扩散火焰与预混火焰
消防安全技术实务考点：燃烧方式与特点
消防安全技术实务考点：燃烧方式与特点
消防安全技术实务考点：燃烧方式与特点
引导语：燃烧分为不同的燃烧方式，每一种都有其特点，以下是店铺整理的消防安全技术实务考点：燃烧方式与特点，欢迎参考!
可燃物质受热后，因其聚集状态的不同，而发生不同的变化。绝大多数可燃物质的燃烧都是在蒸气或气体的状态下进行的，并出现火焰。而有的物质则不能成为气态，其燃烧发生在固相中，如焦炭燃烧时，呈灼热状态，而不呈现火焰。由于可燃物质的性质、状态不同，燃烧的特点也不一样。
一、气体燃烧的特点
可燃气体的燃烧不需像固体、液体那样需经熔化、蒸发过程，所需热量仅用于氧化或分解，或将气体加热到燃点，因此容易燃烧且燃烧速度快。根据燃烧前可燃气体与氧混合状况不同，其燃烧方式分为扩散燃烧和预混燃烧。
(一)扩散燃烧
即可燃性气体和蒸气分子与气体氧化剂互相扩散，边混合边燃烧。在扩散燃烧中，化学反应速度要比气体混合扩散速度快得多。整个燃烧速度的快慢由物理混合速度决定。气体(蒸气)扩散多少，就烧掉多少。人们在生产、生活中的用火(如燃气做饭、点气照明、烧气焊等)均属这种形式的燃烧。
扩散燃烧的特点为：燃烧比较稳定，扩散火焰不运动，可燃气体与氧化剂气体的混合在可燃气体喷口进行。对稳定的扩散燃烧，只要控制得好，就不至于造成火灾，一旦发生火灾也较易扑救。
(二)预混燃烧
又称动力燃烧或爆炸式燃烧。它是指可燃气体、蒸气或粉尘预先同空气(或氧)混合，遇火源产生带有冲击力的燃烧。预混燃烧一般发生在封闭体系中或在混合气体向周围扩散的速度远小于燃烧速度的敞开体系中，燃烧放热造成产物体积迅速膨胀，压力升高，压强可达709.1～810.4kPa。通常的爆炸反应即属此种。
山东大学工程燃烧学考点整理
第一章：
可能出的概念题：
1.什么是燃烧？燃烧的分类？每种分类的特征？
燃烧是指氧化剂与可燃物混合发生的剧烈化学反应，其过程一般伴随传热传质、发光发烟等现象。
燃烧可分为气相燃烧与固相燃烧，气相燃烧又分为预混燃烧与扩散燃烧，气相燃烧中可燃物与氧化剂均为气体，固相燃烧为表面燃烧，无火焰。预混燃烧可燃物与氧化剂已提充分混合，燃烧过程只取决于可燃混合气的化学动力过程，扩散燃烧是可燃物在燃烧时才与氧化剂混合，取决于摻混速度。此外还可以分为表面燃烧、阴燃、蒸发燃烧、分解燃烧等等
2.什么是火焰？火焰的分类有哪些？
火焰是指发生燃烧反应的气体所占据的空间区域。火焰可分为预混火焰与扩散火焰等等
3.热力学第一定律表达式？
简单表述：Q=U+W
4.热效应的概念？其中应重点注重的条件有哪些？
热效应是指，在定容定压条件下，物质进行反应时不做非体积功，且产物与反应物温度相同，这种情况下反应放出的热量。重点注意定容定压（体积功=0）、不做非体积功（Wa=0）、产物反应物温度相同（不因为比热容吸收热量）
5.生成焓、反应焓、燃烧焓的概念？并注意其中的条件？
生产焓是指稳定单质或元素在定压条件下反应生成1mol化合物时的热效应。反应焓是指某些化合物与化合物或元素在任意温度下进行单位反应产物和反应物的焓差（注意，这些概念末尾的写法都是有说法有讲究的）。燃烧焓是指1mol化合物完全燃烧时对应的焓差。注意：因为反应焓与燃烧焓的反应物与产物有可能都是化合物，所以要说焓差，而生成焓的反应物是单质，单质的生产焓为0，故说“热效应”。
*6.拉瓦锡——拉普拉斯定律解释？
火焰温度测量
火焰温度测量方法分析
聂伟（学号：SA14168089
