燃烧理论RSYL7气体燃料燃烧
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《燃烧基本理论》课件
燃烧的化学特性
放热反应
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1பைடு நூலகம்
燃烧是一种放热反应，释放出大量的热量，可以用于加热物体或驱动机械。
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2
化学键断裂
添加标题
3
燃烧过程中，可燃物质中的化学键发生断裂，释放出能量。
添加标题
4
新物质生成
添加标题
5
燃烧过程中，可燃物质与氧化剂反应生成新的物质，这些物质通常是稳定的化合物。
添加标题
6
燃烧的物理特性
含硫燃料燃烧时会产生二氧化硫等硫氧化物。
二氧化碳
氮氧化物
颗粒物
燃烧过程中，碳与氧结合生成二氧化碳。
高温下氮气与氧气反应生成氮氧化物。
燃烧过程中产生的固体颗粒物，如灰尘等。
温室效应
二氧化硫、氮氧化物等气体与水蒸气反应形成酸雨。
酸雨
空气污染
生态破坏
01
02
04
03
燃烧产生的污染物对生态系统造成破坏，影响生物多样性。
01
燃烧效率优化
通过调整燃料与空气的混合比例、燃烧温度和时间等参数，提高燃烧效率，减少不完全燃烧损失。
02
污染物排放控制
采用尾气处理、除尘、脱硫脱硝等技术，降低燃烧过程中产生的污染物排放。
燃烧的控制技术与方法
THANKS
感谢观看
长期接触污染物可能导致免疫系统功能下降，增加感染和疾病的风险。
燃烧产物对人体的影响
CATALOGUE
燃烧的应用与控制
05
燃烧化石燃料（如煤、石油、天然气）产生高温高压蒸汽，驱动发电机发电。
火力发电
利用燃气燃烧产生高速气流，驱动涡轮旋转，从而发电或提供动力。
燃气轮机
第7章 燃气燃烧的基本理论
tth 是燃气燃烧过程控制的一个重要指标，它表明某种 燃气在一定条件下燃烧，其烟气所能达到的最高温度。
4、实际燃烧温度tact：
实际燃烧温度与理论燃烧温度的差值随工艺过程 和炉窑结构的不同而不同，很难精确计算出来。经验 公式为：
tact tth
μ—高温系数。对一般工业炉窑可取0.65～0.85，无 焰燃烧器的火道可取0.9。
§7-1 燃气的燃烧计算
3、燃烧反应计量方程式： 是进行燃烧计算的依据。它可以表示出燃烧前后， 燃气中的各可燃物质与其燃烧产物间的量值比例关系。 如： CH 2O CO 2H O H 4 2 2 2 任何一种形式的碳氢化合物 Cm H n 的燃烧反应方程 式都可用以下通式表示：
n n Cm H n (m )O2 mCO 2 H 2O H 4 2
2、燃烧热量温度tther：
Q2=0，Q3=0，Q4=0；不计由燃气和空气带入的物 理热（Ig=Ia=0）；且假设α =1。
tther
Hl
0 VRO2 cRO2 V H0 O cH O VN c 2 N2
2 2
tther 只与燃气组成有关，即只取决于燃气性质，是燃 气的热工特性之一，是从燃烧温度的角度评价燃气性 质的一个指标。
1、三原子气体体积：
VRO2 VCO2 VSO2 CO2 CO mCm Hn H2 S
2、水蒸气体积：
V
0 H 2O
n H 2 H 2 S Cm H n 1.20(d g V0 d a ) 2
3、氮气体积：
V 0.79V0 N2
0 N2
4、理论烟气量总体积：
干空气中N 2与O2 的容积比为：
燃烧理论基础ppt课件
微波燃烧
微波燃烧是一种新型的热工技术，利用微波电磁场与燃料 的相互作用产生热量，实现燃料的快速、高效燃烧。微波 燃烧具有低污染、高效率和节能等优点。
06
未来展望
清洁能源的发展
清洁能源
随着环境保护意识的提高，清洁能源的发展越来越受到重视。未来，化石燃料的使用将逐渐减少，取而代之的是 太阳能、风能、水能等可再生能源。
02
燃烧化学
燃烧反应方程
燃烧反应方程是表示燃烧过程中物质 变化和能量转换的数学表达式。它由 反应物和生成物的化学式及其相应的 反应系数组成，遵循质量守恒和能量 守恒定律。
燃烧反应方程可以用来表示燃料与氧 气或其他氧化剂反应生成二氧化碳、 水蒸气等产物的过程，如C + O2 → CO2 + H2O。
热工仪表
热工仪表用于监测和控制燃烧系统的运行状态，包括温度计、压力计、流量计、氧分析仪 等。这些仪表能够实时监测燃烧过程中的各种参数，如温度、压力、流量和含氧量等。
燃烧控制技术
01
空燃比控制
空燃比是燃料和空气的混合比例，合适的空燃比是保证燃烧效率和经济
性的关键。通过控制燃料和空气的流量，可以调节空燃比，使燃烧过程
燃烧温度
01
燃烧温度是指燃烧过程中火焰或 反应区的温度，它与燃料的种类 、空气的供给、燃烧方式等因素 有关。
02
燃烧温度的高低直接影响到燃烧 产物的组成和燃烧效率，过高或 过低的温度都不利于燃烧过程的 进行。
燃烧产物
燃烧产物是指燃料在燃烧过程中产生 的气体、烟尘和灰渣等物质，它们由 燃料中的可燃元素转化而来。
可持续发展的重要性
资源节约
可持续发展强调资源的合理利用和节约，通过提高能源利用效率和减少浪费，实现经济、 社会和环境的协调发展。
微波燃烧是一种新型的热工技术，利用微波电磁场与燃料 的相互作用产生热量，实现燃料的快速、高效燃烧。微波 燃烧具有低污染、高效率和节能等优点。
06
未来展望
清洁能源的发展
清洁能源
随着环境保护意识的提高，清洁能源的发展越来越受到重视。未来，化石燃料的使用将逐渐减少，取而代之的是 太阳能、风能、水能等可再生能源。
02
燃烧化学
燃烧反应方程
燃烧反应方程是表示燃烧过程中物质 变化和能量转换的数学表达式。它由 反应物和生成物的化学式及其相应的 反应系数组成，遵循质量守恒和能量 守恒定律。
燃烧反应方程可以用来表示燃料与氧 气或其他氧化剂反应生成二氧化碳、 水蒸气等产物的过程，如C + O2 → CO2 + H2O。
热工仪表
热工仪表用于监测和控制燃烧系统的运行状态，包括温度计、压力计、流量计、氧分析仪 等。这些仪表能够实时监测燃烧过程中的各种参数，如温度、压力、流量和含氧量等。
燃烧控制技术
01
空燃比控制
空燃比是燃料和空气的混合比例，合适的空燃比是保证燃烧效率和经济
性的关键。通过控制燃料和空气的流量，可以调节空燃比，使燃烧过程
燃烧温度
01
燃烧温度是指燃烧过程中火焰或 反应区的温度，它与燃料的种类 、空气的供给、燃烧方式等因素 有关。
02
燃烧温度的高低直接影响到燃烧 产物的组成和燃烧效率，过高或 过低的温度都不利于燃烧过程的 进行。
燃烧产物
