04-1 气体燃料燃烧：扩散火焰与预混火焰、层流火焰传播速度

合集 - 燃烧学(22)

1.00绪论----什么是燃烧？常见的燃烧设备？燃料？2023-04-242.01-1 动力学基础（化学热力学与动力学、浓度物理量、焓、热量）2023-04-243.02-1 空气动力学基础：传质学2023-04-244.01-4 动力学基础：反应级数n、催化剂、惰性气体2023-04-245.01-3 动力学基础：Arrhenius定律2023-04-246.01-2 动力学基础(化学反应速率：质量作用定律、分子碰撞理论、基元反应、总包反应的化学反应速率)2023-04-247.03-3 燃烧系统分析方法与着火理论：零维燃烧系统热工况、一维系统2023-04-258.03-2 燃烧系统分析方法与着火理论：自燃的孕育时间、强迫点燃理论2023-04-259.03-1 燃烧系统分析方法与着火理论：热自燃基本模型、影响热自燃的因素2023-04-2510.02-6 空气动力学基础：钝体、平行、相交射流中的混合与传质2023-04-2511.02-5 空气动力学基础：旋转射流中的混合与传质2023-04-2512.02-4 空气动力学基础：气固、气液两相射流中的混合与传质2023-04-2513.02-3 空气动力学基础：自由射流的混合与传质（入口射流温度对射程远近影响）2023-04-2514.02-2 空气动力学基础：动量、热量、质量传递的比拟，球体在大空间的传质过程2023-04-2515.05-4 液体燃料燃烧：液体燃料燃烧方式与调风器2023-04-2716.05-3 液体燃料燃烧：液滴的燃烧（数学模型、影响因素）2023-04-2717.05-2 液体燃料燃烧：液滴的蒸发（斯蒂芬流、相对静止环境中液滴的蒸发、强迫气流中液滴的蒸发、液滴群的蒸发）2023-04-2718.05-1 液体燃料燃烧：雾化原理与技术2023-04-2619.04-4 气体燃料燃烧：预混火焰的稳定性及其结构、火焰稳定技术2023-04-2620.04-3 气体燃料燃烧：湍流火焰燃烧2023-04-2621.04-2 气体燃料燃烧：层流火焰传播速度的影响因素2023-04-26

22.04-1 气体燃料燃烧：扩散火焰与预混火焰、层流火焰传播速度2023-04-26

收起

1|0扩散火焰与预混火焰的火焰形式

• 扩散火焰：燃料和氧化剂边混合边燃烧，这时由于扩散作用对燃烧起控制作用，又称扩散燃烧。
• 预混火焰：燃料和氧化剂预先混合好，这时化学动力学因素对燃烧起控制作用，亦称动力燃烧。
  
  可以看出火焰区别，层流外表面相对光滑，湍流外表面不平整；部分预混火焰有内焰和外焰；全预混火焰不明亮；层流火焰冒黄光。
  
  随着当量比的增加，部分预混火焰会更短，有明显内外火焰，当量比大于1以后，没有内外焰，而且火焰不那么明亮。

2|0层流火焰传播速度

2|1火焰传播

• 火焰传播问题：在可燃混合物中借助于外加能源使其局部着火，而后着火部分向未着火部分输送热量及活性粒子，使之相继着火燃烧，此即火焰传播问题
• 火焰传播原理：火焰前锋内剧烈的燃烧化学反应使其在边界上产生了很大的温度和浓度梯度，从而导致了强烈的热质交换。热质交换又引起了邻近混合气的化学反应，由此形成了化学反应区在空间的移动，故火焰传播是一个复杂的物理化学过程
• 火焰传播的形式
  • 缓燃 (正常传播):火焰锋面以导热和对流的方式下传热给可燃混合物引起的火焰传播，也可能有辐射（煤粉）。传播速度较低 (1~3m/s)，传播过程稳定
  • 爆燃:绝热压缩引起的火焰传播，是依靠激波的压缩作用使未燃混合气的温度升高而引起化学反应，从而使燃烧波不断向未燃气推进，传播速度可接近或达到声速
• 火焰前锋：未燃气体和已燃气体的分界面，亦称火焰前沿、火焰锋面

2|2传播速度

其中第一项表示在不同x上的导热热流，第二项表示由新鲜燃气通过v0携带过来的燃气总量产生的热焓的变化率，第三项表示燃烧反应的放热。

区域一：预热区



区域二：燃烧区

物理意义：将流速为$v_0$，密度为${\rho }_0$，比热为$c_p$的气流从初始温度$T_0$加热至着火温度$T_B$所需要的热量=火焰锋面向新鲜燃气导热热量



红色公式即为层流燃烧速度计算公式。

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本文作者：宋培荣
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