1.引言
众所周知，火焰温度很高，一般很难直接精确测量。但由于火焰温度是燃烧过程中的重要热力参数之一。因此，对火焰温度测试技术的研究具有非常大的意义，当前，国家正大力改善自然环境，尤其是招手治理空气污染，在汽车工业方面提出降低汽车尾气排放，鼓励开发设计高效新型低污染发动机，在煤电产业中提出要提高电站煤炭燃烧的效率，这都与火焰温度测量密不可分。在高音时飞行器的研发过程中，要求其发动机有足够的功率，而发动机的功率可由发动机火焰温度来间接说明，以及发动机等部分的材料选取都在一定程度上受到火焰温度的限制，所以火焰温度测量不论是在国民生产中，还是在国防建设中都具有重要的作用［1］。
2.火焰温度的分类
根据火焰辐射光谱的不同特点，火焰光谱可分为发光火焰和透明光谱，发光火焰辐射连续光谱，辐射光波长范围在0-：，在可见光频带内有辐射；透明火焰辐射带状或线状光谱，范围多在红外区段。而根据火焰结构的不同，火焰可分为预混火焰和扩散火焰，预混火焰的特点是：气态的燃烧剂和氧化剂在进入火焰反应区前已经混合均匀。由于其传播速度受化学反应和流动力学过程的控制，预混火焰又分为湍流和层流预混火焰两种类型；扩散火焰的特点是：气态的燃烧剂和氧化剂在进入火焰反应区前处于分离状态，在进入反应区后经混合后再燃烧。
3.火焰温度的测量方法
火焰温度的测量方法根据火焰的不同类型有不同的方法，在实际应用中主要有接触式测温额非接触式测温方法，接触式测温法包括热电偶测温和光纤测温，非接触式测温包括成像法、激光光谱法、辐射法和声波法。如图1所示［2］:
燃烧学期末复习资料
燃烧学期末复习资料
1．阿仑尼乌斯定律：在化学反应的反应物浓度相等的条件下，化学反应速率常数随时间变化的关系。
2．质量作⽤定律：在⼀定温度下，基元反应在任何瞬间的反应速率与该瞬间参与反应的反应物浓度幂的乘积成正⽐。
3．盖斯定律：在条件不变的情况下，化学反应的热效应只与起始和终了状态有关，⽽与变化途径⽆关。
4．着⽕延迟期；在混合⽓体已达到着⽕条件下，由初始状态到温度聚升的瞬间所需的时间。
5．层流⽕焰传播速度：在层流预混可燃⽓体的燃烧过程中焰⾯沿其法线⽅向移动的速度称为层流⽕焰传播速度
（⽕焰⾯移动速度：指当预混可燃⽓体在管中燃烧，产⽣的⽕焰不稳定时⽕焰⾯沿管轴线移动的速度。⽕焰⾯移动速度反映了⽕焰不稳定时⽕焰⾯移动的快慢）6．折算薄膜：把边界层的传热传质近似看作通过球对称的边界层薄膜传热传质阻⼒。
7．淬熄距离：刚刚能够维持⽕焰传播的最⼩管道尺⼨。
8．绝热⽕焰温度：燃料和空⽓的初始状态⼀定，绝热过程燃烧产物能达到的温度。
9．雾化⾓：喷嘴出⼝到喷雾炬外包络线的两条切线之间的夹⾓，也称为喷雾锥⾓。
10．斯蒂芬流：在燃烧问题中，在相分界⾯处存在着法向的流动，多组分流体在⼀定的条件下在表⾯处将形成⼀定的浓度梯度，因⽽可能形成各组分法向的扩散物质流。如果相分界⾯上有物理或化学过程存在，那么这种物理或化学过程也会产⽣或消耗⼀定的质量流。于是，在物理或化学过程作⽤下，表⾯处⼜会产⽣⼀个与扩散物质流有关的法向总物质流，称为斯蒂芬流。11．预混⽕焰和扩散⽕焰：预混⽕焰是燃料和氧化剂充分混合后的燃烧⽕焰。⽕焰温度很⾼，没有⿊烟，⽕焰短⽽强。扩散⽕焰是燃料燃烧所需的空⽓全部由外界提供，靠可燃⽓体与空⽓中的氧相互扩散来完成燃烧过程的⽕焰。燃烧过程较长，⽕焰温度低，燃料不易燃尽，⼀般有碳烟，⽕焰很长。
7-扩散火焰
(d)α1 =0，管 中供应的为 纯油气。所 需氧气全部 从外界获得， 故为纯扩散 燃烧，火焰 最长
