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1、2014/12/305.1气体燃料燃烧原理及特点专题5气体燃料的燃烧(一)•均相燃烧Ø理论部分：主要内容气体燃料的预混合着火理论气体燃料、氧化剂同为气相，气体燃烧称为均相燃烧。气体燃料的预混合燃烧理论•气体燃料燃烧的三个阶段气体燃料的扩散燃烧理论理论部分1、燃料与空气的混合阶段。——需要消耗能量和经过一最为重要？Ø技术部分：段时间才能完成；2、可燃气体混合物的加热与着火阶段。——点火后靠自气体燃料燃烧装置身燃烧产生的热量实现；气体燃料火焰稳定技术3、完成燃烧化学反应阶段。——瞬间完成。气体燃料燃烧是物理、化学综合过程•燃气燃烧的两种类型1、预混气体

2、燃烧及半预混燃烧2、气体扩散燃烧定义：燃气与空气预先混合后，再送入燃烧室燃烧。定义：燃气与空气不混合，各自通过独立的管道进入一次空气系数：燃烧前与燃气混合的空气量与理论空气量比，α1。燃烧室，边混合边燃烧。一次空气系数α1=00﹤α1﹤1，半预混燃烧燃烧速度受气体扩散混合速度的限制。黄色扩散焰，其火焰分内焰和暗红色外焰黄尖外焰，内焰为预混深蓝色内焰火焰，外焰为扩散浅蓝色火焰蓝色内焰火焰。α1≥1，全预混燃烧，火焰没有明显的轮廓，称无焰燃烧。燃烧速度取决于α1=00﹤α1﹤0.30.3﹤α1﹤1.0α1﹥1.2着火和燃烧反应速度。5.2气体燃料着火理

3、论•在可燃混合物的着火过程中，主要依靠热量的不断积累而自行升温•着火方式，最终达到剧烈的反应速率的爆燃称为热自燃（热力爆燃）。•如果可燃混合物的着火过程，主要依靠链锁分支而不断积累活化分燃烧过程二个阶段:着火阶段，燃烧阶段子，最终达到剧烈的反应速率的释放热量而爆燃称为链锁自燃（链锁着火定义：燃烧化学反应的反应速度在极短的时间内由低速迅速增高到极爆燃）。高速度的过程，具有爆炸式化学反应的特点。可燃混合物着火的方法:自燃着火和点燃着火。•热自燃与链锁自燃间关系：热自燃与链锁自燃可能同时并存并相互促进，低温时分枝链锁爆炸反应起主导作用，在高温时，热爆炸反

4、应起1.自燃着火主导作用。定义—预混可燃气体由于自身温度的升高而导致化学反应速度自行加速2.点燃着火所引起的着火。自燃着火有两个条件:定义——由于外界能量的加入，如采用电火花等，向局部地区的可燃混合物(1)可燃混合物应有一定的能量储存过程。输送热量，使之提高温度和增加活化分子的数量，迫使局部地区的可燃(2)在可燃混合物的温度不断提高，以及活化分子的数量不断积累后，混合物完成着火过程而达到燃烧阶段，然后以一定的速度向其它地区扩其反应从不显著的反应速率自动地转变到剧烈的反应速率。展，导致全部预混可燃气体化学反应速度急剧加速所引起的着火。依据化学反应机理

5、：热自燃、链锁自燃。12014/12/30设预混可燃气体的定容比热•热自然理论浓度和温度的关系：呈线性关系容为常数主要研究系统内因化学反应放热而使系统温度自行提高，从而促进Tmax-T（5-4）C=CAA0了化学反应放热速度的急剧增大导致着火的过程。Tmax-T01、预混可燃气体在绝热条件下的热自燃在绝热反应中，随着燃气的消耗，燃气温度直线上升，而燃气的浓度则线性下降。1.1绝热反应中燃气浓度与温度的变化关系条件：双分子1.2绝热反应中反应速度与时间的变化关系反应设绝热容器中充满了预混可燃气体，其初温为T0，燃气初始浓度为EC，在放热反应中，温度由

6、T上升至T，燃气浓度减为C。dC-A00Aw=-A=kTeRTCC（5-5）AB根据热力学第一定律dt氧化剂与燃料的摩尔浓度比：每摩尔燃气化学QC(A0-CA)=cTTv(-0)（5-1）a=C/CBA（5-6）反应放热量根据（5-4）、（5-5）、（5-6）得当燃气完全燃烧时，燃气的温度达到最大值，称为绝热燃烧温度，亦称理论燃烧温度，dC-ET-TART2max2（5-7）w=-=kTeaC()QC=cT(-T)（5-2）dtA0T-TA0vmax0max0设为β，对性质、浓度一定1.3绝热反应的着火条件对（5-4）求导数，与（5-7）合并得:的

7、气体，为一常数化学反应速度是反应物浓度和温度的函数，记作dTaC-Ew=fCT(,)（5-13）dw¶wdC¶wdT(5-14)A0RT2=()+()=kTe(Tmax-T)(5-9)TcdtTmax-T0dCdt¶Cdt¶Tdt而w=-（5-15）dtdTQdC积分得温度T和时间t的关系：T=ft()（5-11）由绝热反应的能量方程得：=-（5-16）dtcdtv代入（5-7）得化学反应速度与时间的关系:wA将（5-15）、（5-16）代入（5-14）得dwé¶wQ¶wù（5-17）=Vê-()+()úw=gt()（5-12）dtë¶CTc¶Tc

8、ûv绝热反应根据（5-12）绘制出如下曲线：热自燃的必要条件为：dw/dt>0化学反应速度Q¶w¶w从（5-17）可见：(