燃烧学 教学课件 作者 陈长坤 第5章 可燃气体预混燃烧.ppt

《燃烧学 教学课件 作者 陈长坤 第5章 可燃气体预混燃烧.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、燃烧学主编5.1　可燃气体燃烧的分类5.2　可燃预混气体层流燃烧5.3　可燃预混气体湍流燃烧5.4　可燃预混气体的爆炸5.5　可燃预混气体的爆轰第5章可燃气体预混燃烧5.1　可燃气体燃烧的分类5.1.1　可燃气体燃烧的类型5.1.2　预混可燃气燃烧波的形式与雨果尼特方程5.1.1　可燃气体燃烧的类型1.按照火焰的传播形式分类2.按照燃烧中可燃物与氧化剂混合模式分类3.按照流动状态分类1.按照火焰的传播形式分类按照火焰的传播形式，气体燃烧可分为缓燃和爆轰两种形式。火焰的缓慢燃烧是依靠导热与分子扩散使未燃混合气温度升高，并进入反应区引起化学反应，进而使燃烧

2、波不断向未燃混合气中推进，其传播速度一般不大于1～3m/s，该过程中火焰传播是稳定的。在一定的物理、化学条件下(如温度、浓度、压力、混合比等)，其传播速度是一个不变的常数。2.按照燃烧中可燃物与氧化剂混合模式分类按照燃烧中可燃物与氧化剂混合模式，气体燃烧可分为扩散燃烧和预混燃烧两种。扩散燃烧是指燃烧之前燃料与氧化剂分开，一边混合一边燃烧，燃烧主要受扩散混合过程控制，包括以下过程：①可燃气体与氧化剂的混合过程；②可燃混合物的加热与着火过程；③可燃混合物的燃烧过程。3.按照流动状态分类按照燃烧物质的流动状态分类，气体燃烧可以分为层流燃烧与湍流燃烧。5.1.

3、2　预混可燃气燃烧波的形式与雨果尼特方程1.物理模型2.雨果尼特(Hugoniot)方程与瑞利方程3.雨果尼特曲线和瑞利曲线1.物理模型图5 - 1　预混气驻定燃烧波的火焰传播1.物理模型(1)混合气(或燃烧波)的流动过程为一维定常流动。(2)忽略粘性力及体积力。(3)混合气为完全气体。(4)混合气(或燃烧波)燃烧前后的比定压热容cp和气体常数不变。(5)整个过程中气体的分子量保持不变。(6)反应区相对于管子的特征尺寸(如管径)很小。(7)混合气与管壁之间无摩擦和热交换。2.雨果尼特(Hugoniot)方程与瑞利方程(1)瑞利方程的推导过程。(2)雨果

4、尼特方程的推导过程。(1)瑞利方程的推导过程。(5-1)(5-2)(5-3)(5-4)(5-5)(1)瑞利方程的推导过程。(5-6)(5-7)(5-8)(5-9)(1)瑞利方程的推导过程。图5 - 2　预混气火焰传播方式(2)雨果尼特方程的推导过程。(5-10)(5-11)(5-12)(5-13)(5-14)(2)雨果尼特方程的推导过程。(5-15)(5-16)(5-17)(5-18)(5-19)(2)雨果尼特方程的推导过程。(5-20)(5-21)(5-22)(5-23)(5-24)(2)雨果尼特方程的推导过程。(5-25)3.雨果尼特曲线和瑞利曲线

5、(1)Ⅰ区域为爆轰区在该区域，燃烧后压力急剧上升，燃烧后气体被压缩，密度增大。(2)Ⅲ区为缓慢燃烧区在这个区域内，燃烧后压力降低，密度减少，即燃烧后体积膨胀，马赫数表达式中的分子小于1，而分母又大于1，燃烧波是以亚音速传播的，即通称的正常的火焰传播或缓慢。(3)图5 - 2中还显示，瑞利直线与雨果尼特曲线存在两个切点B和G。(4)当Q=0时，也就是不发生燃烧反应，雨果尼特曲线经过未燃区状态点，这时将会形成一般气体力学的激波。5.2　可燃预混气体层流燃烧5.2.1　预混火焰前沿的结构及传播机理5.2.2　泽尔多维奇火焰传播的热理论5.2.3　层流火焰传播

6、速度的马兰特简化分析5.2.4　层流火焰传播界限5.2.5　层流火焰传播速度的测量5.2.1　预混火焰前沿的结构及传播机理1.火焰前沿的概念2.火焰前沿结构特点3.火焰传播机理1.火焰前沿的概念图5 - 3　稳定的平面火焰前沿2.火焰前沿结构特点(1)分为预热区和化学反应区两部分。(2)存在强烈的导热和物质扩散。(3)着火延迟时间(即感应期)很短。(1)分为预热区和化学反应区两部分。图5-3还给出了火焰传播过程中浓度、温度及化学反应速率的变化情况示意图。可以看出，根据这些参数的变化，火焰前沿可以分为预热区(δp区)和化学反应区(δc区)两个区域。(2)

7、存在强烈的导热和物质扩散。根据图5-3给出的火焰前沿内反应物的浓度、温度以及反应速率的变化情况，可以看出，在火焰前沿宽度内，温度急剧上升(T0→Tf)，可燃气体浓度迅速降低(c0→0)。(3)着火延迟时间(即感应期)很短。着火延迟时间(感应期)极短，是火焰前沿中化学反应的另外一个特点，这个特点与自燃过程中化学反应的特点不同。由于加速化学反应都需要一定的热量和活化中心，在自燃过程中，依靠化学反应可自行累积热量和活化中心，但这个过程需要一定的准备时间，即着火感应期。3.火焰传播机理(1)火焰传播的热理论(2)火焰传播的扩散理论。(1)火焰传播的热理论热理论

8、认为：火焰中化学反应主要是由于热量导致新鲜冷混气升高，化学反应加快，而化学反应区(火焰前锋)在