气体离开喷口以后，因与外围流体之间有速度差，且有粘性，故产生紊流漩涡层，与外围流体进行动量和质量交换，导致各

6、流动截面上的速度、浓度分布特征发生变化。根据这些特征，沿射流的前进方向，可将射流分为初始段，过渡段和自模段（充分发展段）《工程燃烧学》--第七章11初始段：红色部分为势流核心；核心区内速度、浓度等与出口处相同，长度约4--5d0。§7.1静止气体中的自由射流《工程燃烧学》--第七章μ=1/2μmyy自模段：轴向流速都呈正态相似分布；x/d0＞8-10过渡段：射流截面上轴向速度分布不断变化直至成为正态相似分布12§7.1静止气体中的自由射流根据普朗特混合长度理论，自由射流半宽(y)：轴向um的沿程衰减规律：轴心Cm

7、的沿程衰减规律:自模段特性《工程燃烧学》--第七章u的分布规律：C的分布规律:μ=1/2μmyy轴向流速和浓度的径向分布都具有相似性：13自由射流对周围气体的卷吸能力可用卷吸率表示：§7.1静止气体中的自由射流《工程燃烧学》--第七章三、射流的卷吸及卷吸量的计算射流向前运动时，由于横向的速度脉动及粘性，与周围介质产生动量交换，带动周围介质运动，使射流的质量沿流向逐渐增加，这种现象称为射流的卷吸或引射。有射流必有引射。其中me--为卷吸量；mx--为x截面处射流的总质量流量；m0--为射流的初始质量流量。14随着与

8、喷口距离x的增加，卷吸率是增大、减小还是保持不变？15§7.1静止气体中的自由射流（1）时射流流量：，与实验条件有关。卷吸率：（2）时Thring提出用当量直径de代替喷口直径d0，即认为喷出的气体密度为ρs，速度和动量保持恒定（为u0和G0）《工程燃烧学》--第七章非等温射流卷吸率：16第一节静止气体中的自由射流第七章射流混合过程《工程燃烧学》--第七章第二节同向平行流