层流扩散火焰
质量扩散以分子扩散形式实现
扩散火焰
湍流扩散火焰
质量扩散以气团扩散形式实现
扩散燃烧过程取决于混合过程。流动速度、流动状 态和混合方式等起决定性作用，而化学动力学参数 影响不大 强化扩散燃烧的有效措施是加强混合过程，改善掺 混条件
(a) α1 >1，当管 中混气为贫油时 的动力火焰。此 时混气中有足够 氧气，不需要从 外界获取氧气， 故火焰光滑，随 着α1增大，火焰 变长
(b)α1 =1，化 (c)α1 <1，富油燃烧， 学恰当比下 此时混气燃料多而 的动力火焰。 氧气少，故有剩余 此时温度高， 燃料。此时出现两 火焰传播速 个火焰锋面，内焰 度快，故火 大致相当于α1 =1的 焰高度最短 动力型火焰，外焰 面为剩余燃料经扩 散获得外界氧气燃 烧而形成，称为扩 散火焰，内焰温度 较高，外焰则较低
2016/5/1
df d df D 0 m dx dx dx
f r vx f r vr f r D 0 x r r r
2016/5/1
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守恒标量能量方程
h Yi h
过通风火焰 欠通风火焰
过通风火焰 过通风火焰
徐通模版燃烧学--第5章
小股反向射流
旋转射流
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（5）大速差射流与双通道稳燃 煤粉气流由主喷口喷出，接近音速的高速气流从主气流喷 口周围的小孔喷出。高速气流卷吸中心煤粉射流中的空气和 细煤粉，回流区增大，改善了着火条件。 燃烧器有两个一次风通道，两股一次风以贴壁射流的形式 进入突扩段，所产生的高温烟气回流量与大速差射流产生的 回流量相当，因而有较强的稳燃作用。
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腰部风
大速差射流
局部结焦现象 磨损较大
双通道稳燃 减小了结焦的可能性
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（6）受限射流 突扩喷口稳燃：喷口截面突然扩张，在喷口外围形成旋涡，高温燃烧 产物回流至燃烧器喷口外缘附近，点燃刚喷出的可燃混合气。 内凹表面稳燃：燃烧室的壁面制造一定的凹槽，使该处形成回流区， 从而达到稳燃的目的。 罐式稳燃器：燃烧室内布置一个带有若干小孔的圆锥筒或圆柱筒。可 燃混合气由小孔进入罐内，罐顶则使罐内形成滞止区，产生高温烟气回 流，在该处将气体点燃，形成一种向外扩张的火焰面。
w
w0
1
r2 R2
33
三、工程湍流燃烧火焰稳定方法
工程上希望燃料和氧化剂保持稳定的化学反应及 放热量，以便于控制和工程应用。因此常要求燃 烧设备中火焰稳定在一定位置，即在一定位置着 火，按一定速度发生剧烈反应，并在一定位置燃 尽和离开燃烧室。
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工程上稳定火焰的方法可分为三类： •设置点火器，适时对主燃烧器提供点火能量。 •制造回流区，卷吸高温烟气，强化进入燃烧室的燃料传热， 满足着火条件稳定着火。 •改变燃烧区的散热条件，减小着火阶段火焰的散热损失，保 持火焰区的足够的温度，稳定火焰。 稳定火焰的根本原理是稳定火焰传播速度，使之与气流速 度相匹配。
扩散燃烧与全预混燃烧.