燃烧产物是指燃料在燃烧过程中产生 的气体、烟尘和灰渣等物质，它们由 燃料中的可燃元素转化而来。
可持续发展的重要性
资源节约
可持续发展强调资源的合理利用和节约，通过提高能源利用效率和减少浪费，实现经济、 社会和环境的协调发展。
燃烧理论第三讲着火理论
支链着火与温度的关系： 爆炸下限与温度关系不大。爆 炸上限随着温度的升高而升高， 这是因为活化中心的形成速率 随温度的升高而增加，而其销 毁的速率与温度无关，所以爆 炸区域随温度升高而增大，形 成一个类似半岛的形状，称之 为着火半岛。 氢气与氧气的反应还有第三爆 炸极限，这可能是在更高压力 下壁面上断链比较少，而经碰 撞重新产生链传递的机会更多 了。
用升高压力的办法也能达到着火的目的。如果散热条件不 变，升高压力将使反应物浓度增加，因而使化学反应速度 加快。如图，发热曲线L将向左上方移动。到L'位臵时，出 现一个切点，就是着火点i。当压力继续升高时，产热就 永远大于散热(见L″)。 着火点是一个极限状态，超过这个状态便有热量积聚，使 稳定的氧化反应转为不稳定的氧化反应。着火点与系统所 处的热力状况有关，即使同一种燃气，着火温度也不是一 个物理常数。 当可燃混合物的发热曲线L不变时，如果散热加强，直线 M斜率将增大，着火点温度将升高。
dc w0 w f wg w0 c f g d wf fc wg gc
初始条件为τ=0，c=0，解得
c w0
w0 1 e f g g f w f fc
e
令φ=(f-g)为实际支链反应速率常数，则
c
e
1
fw0
一、支链着火
在支链反应中，当活化中心增加的数量不仅能抵偿链的断裂同时又能 抵偿反应物浓度减少时，活化中心数量将不断增加，引起反应自动加 速从而使反应由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应的过程，称 为支链着火。 在一定温度下，单位时间内活化中心浓度的改变为
其中 w0——活化中心的形成速率，即单位时间内所形成的原始活化中心 的浓度 wf、f——链反应速率及速率常数 wg、g——链中断速率及速率常数
燃气燃烧理论基础-燃气燃烧理论基础(1)
燃气燃烧理论基础-燃气燃烧理论基础(1)燃气燃烧理论基础——燃气燃烧的基本原理一、燃气燃烧的基本定义燃气是指天然气、液化石油气、煤气等可燃气体，燃烧是指物质与氧气发生化学反应时放出热和光的过程。
因此，燃气燃烧指燃气与氧气发生化学反应时发生放热和光的过程。
二、燃气燃烧的基本条件1. 氧气供应充足。
燃烧所需的氧气是燃气与空气中氧气的混合物，空气中氧气含量为21%，如燃烧过程中氧气不足，则燃料无法充分燃烧，会产生一些危险性物质，如一氧化碳等。
2. 燃气和氧气的比例正确。
燃气和氧气的比例称为混合比，不同混合比会对燃烧效果产生影响。
当混合比过高或过低时，燃烧效果不理想，会产生大量有毒有害的气体。
3. 点火器可靠。
燃气燃烧需要点火器将燃气点燃，如果点火器不可靠，则无法点燃燃料，无法进行燃烧过程。
4. 燃气温度适宜。
燃气燃烧需要一定的温度才能够发生，如果燃气温度过低，则无法燃烧；如果燃气温度过高，则会发生过热现象，影响燃烧效果。
三、燃气燃烧的基本过程1. 燃料挥发阶段。
在燃烧开始前，燃料需要先从液态或固态转化为气态，这个过程就称为燃料挥发阶段。
2. 气态燃料和气态氧气混合阶段。
燃料挥发后，气态燃料将与气态氧气充分混合形成燃气混合物。
3. 点火阶段。
点火器将燃气混合物点燃，引起燃烧过程。
4. 燃烧阶段。
燃烧过程分为初燃和稳燃两个阶段，初燃是指点火后燃气混合物在最初阶段的燃烧，稳燃是指燃烧达到稳定状态的阶段。
5. 燃烧完毕阶段。
当燃料和氧气供应中断或燃料燃烧完毕后，燃烧过程将结束。
总之，燃气燃烧是一个复杂的过程，需要充分考虑各种因素，保证燃气燃烧的效果和安全性。
燃烧学 第五章 气体燃料的燃烧
QI
QII
释热率曲线
T
散热率曲线
T
三、非绝热条件下的自燃过程
Q
– 一般情况下，释热率曲 线和散热率曲线有两个 交点，A点和B点。 – A点稳定。当外界有微小 扰动时，例如T￪，散热 >释热，T￬，回到A点;当 T￬，散热<释热， T￪， 回到A点。 – B点不稳定。轻微扰动将 使B点失去平衡。
B C A T0c Ta Tc Tb
i C0 Cc v
i c p RTc2
Q E 2 E n k0 exp C0 RT
5.2预混可燃气体的点燃理论
一、什么是点燃
• 工程上是燃料着火的方式通常为点燃 • 点燃定义
• 常用的外界热源
– 具有较高能量的外界热源接触可燃气体，依靠外界能 源使部分预混可燃气体首先发生剧烈反应而着火，然 后火焰传播到整个混合气中去，又称为强迫着火，强 燃
QI’’
QII’’
QI’
QII’ C’’ C’
释热率曲线左移，在相同温度下， 燃料放热量增加，着火温度降低， 着火温度降低，着火提前
T0c’’
T0c’
T
四、影响着火的因素
Q
• 环境温度
环境温度升高，相当于 散热曲线右移，散热率 曲线与释热率曲线的焦 点B降低，着火温度降 低，着火提前
QI Q II1 B
三、热物体表面附近温度浓度分析
一般情况下，热扩散系数 （导热系数）近似等于物 质扩散系数，则： D C p D C p
d 2T d2 f Q1 2 dx C p dx2 d 2T Q1 d 2 f 2 dx C p dx2
积分，并代入边界条件
x=+∞，T=T0，f=f0
QII
释热率曲线
T
散热率曲线
T
三、非绝热条件下的自燃过程
Q
– 一般情况下，释热率曲 线和散热率曲线有两个 交点，A点和B点。 – A点稳定。当外界有微小 扰动时，例如T￪，散热 >释热，T￬，回到A点;当 T￬，散热<释热， T￪， 回到A点。 – B点不稳定。轻微扰动将 使B点失去平衡。
B C A T0c Ta Tc Tb
i C0 Cc v
i c p RTc2
Q E 2 E n k0 exp C0 RT
5.2预混可燃气体的点燃理论
一、什么是点燃
• 工程上是燃料着火的方式通常为点燃 • 点燃定义
• 常用的外界热源
– 具有较高能量的外界热源接触可燃气体，依靠外界能 源使部分预混可燃气体首先发生剧烈反应而着火，然 后火焰传播到整个混合气中去，又称为强迫着火，强 燃
QI’’
QII’’
QI’
QII’ C’’ C’
释热率曲线左移，在相同温度下， 燃料放热量增加，着火温度降低， 着火温度降低，着火提前
T0c’’
T0c’
T
四、影响着火的因素
Q
• 环境温度
环境温度升高，相当于 散热曲线右移，散热率 曲线与释热率曲线的焦 点B降低，着火温度降 低，着火提前
QI Q II1 B
三、热物体表面附近温度浓度分析
