湍流非预混火焰.ppt

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1、湍流非预混火焰燃烧理论与应用---华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湍流非预混火焰被运用于绝大多数的实际燃烧系统中火焰容易控制燃烧剂与氧化剂燃烧前是分开的，一边混合一边燃烧，燃烧过程主要受扩散混合过程控制湍流非预混（扩散）火焰湍流非预混火焰在射流速度较低时，火焰保持层流状态，火焰前沿面光滑、稳定、明亮。随射流速度增加，火焰高度增加，直到某一最大值，此时火焰仍保持层流。再增大射流速度，火焰顶部开始出现颤动、皱折、破裂。由于湍流影响，湍流扩散混合加快，燃烧速度增加，使火焰高度缩短。继续增加射流速度，开始颤动、皱折、破裂的点向喷口方向移动，直到破裂点靠近喷口。此时火焰达完全湍流状

2、态，此后破裂点位置不变、火焰高度趋于定值。但噪音增加如果过分增加射流速度，火焰会脱离喷口直至吹熄。湍流非预混火焰－概述定量试验数据城市煤气，M=19.7;Air/Fuel=4.5(近似为化学计量比）d=3.2mmHottel&Hawthorne湍流非预混火焰－概述d小于0.133in(3.4mm),火焰长度维持恒定d大于0.152in,火焰长度以逐渐减小的速率增加。湍流非预混火焰－概述空气燃料空气火焰结构湍流非预混火焰－概述对称轴理想火焰前沿实际火焰前沿O2燃料T燃烧最高温度低于理论燃烧温度燃料浓度高于氧浓度，燃料热分解，生成烟炱湍流非预混火焰－概述d－喷口直径D－扩散系

3、数层流扩散火焰：d－喷口直径ε－湍流涡团系数湍流扩散火焰：湍流非预混火焰－概述湍流扩散火焰：湍流非预混火焰－概述定量试验数据城市煤气;2.34≤d≤10.16mmRe<2300Wohl&Gazey湍流非预混火焰－概述湍流扩散火焰的特点：火焰前沿为颤动的、皱折的、破裂的。因此测定火焰高度很不容易。火焰前沿厚度较宽，并处于激烈脉动中。火焰高度与射流速度无关，仅仅与喷嘴直径成正比。湍流非预混火焰－概述湍流扩散火焰理论湍流扩散火焰是工程科学中最重要的课题之一，还有许多问题尚待解决。火焰形状及大小火焰保持及稳定热传递污染排放湍流燃烧不同的密度化学反应？湍流非预混火焰－理论模拟非预混

4、化学反应湍流的核心问题是解决平均化学反应速率项和释热对湍流结构的影响问题。在分析时，需要作一些与极限情况有关的基本假定。如高温条件下的快速化学反应假定和大湍流条件下的快速混合假定等。湍流非预混火焰－理论处理方法：守恒标量的方法假定瞬时分子组分的浓度和温度仅是所研究时刻的守恒标量浓度的函数，分子组份浓度仅与守恒标量有关，大大简化了化学反应和湍流之间的相互作用。双变量方法除混合分数以外，再加上反应进度，可以把守恒标量方法推广到复杂多步化学反应的问题。直接封闭方法当湍流雷诺数比较低，不同组分分子扩散系数的差值又较大时，很难找到合适的守恒标量。统计矩封闭、pdf封闭湍流非预混火焰

5、－理论火焰辐射湍流非预混火焰会产生大量的辐射。在某些实际的应用中，这种辐射有利于负载的加热。而在其他的应用中，这种辐射损失将使效率降低（如内燃机），并有可能危及安全（如发光操作）。在燃气轮机中，辐射热负荷是影响燃烧汽缸耐用性的主要因素。湍流非预混火焰－火焰辐射辐射分数定义火焰热量散失到周围的传递速度，与火焰释放的总热量的比值湍流非预混火焰－火焰辐射燃料的辐射分数的大小与它们的烟炱倾向的排列顺序相同。固定燃烧速率下降低火焰尺寸和固定火焰尺寸下增加燃烧速速率，都将降低辐射分数的大小辐射分数湍流非预混火焰－火焰辐射旋流射流扩散火焰湍流非预混火焰－其它扩散切向分速度轴向和径向都建

6、立了压力梯度扩展角一般都比自由射流的大湍流非预混火焰－其它扩散产生旋流的方法切向进入在轴向管流中放置导向叶片用转动叶片、叶栅等机械装置使气流旋转采用旋流的原因湍流非预混火焰－其它扩散如果涡流的数量足够多，能产生回旋区稳定火焰火焰长度可通过涡流量来控制湍流非预混火焰－其它扩散