全预混式燃烧
设多孔均流板使头部火孔的混气压力和流量均匀，防止回火。
图：多孔金属板式全预混燃烧器的温度分布（数值模拟）
全预混式燃烧
试验结果
28kW的冷凝式壁挂炉上安装平板式全预混燃烧器； 12T天然气，压力 2kPa 在高、低热负荷下都能稳定燃烧， 热负荷%：93.6-98.6% 热水产率：95.9-99.1% 热效率： 100-105% 排烟温度 40-50℃ 烟气中CO = 189-315 ppm NOX ≈15 ppm
低NOX燃烧与全预混燃烧
低NOX燃烧器
一、 NOX生成机理
燃气燃烧生成的NOX主要是NO，反应： O2 + N2 = 2NO － 180kJ 烟气中NOX来源于空气及燃料中N， 在高温下生成，造成污染。 烟气中NOX的种类： （1）热力型（温度型）NOX：空气及 燃料中N，在高温下生成； （2）快速型NOX：碳氢化合物燃烧， 当燃料过浓时在反应区会快速生 成NO。 （3）燃料型NOX：煤中氮化物热分解 和氧反应生成NO。 燃气燃烧生成主要是热力型NOX
低NOX燃烧器
（3）烟气再循环
部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温 度，因而降低NO；同时利于着火。
全预混Baidu Nhomakorabea燃烧
一、特点 1. 燃烧速度快，火焰很短甚至看不出 2. 容积热强度高 100-200×106kJ/m3· h （3-6×104kW/m3） 3. 空气过剩系数小（α=1.05-1.10）， 燃烧温度高 4. 燃气与空气全预混，火焰传播能力强， 但由于温度高，容易回火 5. 热效率高， 40%的燃烧热以辐射传热 二、燃烧器形式 陶瓷板红外线燃烧器 金属纤维全预混燃烧器 金属板式全预混燃烧器
消防工程师考点：燃烧
第一节燃烧条件
基本概念：
燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。
烟是指由燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中可见的固体和（或）液、气体微粒。
燃烧可根据有无火焰分为有焰燃烧和无焰燃烧。
无焰燃烧根据有无可燃气可分为阴燃与无焰燃烧。
燃烧必须具备三个必要条件即可燃物、助燃物和引火源，通常称为燃烧三要素。
燃烧的充分条件可表述为具备足够数量或浓度的可燃物；具备足够数据或浓度的助燃物；具备足够能量的引火源。
一、可燃物
可燃物指凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起化学反应的物质，如木材、氢气、汽油、煤炭、纸张、硫等。
按化学组成，可分为无机可燃物和有机可燃物；
按所处状态，可分为可燃固体、可燃液体、可燃气体。
二、助燃物
助燃物指凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，如空气中的氧气。
其他助燃物如：H2 + F2 = 2HF
H2 + Cl2 = 2HCl
2Na + Cl2 = 2NaCl
2P + 3Cl2 = 2PCl3
三、引火源
引火源指可以使物质开始燃烧的外部热源（能源）。常见的火源有：
化学火源：炉火、烛火、焊接火、吸烟火、机动车排气管火星、飞火等
电气火源：电弧、电火花（电气设备、电气线路、电气开关及漏电打火、固定电话、手机等通讯工具火花、静电火花）、雷击等。
高温火源：高温加热、烘烤、积热不散、机械设备故障发热、摩擦发热、聚热发热等
冲击火源：冲击不摩擦，绝热压缩
四、链式反应自由基
自由基是一种高度活泼的化学基团，能与其他自由基和分子起反应，从而使燃烧按链式反应的形式扩展，也称游离基。
层流预混火焰稳定浓度界限测定
层流预混火焰浓度稳定界限的测定
实验成员：徐俊卿 郑仁春 韩超