一般情况下，热扩散系数 （导热系数）近似等于物 质扩散系数，则： D C p D C p
d 2T d2 f Q1 2 dx C p dx2 d 2T Q1 d 2 f 2 dx C p dx2
积分，并代入边界条件
x=+∞，T=T0，f=f0
燃烧学讲义-第6章气体燃料的燃烧
w'
uce
ut A = 1+ t uce a
ut a+ A a t … … uce ∝ … … = ∴ uce a τrj
At：湍动输运所引起的折算热扩散率
A t a时，有 ut = uce
A t （一般情况下 A t a
当
a）
A ut t ∝ Re = Re 若流体为管内流动， 若流体为管内流动，一般认为 uce a
uce
ut uce
18
一、湍流传播的理论 一、湍流传播的理论
表面燃烧理论（舍谢尔金）
火焰面是层流型的， 火焰面是层流型的 ， 湍流脉动在一定空间内使燃烧 面弯曲、皱折，乃至破裂， 小岛”状的封闭小块， 面弯曲、 皱折 ，乃至破裂， 成“小岛”状的封闭小块， 这样增大了燃烧面积，从而增大了燃烧速度。 这样增大了燃烧面积，从而增大了燃烧速度。
2Qwm RT 2 a 2Q a lr uce = wmdT = ∴ T −T0 λ ∫ ρCp (Tlr −T0 )2 E lr B
10
燃尽时间：τrj =
ρCp (Tlr −T0 )
wmQ
uce ∝
a
τrj
火焰锋面厚度δ及可燃混合物升温预热区厚度 火焰锋面厚度 及可燃混合物升温预热区厚度S
RT 2 S定义为 T = Tlr − lr 点做 T = 定义为在 定义为 E
2
火焰传播的形式
缓燃（ 正常传播） 缓燃 （ 正常传播 ） ：火焰锋面以导热和 对流的方式传热给可燃混合物引起的火 焰传播， 也可能有辐射（ 煤粉） 焰传播 ， 也可能有辐射 （ 煤粉 ） 。 传播 速度较低（ 速度较低（1~3m/s），传播过程稳定。 m/s） 传播过程稳定。 爆燃：绝热压缩引起的火焰传播 ， 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， 升高而引起化学反应 ， 从而使燃烧波不 断向未燃气推进，传播速度大于 1000m/s。 1000m/s。
燃烧原理及燃烧器设计
燃烧原理及燃烧器设计燃烧是一种广泛应用于工业和生活中的化学反应，它产生能量通过将可燃物与氧气进行反应。
本文介绍燃烧的基本原理以及燃烧器的设计。
一、燃烧原理燃烧是一种氧化还原反应，通常涉及可燃物和氧气的直接反应。
其化学方程式可以表示为：燃料 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量。
燃烧反应需要满足以下三个条件：可燃物、氧气和点燃温度。
可燃物是指能够提供能量的物质，比如木材、天然气和煤炭等。
氧气是燃烧反应中的氧化剂，能够与可燃物发生反应。
点燃温度指的是可燃物与氧气发生反应所需要的最低温度。
在燃烧过程中，可燃物首先被加热到点燃温度，然后与氧气发生反应产生燃烧。
可燃物在点燃温度以下时，无法燃烧。
但一旦超过点燃温度，可燃物就会自持点燃并继续燃烧。
二、燃烧器设计燃烧器是一种将可燃物和氧气混合并点燃的装置。
其设计目的是实现高效率的燃烧过程，并确保安全和环保。
以下是一些常见的燃烧器设计要素。
1. 燃料供应系统：燃料供应系统用于提供可燃物，可以是液体、气体或固体燃料。
该系统应包括储存、输送和供应燃料的设备。
对于不同类型的燃料，需要有相应的处理措施，如气体燃料需要气体过滤器和调压阀等。
2. 氧气供应系统：氧气供应系统用于提供足够的氧气供给燃烧反应。
氧气可以通过压缩空气或者专门的氧气发生器进行供应。
在氧气供应系统中，还需要考虑氧气的过滤和调节。
3. 混合系统：混合系统将可燃物和氧气混合，以实现燃烧反应。
混合系统可以采用多种设计，如喷射混合器、预混合系统和逆流混合系统等。
混合系统的设计要求确保燃料和氧气均匀混合，并达到最佳的燃烧效果。
4. 点火系统：点火系统用于将混合气体点燃，开始燃烧过程。
常用的点火系统包括火花点火器、火焰点火器和高能点火器等。
点火系统的设计要求可靠性高，确保燃烧器能够在各种工况下可靠点火。
5. 控制系统：控制系统用于监测和调节燃烧过程，包括温度、氧气含量和燃料供应等。
现代燃烧器通常配备智能控制系统，可以自动调整参数以实现最佳燃烧效果。
燃烧理论及应用PPT课件
2024/7/29
一、闪燃与闪点
闪燃意义 ➢ 闪燃是可燃液体发生着火的前奏，从防火的观点来说，
闪燃就是危险的警告，闪点是衡量可燃液体火灾危险性的 重要依据。因此，研究可燃液体火灾危险性时，闪燃现象 是必须掌握的一种燃烧类型。
2024/7/29
一、闪燃与闪点
闪点分级 ➢ 甲类液体：闪点小于28℃的液体。（如原油、汽油等） ➢ 乙类液体：闪点大于或等于28℃但小于60℃的液体。（
➢ 燃烧素学说认为，某种物体之所以能燃烧是因为其 中含有一种燃烧素，燃烧时，燃烧素就从物体内逸出。
➢ 例如，蜡烛的燃烧。 ➢ 燃烧素学说在解释什么是燃烧素时，认为火是由无
数细小活跃的微粒构成的物质实体，由这种火微粒构成 的火的元素就是燃烧素，物质如果不含有燃烧素则不能 燃烧。
2024/7/29
二、燃烧的氧学说
【学习目标】
1、了解着火理论 2、掌握闪燃与闪点、自燃与自燃点、着火与着火点 3、熟悉最小点火能量和消焰距离、物质的燃烧历程、燃烧
产物
2024/7/29
目录
一 着火理论 二 燃烧的类型
2024/7/29
第一节 着火理论
2024/7/29
一、燃烧素学说
基本内容
➢ 18世纪以前，欧洲盛行燃烧素学说(亦称燃素学说)， 对当时化学界的影响很大。
基本内容
➢ 有一体积为V(m3)的容器，其中充满有化学均匀可燃 气体混合物，其浓度为C(kg/m3)，容器的壁温为T0(K)，
容器内的可燃气体混合物正以速度u(kg/m3﹒s)在进行反
应，
➢ 化学反应后所放出的热量，一部份加热了气体混合物 ，使反应系统的温度提高，另一部份则通过容器壁而传给 周围环境
可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解为游 离基，与其他分子相互作用发生一系列连锁反应， 将燃烧热释放出来，直至全部物质燃烧完或由于 中途受到抑制而停止燃烧。
一、闪燃与闪点
闪燃意义 ➢ 闪燃是可燃液体发生着火的前奏，从防火的观点来说，
闪燃就是危险的警告，闪点是衡量可燃液体火灾危险性的 重要依据。因此，研究可燃液体火灾危险性时，闪燃现象 是必须掌握的一种燃烧类型。
2024/7/29
一、闪燃与闪点
