5.1层流火焰传播机理和传播速度

《5.1层流火焰传播机理和传播速度》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、-1-层流火焰介绍西北工业大学《航空发动机燃烧学》航空发动机燃烧学课程组CONTENTS-2-1燃烧分类2层流预混火焰3一维层流预混火焰的基本机理4一维层流预混火焰的结构5层流预混火焰的传播速度1燃烧分类-3-预混燃烧Premixedcombustion气体燃料和氧化剂是否预先混合扩散燃烧Diffusioncombustion燃料和氧化剂燃烧时间的混合时间燃料燃烧所需的时间mr1燃烧分类-4-mrm,燃烧的快慢主要取决于混合扩散速扩散燃烧度，而与化学反应速度关系不大。燃烧分类mr,r燃烧的快慢主要取决于化学动力因素，动

2、力燃烧而与混合扩散过程关系不大mrmr,燃烧的快慢既与化学动力因素有关，动力-扩散燃烧也与混合过程有关2层流预混火焰-5-层流预混火焰特点火焰锋面•火焰面是一个厚度在0.01～0.1毫米左右的狭窄区域；•此区域内，可燃混合气的温度和成分都有急剧地变化(极大的浓度和温度梯度)；层流火焰压力变化很小，可以认为是等压流动燃烧过程；层流火焰传播速度很低，通常在1m/s以下。层流预混火焰2层流预混火焰-6-层流预混火焰的三种理论热理论：认为火焰传播取决于反应区放热及其向新鲜混气的热传导层流火焰传播机扩散理论：认为来自反应区的链载体的逆向扩散是

3、控制层流火焰传理的三种理论播的主要因素综合理论：认为热的传导和活性粒子的扩散对火焰传播可能有同等重要的影响3一维层流预混火焰的基本机理-7-层流预混火焰热理论pr预热区反应区一维层流预混火焰4一维层流预混火焰的结构-8-绝热管，传播速度n火焰前锋为平面，与管轴线垂直燃烧过程中，系统压力和物质的量、混合物的定压比热容和导热系数保持不变，且路易斯数。L1e两个区域——预热区和反应区。在预热区内忽略化学反应的影响，在化学反应区忽略混气本身热焓的增加（即认为着火温度与绝热火焰温度近似相等）——分区思想。火焰传播取决于反应区放热及其向拐点T

4、i一维层流预混火焰结构新鲜混气的热传导。5层流预混火焰的传播速度-9-对于一维带化学反应的定常层流流动基本方程为：连续方程uuuuSmpconstant动量方程dTddT能量方程unpCRRRH()()dxdxdx混气本身热焓的化学反应传导的热流变化——对流项生热量——扩散项5层流预混火焰的传播速度-10-能量方程中的边界条件如下：xTTdTdx（未燃气体）,/0uxTTdTdx（平衡时已燃气体）,/0b根据分区近似解法把火焰分成预热区和反应区。5层流预混火焰的传播速度-11-在预热区，dTddTC()R

5、hR()0npRdxdxdx假设RR=0cdTdx(/)(/)/0ddTdxdxuupccconsttan从冷边界到xi积分pp气体冷边界条件:TT以及dT/dx0u物理解释：来自已燃气体的导热通量对预热区未燃气体混合(dTdx/)xcT(T)iuupiu物进行“预热”，将其温度从Tu提高到T。i5层流预混火焰的传播速度-12-在反应区，能量的对流通量(源自温差)比扩散通量小，因而可以忽略对流项dTddTC()RR(h)0npRdxdxdx忽略对流项ddTdx(/)/()dxRRHR从xxT(式//TdTdx)中

6、；dTdxiixi到x(式中TT;dTdx/0)积分iT1/2物理解释：在反应区流出的，经热传导b(dTdx/)2HRRdT进入预热区的能量扩散通量等于化学反xRiTi应释放的热量。5层流预混火焰的传播速度-13-在x=x处，i1/2Tb()dTdx/xiuuicTup()T(/dT)xdxi2HRRdRTTiTb1/2ScT()[2ThRRdT]uupiuRTi可求出层流火焰传播速度Su1/2T2h1bRSRRdT()u

7、ccTT()TTupupiuiuTi令/cDpT=热扩散系数，假设当TT，RR0i5层流预混火焰的传播速度-14-对于典型的碳氢燃料的总的活化能数值大于40kcal/mol，T略小于T，于是ib1/2T2h1bRSDRRdTuTcT()TTTupiuiuTiT1bRRdTRR可以看成是反应区中平均反应速率TTiuTi1/22hRSRDRuTcT()Tupiu5层流预混火焰的传播速度-15-由图中火焰面前后总的能量平衡关系，得

8、mhmcT()()TfRpiumwhmcT()()T