一、实验的理论基础
现代工业要求尽可能高效地利用燃料，这就要求在稳定燃烧条件下，使燃料与空气以适当的比例混合燃烧。因此对燃料燃烧特性及流体力学和热力学方面需要有详细了解。 预混可燃气燃烧时，如果预混气体的速度在火焰锋面上的法向分量大于火焰传播速度，火焰将向下游移动，最后完全熄灭，称为吹脱或吹熄。反之，如果预混气的法向速度小于火焰传播速度，火焰将逆流向上游移动，进入燃烧器内部，即出现回火现象。
在燃烧过程中，出现回火和熄灭都是不允许的。回火会引起爆炸。熄灭使动力机械停止工作，并向周围扩散有毒气体，有中毒和爆炸的危险。
回火现象只能出现在预混燃烧过程中。在扩散燃烧中，燃料和空气是分别送入燃烧室的，在燃烧器内两者并不接触，因此没有回火现象。熄灭或吹脱现象在预混燃烧和扩散燃
煤气 甲烷
（l/min ） 图1-1 甲烷/空气 煤气/空气 稳定曲线
要维持正常的稳定燃烧，就需要避免出现回火或熄灭现象，因而要求知道燃料的稳定燃烧范围。这一稳定界限与燃料/空气比和环境的温度和压力有关。图1—1是甲烷/空气煤气/空气在常温常压下预混燃烧的火焰稳定范围。图中下部是富油燃烧区，稳定范围宽，不易回火和吹脱。但火眼呈黄色，发光。下面一根曲线为火焰尖顶出现黄色的界限。图中上方为火焰吹脱熄灭界限。当预混气处于该曲线上方时，火焰被吹脱。
左边回火界限呈斜山立形，预混气的状态处于山丘内时出现回火现象。回火界限与预混气的空气气/燃气比有关。当空气/燃气比接近化学计量值时，火焰传播速度快，稳定范围小，容易出现回火。但这时燃烧效率最高。 二、实验原理
燃烧的本质、特征、条件及应用
燃烧学
• 2．隔绝空气
➢ 涉及易燃易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行； ➢ 对有异常危险的，要充入惰性介质保护； ➢ 隔绝空气储存某些物质等。
• 3．消除点火源
➢ 在易产生可燃性气体场所，应采用防爆电器； ➢ 禁止一切火种等。
燃烧学
• 4．设置防火间距
➢ 防止火灾相邻建筑物之间蔓延； ➢ 为人员疏散、消防人员的救援和灭火提供条件； ➢ 减少火灾建筑对邻近建筑的热辐射和烟气影响。
燃烧学
•灭火方法：灭火的根本原理是破坏已形成的 燃烧条件。
• 1．隔离法：把可燃物与引火源或氧气隔离开来。 • 将火源附近可燃物移走； • 关闭可燃液体、可燃气体管道阀门。
扩散火焰呈黄色，预混火焰外区呈紫 红色，内区呈绿色。
燃烧学
燃烧的本质、 特征、 条件及应用
23
燃烧学
燃烧的条件：可燃物、助燃物和点火源。
燃烧学
• 助燃物wk.baidu.com
如氧气，氯气，浓硫酸等
• 点火源
✓火焰：直接点燃，热辐射 ✓高温物体：如电熨斗、火星 ✓电火花：电气火花，静电火花 ✓机械能：撞击、摩擦、气体压缩 ✓光能、化学能
可燃物的燃点时，燃烧停止。
• 4．抑制法：使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可
燃烧学9-非预混火焰
非预混火焰的分类
02
CHAPTER
非预混火焰的燃烧特性
03
计算方法
通过实验测量或数值模拟方法，可以计算非预混火焰的传播速度。
01
火焰传播速度
非预混火焰的传播速度取决于燃料和氧化剂的物理和化学性质，以及反应条件。
02
影响因素
火焰传播速度受到温度、压力、燃料和氧化剂的浓度和混合物成分的影响。
燃烧学9-非预混火焰
目录
非预混火焰概述 非预混火焰的燃烧特性 非预混火焰的燃烧模型 非预混火焰的燃烧技术 非预混火焰的应用 非预混火焰的研究展望
01
CHAPTER
非预混火焰概述
定义与特性
定义
非预混火焰是指燃料和氧化剂在燃烧前未进行充分混合的火焰，也称为扩散火焰。
特性
非预混火焰具有明显的火焰面，燃料和氧化剂在燃烧过程中逐渐混合，燃烧速度由燃料和氧化剂混合速度决定。