闪点分级 ➢ 甲类液体：闪点小于28℃的液体。（如原油、汽油等） ➢ 乙类液体：闪点大于或等于28℃但小于60℃的液体。（
➢ 燃烧素学说认为，某种物体之所以能燃烧是因为其 中含有一种燃烧素，燃烧时，燃烧素就从物体内逸出。
➢ 例如，蜡烛的燃烧。 ➢ 燃烧素学说在解释什么是燃烧素时，认为火是由无
数细小活跃的微粒构成的物质实体，由这种火微粒构成 的火的元素就是燃烧素，物质如果不含有燃烧素则不能 燃烧。
2024/7/29
二、燃烧的氧学说
【学习目标】
1、了解着火理论 2、掌握闪燃与闪点、自燃与自燃点、着火与着火点 3、熟悉最小点火能量和消焰距离、物质的燃烧历程、燃烧
产物
2024/7/29
目录
一 着火理论 二 燃烧的类型
2024/7/29
第一节 着火理论
2024/7/29
一、燃烧素学说
基本内容
➢ 18世纪以前，欧洲盛行燃烧素学说(亦称燃素学说)， 对当时化学界的影响很大。
基本内容
➢ 有一体积为V(m3)的容器，其中充满有化学均匀可燃 气体混合物，其浓度为C(kg/m3)，容器的壁温为T0(K)，
容器内的可燃气体混合物正以速度u(kg/m3﹒s)在进行反
应，
➢ 化学反应后所放出的热量，一部份加热了气体混合物 ，使反应系统的温度提高，另一部份则通过容器壁而传给 周围环境
可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解为游 离基，与其他分子相互作用发生一系列连锁反应， 将燃烧热释放出来，直至全部物质燃烧完或由于 中途受到抑制而停止燃烧。
2.燃气燃烧的基本原理
通过活化中心与稳定分子的反应，又会不断形成新的中 间活性产物，就象链锁一样，一环扣一环地相继发展， 使反应一直继续下去，直到反应物消耗殆尽或通过外加 因素使链环中断。 燃烧反应过程中，每一链环都有两个或更多个活化中心 可以引出新链环，链形分枝，使反应速度急剧增长，这 种链反应称为支链反应。 一旦着火，燃烧反应即具有不断分枝、自动加速的特性。
燃烧反应的过程都很复杂，人们只对最简单的氢和氧的 反应机理较为清楚。
2 H 2 + O2 = 2 H 2 O
按照分子热活化理论，要使三个稳定的分子同时碰撞并 发生反应的可能性是很小的。 实验表明，在氢和氧的混合气体中，存在一些不稳定的 分子，它们在碰撞过程中不断变成化学上很活跃的自由 原子和游离基—活化中心（H、O、OH 基） 。通过活化中心 进行反应，比原来的反应物直接反应容易很多。
除了在一定条件下会自发进行的自燃着火外，在实际工 程中更广泛采用的是用强制点火的方法引燃可燃气体混 合物。常见的点火源有电火花、小火焰及电热线圈等。 若要点火能够成功， 首先应使局部的可燃气体着火燃烧， 形成初始的火焰中心，然后还要保证初始火焰中心能向 其它未燃区传播开去。 下面以电火花点火为例说明点火成功所必需的条件。
最初的活化中心可能是按下列方式得到的：
H 2 + O2 → 2OH
(1-25) (1-26) (1-27)
H2 + M → H + H + M
O2 + O2 → O3 + O
式中
M
—与不稳定分子碰撞的任一稳定分子。
活化中心与稳定分子相互作用的活化能是不大的， 故在系统 中可发生以下反应：
H + O2 → O + OH
燃烧学讲义-第5章气体燃料燃烧--资料
T0
可燃混合物实际的温 度分布（含化学反应）
化学反应放热
x
可燃混合物的温度分 布（不含化学反应）
21
强燃的临界条件应为：T
dT
dx n 0
Tqr
Tw=Tqr
可燃混合物实的壁面温度称为 T0
x
强燃温度
可燃混合物的温度分 布（不含化学反应）
22
平壁强燃温度的求解：设一表面温度为Tqr的炽 热平板置于静止或低速的可燃混合气中，如下
热着火
链式着火
2
热着火：可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热， 或由于外部热源加热，温度不断升高导致化学反应不断 自动加速，积累更多能量最终导致着火。——大多数气 体燃料着火特性符合热着火的特征。
链式着火：由于某种原因，可燃混合物中存在活化中心， 活化中心产生速率大于销毁速率时，导致化学反应速度 不断加速，最终导致着火。 ——某些低压下着火实验 （如 H2+O2，CO+O2的着火）和低温下的“冷焰”现 象符合链式着火的特征。
)2
exp(
E RTqr
)
可分析：
① L↓，Tqr↑ ② Nu（气流速度上升，η↑，散热增大）↑，Tqr↑ ③ P↑（C↑）, Tqr↓ ④ λ、E↑，Tqr↑ ⑤ Q↑, Tqr↓ 强燃温度明显高于自燃温度，通常要达到1000℃以上。
31
自燃与强燃的对比：
条件 过程
自燃
强燃
Q1=Q2，
14
T 自燃温度Tzr
散热增大
如果温度T和燃 料浓度（过量空 气系数α）配合 的点在U形曲线 以上的区域，则 会发生自燃甚至 爆炸，称为爆炸 区。
自燃范围
α
着火温度与燃料空气混合物的浓度（过量空气系数α）的关系
可燃混合物实际的温 度分布（含化学反应）
化学反应放热
x
可燃混合物的温度分 布（不含化学反应）
21
强燃的临界条件应为：T
dT
dx n 0
Tqr
Tw=Tqr
可燃混合物实的壁面温度称为 T0
x
强燃温度
可燃混合物的温度分 布（不含化学反应）
22
平壁强燃温度的求解：设一表面温度为Tqr的炽 热平板置于静止或低速的可燃混合气中，如下
热着火
链式着火
2
热着火：可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热， 或由于外部热源加热，温度不断升高导致化学反应不断 自动加速，积累更多能量最终导致着火。——大多数气 体燃料着火特性符合热着火的特征。
链式着火：由于某种原因，可燃混合物中存在活化中心， 活化中心产生速率大于销毁速率时，导致化学反应速度 不断加速，最终导致着火。 ——某些低压下着火实验 （如 H2+O2，CO+O2的着火）和低温下的“冷焰”现 象符合链式着火的特征。
)2
exp(
E RTqr
)
可分析：
① L↓，Tqr↑ ② Nu（气流速度上升，η↑，散热增大）↑，Tqr↑ ③ P↑（C↑）, Tqr↓ ④ λ、E↑，Tqr↑ ⑤ Q↑, Tqr↓ 强燃温度明显高于自燃温度，通常要达到1000℃以上。
31
自燃与强燃的对比：
条件 过程
自燃
强燃
Q1=Q2，
14
T 自燃温度Tzr
散热增大
如果温度T和燃 料浓度（过量空 气系数α）配合 的点在U形曲线 以上的区域，则 会发生自燃甚至 爆炸，称为爆炸 区。
自燃范围
α
着火温度与燃料空气混合物的浓度（过量空气系数α）的关系
气体燃料的燃烧
– 燃烧室尺寸更紧凑，加上向外散热损失小，因此燃烧 设备的经济性好。