基于多场耦合模型，对燃烧过程进行优化和控制，提高燃烧效率并降低污染物排放。
燃烧过程优化与控制
多场耦合燃烧模拟与实验研究
THANKS
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02
该模型基于化学反应动力学原理，通过建立反应速率方程来描述燃烧过程中各组分的浓度变化。
03
化学反应动力学模型可以用来预测燃烧过程，优化燃烧条件，以及研究燃烧污染物的生成机理。
什么是扩散燃烧、预混燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧？
⑴扩散燃烧是指可燃气体喷口（管口或容器泄露口）喷出，在喷口处与空气中的氧边扩散混合，边燃烧
的现象。如天然气井口发生的井喷燃烧。
⑵预混燃烧是指可燃气体与氧在燃烧前混合，并形成一定浓度的可燃混合气体，被火源点燃所引起的
燃烧，也叫动力燃烧。如气体爆炸。
⑶蒸发燃烧是指熔点较底的可燃固体，受热后熔融，然后像可燃液体一样蒸发成蒸气而燃烧。如硫、
沥青、石蜡、高分子材料、萘和樟脑等。
⑷分解燃烧是指分子结构复杂的固体可燃物，在受热分解出其组成成分及加热温度相应的热分解产物，
在氧化燃烧。如天然高分子材料中的木材、纸张、棉、麻、毛以及合成高分子纤维等。
⑸表面燃烧是指有些固体可燃物的蒸气压非常小或难于发生热分解，不能发生蒸发燃烧或分解燃烧，
当氧气包围物质的表层时，呈炽热状态发生无火焰燃烧，它属于非均相燃烧。如木炭、焦碳、铁、钨等。
⑹阴燃是指某些固体可燃物在空气不流通，加热温度较低或可燃物含水份较多等条件下发生的只冒烟、
无火焰的燃烧现象。有焰燃烧和阴燃要一定的条件下可以相互转化。如成捆堆放的棉、麻、纸张及大量的堆放的煤、杂草、湿木材等。
燃烧与燃烧室基本概念
燃烧与燃烧室基本概念
《燃烧与燃烧室》基本概念
第二章
1、质量百分比：混合物中单位质量内某种组分的质量，无量纲
2、平均密度：单位体积混合物的质量，单位：kg/m3
3、组分密度（也称质量浓度）：单位体积混合物中某种组分的质量, 单位：kg/m3
4、摩尔浓度：单位体积混合物中某种组分的摩尔数, 单位：mol/m3
5、反应速率：单位时间某种组分的浓度变化, 单位：mol/m3/s 或kg/m3/s
6、微元体：宏观流体或固体中任意点处的极小的一个体积。其尺度必须满足两个条件：其
一，尺度足够小，以至于该体积内所有的参数都可近似看作是均匀的；其二，尺度足够大，以至于该体积内可容纳足够多的分子。
7、牛顿粘性定律：流体微元表面所受切应力与穿过该表面的速度梯度成正比
8、傅立叶导热定律：微元体表面的导热通量与穿过该表面的温度梯度成正比
9、费克扩散定律：微元体表面的组分扩散通量与穿过该表面的浓度梯度成正比
10、泽尔多维奇变换：针对二维无穷大平板边界层反应流动，将含有燃烧反应速率源项的偏
微分方程组中的动量、能量、及组分守恒方程改造成相同形式的一种变换
11、广义雷诺比拟：将泽尔多维奇变换进一步改造，使其边界条件也成为相同形式的一种变
换
12、斯蒂芬流：气/液界面或气/固界面处，因为液体蒸发或固体
成分挥发所造成的一种作用
在所有组分上的向外的整体流动。作用在蒸发或挥发组分上的结果，使蒸发量或挥发量大于因蒸发或挥发组分的浓度梯度所带来的扩散物质流。作用在空气组分上的结
果，使空气浓度梯度所带来的扩散物质流得到平衡，从而表现出空气的宏观无流动现象。
预混燃烧——精选推荐
预混燃烧
⼀、预混燃烧的基本介绍
1.贫燃预混燃烧的介绍
贫燃预混燃烧是在保证燃料充分燃烧的情况下，增⼤空⽓的供给量，从⽽降低燃烧
室的温度，满⾜较低的污染物排放标准（可以做到低NOx的排放）。但是与常规的扩散燃烧技术相⽐，贫燃预混燃烧是在偏离正常化学当量⽐下进⾏的，这就会产⽣燃烧的不稳定性（主要包括回⽕以及振荡燃烧），严重阻碍了贫燃预混燃烧技术的发展。