– 湍流火焰伴随着噪音
43
为什么紊流火焰传播速度更快？
（1）湍流流动使火焰变形，火焰表面积增加，因而增大 了反应区；
（2）湍流加速了热量和活性中心的传输，使反应速率增 加，即燃烧速率增加；
（3）湍流加快了新鲜氧气和燃气之间的混合，缩短了混 合时间，提高了燃烧速度。
当可燃混合气的某一局部点燃着火时，将形成一个薄层火 焰面，火焰面产生的热量加热邻近层的混合气，使其温度 升高至着火温度而发生燃烧。这样一层一层地着火燃烧， 把燃烧扩展到整个混合气，称为火焰传播
燃烧化学反应只在一个薄层火焰面内进行，火焰将已燃气 体和未燃气体分隔开来，并非在整个混合气内同时进行
根据流动状况，预混燃烧可以分为层流燃烧和湍流燃烧两 种
480
350
310
290
280
25203
一定压力下的着火极限
Tc
PC=const
着火
x1
x2 100% xA
• 存在着火的浓度极限
• 温度升高，浓度极限范围增大，反之减小。
• 温度下降至某一值，系统失去爆炸性——存在着火的
温度极限
24
一定温度下的着火极限
Pc
T0=const
Pc
x1
x2 100% xA
QVK0Pcn
Rn1TCn2
E
xAa(1xA)naeRTC
S E
谢苗诺夫方程
两边取对数、整理， 得：
lnT P cn c n2R E T c1 2lnK 0Q V E xS A a R (1 n 1xA)na
根据此方程，如果α、S,V、E、Q、K0 已知，n=2，可 以将上式简化为：
– 湍流火焰伴随着噪音
43
为什么紊流火焰传播速度更快？
（1）湍流流动使火焰变形，火焰表面积增加，因而增大 了反应区；
（2）湍流加速了热量和活性中心的传输，使反应速率增 加，即燃烧速率增加；
（3）湍流加快了新鲜氧气和燃气之间的混合，缩短了混 合时间，提高了燃烧速度。
当可燃混合气的某一局部点燃着火时，将形成一个薄层火 焰面，火焰面产生的热量加热邻近层的混合气，使其温度 升高至着火温度而发生燃烧。这样一层一层地着火燃烧， 把燃烧扩展到整个混合气，称为火焰传播
燃烧化学反应只在一个薄层火焰面内进行，火焰将已燃气 体和未燃气体分隔开来，并非在整个混合气内同时进行
根据流动状况，预混燃烧可以分为层流燃烧和湍流燃烧两 种
480
350
310
290
280
25203
一定压力下的着火极限
Tc
PC=const
着火
x1
x2 100% xA
• 存在着火的浓度极限
• 温度升高，浓度极限范围增大，反之减小。
• 温度下降至某一值，系统失去爆炸性——存在着火的
温度极限
24
一定温度下的着火极限
Pc
T0=const
Pc
x1
x2 100% xA
QVK0Pcn
Rn1TCn2
E
xAa(1xA)naeRTC
S E
谢苗诺夫方程
两边取对数、整理， 得：
lnT P cn c n2R E T c1 2lnK 0Q V E xS A a R (1 n 1xA)na
根据此方程，如果α、S,V、E、Q、K0 已知，n=2，可 以将上式简化为：
安全生产管理之燃烧理论
安全生产管理之燃烧理论燃烧理论1 燃烧与燃烧条件①燃烧的定义及本质燃烧是可燃物与助燃物（空气、氧气或其他氧化性物质）发生的一种发热、发光的剧烈氧化还原反应。
失控的燃烧便酿成了火灾。
燃烧的三个特征表现为放热、发光和生成新的物质。
从化学本质而言，一切燃烧反应均是氧化还原反应，因此参加反应的物质必含氧化剂和还原剂，即助燃物和可燃物。
如一些单质（氧气、氯气），含高化学价元素的化合物（含氧酸及其盐）可作助燃物，许多金属、非金属单质和有机化学物可作可燃物。
可燃物和助燃物发生燃烧反应，其产物有气、液、固三种形式。
发生燃烧反应必须具有能源，明火、摩擦或撞击火花、静电火花、射线、高温、压缩升温化学反应热等都可作为点火能源。
②燃烧的必要条件具备一定数量和浓度的可燃物和助燃物，以及具备一定能量的点火源，同时存在并发生相互作用，是引起燃烧的三个必要条件，即燃烧三要素。
缺少其中任一个条件，燃烧便不会发生。
所以，所有的防火措施都在于防止这三个条件同时存在，所有的灭火措施都在于消除其中的任一或多个条件。
可燃物、助燃物和点火源是燃烧的三个必要条件，即燃烧三要素，俗称“火三角”，其关系如图2-10所示。
图2-10 火三角2 燃烧过程可燃物质可以是固体、液体或气体，绝大多数可燃物质的燃烧是在气体（或蒸气）状态下进行的，燃烧过程随可燃物质聚集状态的不同而不同。
①气体燃烧气体最易燃烧，只要提供相应气体的最小点火能，便能着火燃烧。
其燃烧形式分为两类：一类是可燃气体和空气或氧气预先混合成混合可燃气体的燃烧，称为混合燃烧，混合燃烧由于燃料分子已与氧分子充分混合，所以燃烧时速度很快，温度也高，通常混合气体的爆炸反应就属于这种类型；另一类就是将可燃气体，如煤气，直接由管道中放出点燃，在空气中燃烧，这时可燃气体分子与空气中的氧分子通过互相扩散，边混合边燃烧，这种燃烧称为扩散燃烧。
②液体燃烧许多情况下并不是液体本身燃烧，而是在热源作用下由液体蒸发所产生的蒸气与氧气发生氧化、分解以至于着火燃烧，这种燃烧称为蒸发燃烧。
第4章_气体燃料燃烧
• 引入x＝0处的温度梯度, 则
λ(
dT ) = c p ρ 0v0 (T − T0 ) dx
dT ) x =0 = c p ρ 0v0 (TB − T0 ) dx
λ(
λ 1 Tr − TB v0 = c p ρ 0 δ TB − T0
一维层流燃烧室中气体工质 的温度和燃料浓度变化
• 假定在单位时间内流入燃烧区的可燃混合气完全在该 区域内进行燃烧反应，则可得
vL ∝ p m
m——刘易斯压力指数， m＝n/2－1； n ——燃烧反应级数 (1) 当vL< 0.50 m/s，n < 2，m < 0，vL 随着p 的升高而减小； (2) 当0.50 m/s < vL< 1.00 m/s，n =2，m = 0，vL 与p 的变化无关； (3) 当vL >1.00 m/s，n > 2， m > 0，vL随着p 的升高而增大。
• 预热区能量方程(略去靠近反应区的少量反应)
d dT dT (λ ) − c p ρ 0v0 =0 dx dx dx
边界条件：
在x =-∞处 T =T0
在x = 0处 T =Tb
dT =0 dx dT dT = ( ) x =0 dx dx
• 求解，得
(λ dT ) x =0 = c p ρ0 v0 (Tb − T0 ) dx
一、火焰正常传播速度的理论求解及分析
1. 用于简化近似分析的热理论 －∞< x≤0 为可燃混合气预热区 0≤x≤δ 为可燃混合气燃烧区 (δ为燃烧区的宽度) δ≤x<＋∞ 为燃烧产物区
一维层流燃烧室中气体工质的温度和燃料浓度变化
(1) 可燃混合气在开始着火之前的温度变化规律 • 描述一维层流燃烧室系统中具有化学反应时 的导热微分方程式
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1 h4 K1 0 mix u 2 p 2
燃烧器头部的能量损失系数 民用燃烧器K1=2.7~2.9
273 t K1 p 2 1 273
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射器组成与结构参数
引射器一般由四部分组成: 燃料喷嘴、吸气收缩管、混合管和扩压管。
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
平行射流
射流与外流间的速度梯度减小，混合减缓，射流 张角、速度及浓度沿轴向的变化率随之减小。
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
环状射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
三、其它形式的射流
受限射流
ms me
ms 0
第三节 扩散火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、扩散火焰结构
层流扩散火焰
扩散火焰
质量扩散以分子扩散的方式实现
湍流扩散火焰
质量扩散以气团扩散的方式实现
第三节 扩散火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、扩散火焰结构
层流扩散火焰
火焰面必定在燃 料与空气按照化学恰 当比混合的位置上：
ph ch
ph ch ph ch
ph ch
扩散燃烧或扩散火焰 动力燃烧或动力火焰
扩散－动力燃烧
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
射流分类
根据射流环境： 自由射流与受限射流
直流射流与旋转射流
根据射流结构： 平行射流与相交射流
扩压管
将混合气体的动能转变为压力能，以便获得流过 火孔所需的压力头。经验表明，最有利的扩张角为 6°～8°，出口面积与进口面积之比为2～3。
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射器组成与结构参数
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器的特点及应用范围
引射器组成与结构参数 吸气收缩管
圆锥形 进口面积与出口面积之比一般为4～6 一次空气的进风面积一般为燃烧器火孔总面积的 1.25～2.25倍，吸入风速不超过1.5m/s
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射器组成与结构参数 混合管
使燃料与空气进行充分的混合，并使混合气体在 其出口处达到速度、温度和浓度的均匀分布。通常采 用圆柱形混合管，根据经验，其长度为 l mix (1 ~ 3)d t 。
燃 料 与 燃 烧
第七章
气体燃料燃烧
要求：了解不同射流流动的特征，掌 握扩散燃烧与动力燃烧的概念、结构 及特性，了解气体燃料燃烧器的工作 原理与设计方法。
第一节 扩散燃烧与动力燃烧
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
扩散燃烧与动力燃烧
气体燃料燃烧所需的全部时间通常包括两部分： 气体燃料与空气混合所需时间和燃烧反应所需时间。
引射式大气燃烧器有下列特点：
和扩散式燃烧器相比，引射式大气燃烧器的火焰温度比较高， 火焰短，火力强，燃烧比较安全，烟气中含量较少；但结构复杂， 燃烧稳定性较差。 与鼓风式燃烧器相比，引射式大气燃烧器不必鼓风，投资少， 不耗电；但热负荷不宜太大，否则结构相当笨重。
和火道式无焰燃烧器相比，引射式大气燃烧器热负荷调节范 围宽广，可燃烧低压煤气；但热强度较低。
设计时应根据最小热负荷状态来确定喷射速度和孔 道直径。
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器结构
1、调风板
2、一次空气口 3、引射器喉部 4、喷嘴 5、火孔
燃烧器由两大部分组成：引射器和头部。工作时具有一 定压力的气体燃料以一定的速度从喷嘴喷出，进入收缩型吸 气管，并借助燃料射流的吸卷作用带入一次空气。燃料与空 气在引射器内混合，把动能转变为压力能，然后从头部的火 孔流出，并从周围大气中获取二次空气，完成整个燃烧过程。 大气燃烧器的一次空气系数通常为0.45~0.75。
火道燃烧室（无焰燃烧）
第四节 预混火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
预混火焰防止回火的措施
使预混气体在燃烧室入口处的速度分布均匀。为此 可将喷头制成收敛形，且表面光滑。 燃烧含有杂物的气体燃料时，应设有清除污垢的装 置，避免破坏局部流场。
用水冷却燃烧器头部，以便减小该处的火焰传播速度
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射器工作原理
流动阻力
1 p1 p 0 mix u 2 p 2
火孔阻力系数 混气密度 火孔出口气流速度
p (1 2 ) 2 p p
火孔流量系数
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
同轴射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
交叉射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
旋转射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
旋转射流－旋流数
S G Gx R
R
S＞0.6为强旋流 S＜0.6为弱旋流
R
Gx uu 2rdr p2rdr const.
0 0
G (wr) u 2rdr const.
0
R
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
旋转射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
ms 0, ms me
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器的设计计算
低压引射器设计计算：