维持贫燃预混燃烧室内的正常燃烧，其关键就在于避免⽕焰的吹熄与振荡燃烧。
⽕焰吹熄现象是因为燃烧室内当量⽐被控制在接近贫燃熄⽕极限，以便尽量降低⽕焰温度以及的排放，⽽在这种燃烧状况下，⽕焰传播速度很低，在相对⾼速的⽕焰流场中，会导致⽕焰的熄灭现象，这种现象发⽣的时间很短，被称为静态不稳定。
因此要避免⽕焰吹熄，维持预混⽕焰的稳定燃烧，关键就在于保持⽕焰燃烧速度与流场速度的平衡，可从以下两种⽅法着⼿：①提⾼燃烧速度；②降低燃⽓供给速度。提⾼燃烧速度可使⽤端流产⽣器提⾼⽕焰瑞流强度，⽽降低燃⽓平均速度可以通过减少燃⽓供给做到，但是燃机的总效率也会下降，通常采⽤在燃烧室内安装钝体稳焰器或在燃烧室避免加⼯凹槽形成局部低速区域，使⽕焰燃烧速率与流场速率均衡，以便维持⽕焰的燃烧。另外除上述⽅法外，旋流因为其特殊的流动特性，也常⽤于稳定湍流⽕焰。
预混燃烧的不稳定受燃料种类、进⽓温度、燃料⼀空⽓过量空⽓系数、燃烧室⼏何参数、燃烧室温度以及压⼒等众多参数的影响。
按压⼒振荡频率可将燃烧不稳定分为：低频振荡、中频振荡、⾼频振荡。按照压⼒振荡涉及的燃烧系统部件可以将其定义为三类：燃烧系统不稳定、燃烧室腔体不稳定以及固有燃烧不稳定。根据燃烧系统内不同扰动间的相互关系，可将燃烧不稳定分为受迫燃烧不稳
描述火焰的形态特征 -回复
描述火焰的形态特征-回复
火焰是一种由可燃物质燃烧产生的氧化反应的可见效果。它是一个光亮而热的物体，具有独特的形态特征。下面将详细描述火焰的形态特征，包括火焰的构成、形状、颜色和运动。
1. 火焰的构成：火焰主要由三个部分组成，即燃烧区、热传递区和预混合区。燃烧区是火焰的核心部分，其中发生可燃物质与氧气的反应，产生热能和光能。热传递区是相邻燃烧区与非燃烧区之间的过渡区域，热能在这里被传递给周围环境。预混合区位于火焰的外缘，是可燃物质与氧气在开始燃烧前的混合区域。
2. 火焰的形状：火焰的形状可以因可燃物质的性质、燃烧条件和环境影响而有所不同。常见的火焰形状包括锥形、剑形、球形和扭曲形。锥形火焰通常出现在燃烧性能好的可燃物质上，它的顶端较尖，延伸到底部。剑形火焰呈现出一个细长的形状，类似于一把剑的刀锋。球形火焰在空气流动受限的情况下出现，呈现出一个圆形的形状。扭曲形火焰则是受到外部因素的干扰，形状呈现出扭曲或变形。
3. 火焰的颜色：火焰的颜色是由燃烧产生的物质和燃烧温度决定的。通常情况下，火焰的颜色可以从蓝色到红色依次变化。蓝色火焰表示燃烧是非常热的，温度高于800C，同时有足够的氧气供应。白色火焰通常意味着燃烧非常强烈，产生了大量的热量和光亮。黄色或橙色火焰表明燃烧温度
较低，同时可能有不完全燃烧产生的颗粒或气体存在。
4. 火焰的运动：火焰具有一定的运动性，其中包括火焰的颤动、晃动、扭曲和旋转等。这些运动是由燃烧产生的热对周围气流和可燃物质的影响造成的。火焰的颤动是由于燃烧过程中可燃物质和氧气的不稳定供应造成的，这种颤动可以观察到火焰的尖端或边缘处。火焰的晃动和扭曲则是受到周围气流的影响，如果有风或空气流动，它们会导致火焰的移动和变形。火焰的旋转是由于燃烧过程中产生的对流运动造成的，这种旋转可以通过使用适当的实验设备来观察到。
7-扩散火焰解析
Underventilated flame （欠通风火焰）
Burke-Schumann Flame (BSF)是一种受限的层流 气体非预混火焰！
BSF实验台from
Prof. J.Y. Chen UC Berkeley
术语：Confined Jet
2018/10/14
12
(1)Burke-Schumann非预混火焰的两种情况
18
层流非预混火焰(特征四)：碳烟Soot的产生
在碳氢化合物的燃烧火焰中，由于经常会有碳黑存 在，火焰就可能呈现为橙色或黄色。
2018/10/14
19
2018/10/14
20
如果有充分的时间
碳烟就会在反应区的燃料侧生成