h4 2 2 K 2 (1 M )(1 MD) H A A2
引射器的特性方程式
n2 1 K 2 mix d 2 n K (1 M )(1 MD)
2
Aopt
h4 H max Aopt
喷嘴
喷孔直径:1～2.5mm
u1
Vf
2 p
f
4 d2 j
(m / s)
2p
长径比=1～2
锥角β =90 ° ~120° 流量系数μ =0.7～0.78
f
p
3600 ( m 3 / h)
0.004 d 2 j
f
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器的设计计算
燃烧器的设计计算：
2A (1 M )(1 MD) K K1 A12
A1,opt K / K1 x A1 / A1,opt N K1 (1 M )(1 MD) A j A1,opt Ap
自模段
x/d0＞8~10，射流的无因次参数分布与x/d0无关。
过渡段
初始段与自模段之间，可忽略。
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
自模段的特性：
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
自模段的特性：
u u f (r / r1 / 2 ) 或 f ( r / b) um um
同样，当喷射流体与周围介质性质不同或温度不 同时，自模段的温度场和浓度场也具有相似性，即：
C C f 1 ( r / b) C m C
T T f 2 ( r / b) Tm T
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
自模段的特性：
实际上，b与x成正比：
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器的设计计算
引射器的划分： 根据气体燃料的喷射压力：
＜2×104 Pa
＞2×104 Pa
低压引射器(计算时可不考虑压缩性）
高（中）压引射器
根据吸气管内的压力：
＝ P0 ＜P0 常压吸气引射器（第二类引射器） 负压吸气引射器（第一类引射器）
第五节 引射式大气燃烧器
焰面外侧：空气＋燃烧产物
焰面内侧：燃料＋燃烧产物
焰面：燃料与空气的理论浓度为零
第三节 扩散火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、扩散火焰结构
湍流扩散火焰
第三节 扩散火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
二、扩散火焰高度
确定扩散火焰高度即寻找火焰锋面与轴心线相交的位置。
湍流扩散火焰
Cm C0 0.70 2ax d 0 0.29
环形射流与同轴射流
根据射流喷嘴： 平面射流与圆形射流 根据射流流动： 层流射流与湍流射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
初始段
O－C－O为射流核心，核 心区内速度、浓度等与出 口处相同，长度约4~5d0
1 1 N 2 x N
燃烧器判别式
N 1 x 1 N 1 x无实数解 N 1 x 1
燃烧器面积比最佳 燃烧器达不到所需引射能力 有多余的燃气压力
第六节 鼓风式燃烧器
燃烧器头部的能量损失系数 民用燃烧器K1=2.7~2.9
273 t K1 p 2 1 273
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射器组成与结构参数
引射器一般由四部分组成: 燃料喷嘴、吸气收缩管、混合管和扩压管。
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
平行射流
射流与外流间的速度梯度减小，混合减缓，射流 张角、速度及浓度沿轴向的变化率随之减小。
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
环状射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
三、其它形式的射流
受限射流
ms me
ms 0
第三节 扩散火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、扩散火焰结构
层流扩散火焰
扩散火焰
质量扩散以分子扩散的方式实现
湍流扩散火焰
质量扩散以气团扩散的方式实现
第三节 扩散火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、扩散火焰结构
层流扩散火焰
火焰面必定在燃 料与空气按照化学恰 当比混合的位置上：
ph ch
ph ch ph ch
ph ch
扩散燃烧或扩散火焰 动力燃烧或动力火焰
扩散－动力燃烧
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
射流分类
根据射流环境： 自由射流与受限射流
直流射流与旋转射流
根据射流结构： 平行射流与相交射流
扩压管
将混合气体的动能转变为压力能，以便获得流过 火孔所需的压力头。经验表明，最有利的扩张角为 6°～8°，出口面积与进口面积之比为2～3。
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射器组成与结构参数
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器的特点及应用范围
引射器组成与结构参数 吸气收缩管
圆锥形 进口面积与出口面积之比一般为4～6 一次空气的进风面积一般为燃烧器火孔总面积的 1.25～2.25倍，吸入风速不超过1.5m/s
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射器组成与结构参数 混合管
使燃料与空气进行充分的混合，并使混合气体在 其出口处达到速度、温度和浓度的均匀分布。通常采 用圆柱形混合管，根据经验，其长度为 l mix (1 ~ 3)d t 。
燃 料 与 燃 烧
第七章
气体燃料燃烧
要求：了解不同射流流动的特征，掌 握扩散燃烧与动力燃烧的概念、结构 及特性，了解气体燃料燃烧器的工作 原理与设计方法。
第一节 扩散燃烧与动力燃烧
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
扩散燃烧与动力燃烧
气体燃料燃烧所需的全部时间通常包括两部分： 气体燃料与空气混合所需时间和燃烧反应所需时间。
引射式大气燃烧器有下列特点：
和扩散式燃烧器相比，引射式大气燃烧器的火焰温度比较高， 火焰短，火力强，燃烧比较安全，烟气中含量较少；但结构复杂， 燃烧稳定性较差。 与鼓风式燃烧器相比，引射式大气燃烧器不必鼓风，投资少， 不耗电；但热负荷不宜太大，否则结构相当笨重。
和火道式无焰燃烧器相比，引射式大气燃烧器热负荷调节范 围宽广，可燃烧低压煤气；但热强度较低。
设计时应根据最小热负荷状态来确定喷射速度和孔 道直径。
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器结构
1、调风板
2、一次空气口 3、引射器喉部 4、喷嘴 5、火孔
燃烧器由两大部分组成：引射器和头部。工作时具有一 定压力的气体燃料以一定的速度从喷嘴喷出，进入收缩型吸 气管，并借助燃料射流的吸卷作用带入一次空气。燃料与空 气在引射器内混合，把动能转变为压力能，然后从头部的火 孔流出，并从周围大气中获取二次空气，完成整个燃烧过程。 大气燃烧器的一次空气系数通常为0.45~0.75。
火道燃烧室（无焰燃烧）
第四节 预混火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
预混火焰防止回火的措施
使预混气体在燃烧室入口处的速度分布均匀。为此 可将喷头制成收敛形，且表面光滑。 燃烧含有杂物的气体燃料时，应设有清除污垢的装 置，避免破坏局部流场。
用水冷却燃烧器头部，以便减小该处的火焰传播速度
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射器工作原理
流动阻力
1 p1 p 0 mix u 2 p 2
火孔阻力系数 混气密度 火孔出口气流速度
p (1 2 ) 2 p p
火孔流量系数
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
同轴射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
交叉射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
旋转射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
旋转射流－旋流数
S G Gx R
R
S＞0.6为强旋流 S＜0.6为弱旋流
R
Gx uu 2rdr p2rdr const.
0 0
G (wr) u 2rdr const.
0
R
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
三、其它形式的射流
旋转射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
ms 0, ms me
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器的设计计算
低压引射器设计计算：
h4 2 2 K 2 (1 M )(1 MD) H A A2
引射器的特性方程式
n2 1 K 2 mix d 2 n K (1 M )(1 MD)
2
Aopt
h4 H max Aopt
喷嘴
喷孔直径:1～2.5mm
u1
Vf
2 p
f
4 d2 j
(m / s)
2p
长径比=1～2
锥角β =90 ° ~120° 流量系数μ =0.7～0.78
f
p
3600 ( m 3 / h)
0.004 d 2 j
f
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
第五节 引射式大气燃烧器
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器的设计计算
燃烧器的设计计算：
2A (1 M )(1 MD) K K1 A12
A1,opt K / K1 x A1 / A1,opt N K1 (1 M )(1 MD) A j A1,opt Ap
自模段
x/d0＞8~10，射流的无因次参数分布与x/d0无关。
过渡段
初始段与自模段之间，可忽略。
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
自模段的特性：
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
自模段的特性：
u u f (r / r1 / 2 ) 或 f ( r / b) um um
同样，当喷射流体与周围介质性质不同或温度不 同时，自模段的温度场和浓度场也具有相似性，即：
C C f 1 ( r / b) C m C
T T f 2 ( r / b) Tm T
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
自模段的特性：
实际上，b与x成正比：
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
引射式大气燃烧器的设计计算
引射器的划分： 根据气体燃料的喷射压力：
＜2×104 Pa
＞2×104 Pa
低压引射器(计算时可不考虑压缩性）
高（中）压引射器
根据吸气管内的压力：
＝ P0 ＜P0 常压吸气引射器（第二类引射器） 负压吸气引射器（第一类引射器）
第五节 引射式大气燃烧器
焰面外侧：空气＋燃烧产物
焰面内侧：燃料＋燃烧产物
焰面：燃料与空气的理论浓度为零
第三节 扩散火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、扩散火焰结构
湍流扩散火焰
第三节 扩散火焰结构
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
二、扩散火焰高度
确定扩散火焰高度即寻找火焰锋面与轴心线相交的位置。
湍流扩散火焰
Cm C0 0.70 2ax d 0 0.29
环形射流与同轴射流
根据射流喷嘴： 平面射流与圆形射流 根据射流流动： 层流射流与湍流射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
第二节 射流流动
第 七 章 气 体 燃 料 燃 烧
一、圆形湍流自由射流
初始段
O－C－O为射流核心，核 心区内速度、浓度等与出 口处相同，长度约4~5d0
1 1 N 2 x N
燃烧器判别式
N 1 x 1 N 1 x无实数解 N 1 x 1
燃烧器面积比最佳 燃烧器达不到所需引射能力 有多余的燃气压力
第六节 鼓风式燃烧器