并在流向氧化区过程中不断被氧化、消耗 由于燃料和火焰停留时间的不同，在燃料侧形成 的碳烟在向高温氧化区移动的过程中可能无法被 完全氧化 在这种情况下，soot就会冲出火焰而形成碳黑的 “翼”，这部分从火焰中出来的碳黑就是我们通 常说的说的烟。
动力-扩散燃烧
燃烧的快慢既与化学动力因素有关，也与混合过程有关
本生灯
一次空气消耗系数α1：从底部吸入的空气为一次空气量 二次空气消耗系数α2：从出口引射所得的空气为二次空气量 总空气消耗系数： α= α1 + α2
（1） α1 =0，燃烧所需的空气全部由外界环 境通过引射提供，属于扩散燃烧； （2） α1 ≥1，从本生灯的底部供入的空气充 足，燃烧过程完全由化学反应的快慢控制， 属于动力燃烧； （3） 0<α1 <1, 燃烧既有一次空气混合物的预 混燃烧，也有剩余燃料的扩散燃烧，属于动 力-扩散燃烧。
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二 火焰稳定机理
三高速气流中火焰的稳定
四 火焰稳定的主要方法
除了上节讨论的钝体稳焰器之外，火焰稳 定的主要方法还有：利用引燃火焰稳定、 利用旋转射流稳定、利用反吹射流稳定、 利用不对称射流稳定等。
四 火焰稳定的主要方法
3.4
火焰的稳定燃烧
可燃混合器供应速度的 速度梯度（在火焰 的稳定有很大的影 响）。如梯度太小 则火焰回火（或称 逆火），如太大则 发生脱火。实际的 测试表明，临界速 度梯度与燃料氧化 剂的比值密切相关。
扩散燃烧缓慢，燃烧空间热强度低。 扩散火焰的稳定燃烧范围宽，操作控制 容易，没有回火的危险。
预混火焰：形成短火焰，火焰温度高。预 混燃烧器尤其需要防止回火。
回火：火焰缩入到燃烧器喷口内，在喷 口内燃烧的现象。
防止回火的方法：主要是降低喷口处的火焰传播 速度和提高可燃气在喷口处的速度。具体措施有：
第三节 扩散火焰与预混火焰
1、什么叫做扩散火焰和预混火焰？ 2、扩散火焰、预混火焰形状？ 3、扩散火焰和预混火焰有什么特点？
一、扩散火焰和预混火焰的定义：
1、扩散燃烧： 可燃气体从喷口喷出，在喷口处与空气 中的氧气边扩散混合、边燃烧的现象， 称为扩散燃烧。
例如： 管道、容器泄露口发生的燃烧，天然气井
(2)利用钝体稳定火焰：高速气流在流经钝体后 速度分布发生变化，在钝体后产生回流，卷吸 的高温烟气提高了点火所需能量；燃烧器中稳 定火焰的装置称为稳焰器；
3.4 火焰的稳定燃烧-阻止回火
为防止火焰窜入设备、容器与管道内， 或阻止火焰在设备和管道内扩展，可 用(安全水封)和(阻火器)，以切断爆 炸传播途径。
防止回火的方法
防止回火的方法：主要是降低喷口处的火焰传播 速度和提高可燃气在喷口处的速度。具体措施有：
(1)减小喷口直径，增加喷嘴数量。利用喷孔壁面的 冷却作用使火焰传播速度降低；
(2)采用导热性差的材料制造喷嘴，减少喷嘴对燃气 的传热；
(3)对大型喷嘴进行水冷或空冷； (4)减少一次空气量，增设二次空气，使燃料与一次
动力-扩散燃烧
燃烧的快慢既与化学动力因素有关，也与混合过程有关
本生灯
一次空气消耗系数α1：从底部吸入的空气为一次空气量 二次空气消耗系数α2：从出口引射所得的空气为二次空气量 总空气消耗系数： α= α1 + α2
（1） α1 =0，燃烧所需的空气全部由外界环 境通过引射提供，属于扩散燃烧； （2） α1 ≥1，从本生灯的底部供入的空气充 足，燃烧过程完全由化学反应的快慢控制， 属于动力燃烧； （3） 0<α1 <1, 燃烧既有一次空气混合物的预 混燃烧，也有剩余燃料的扩散燃烧，属于动 力-扩散燃烧。
空气的混合气偏离化学当量比，使火焰传播速度 降低； (5)保持一定的可燃气压力，维持一定的出口流速。
火焰分类 扩散火焰特点 层流扩散火焰结构 湍流扩散火焰
第一节 火焰分类
一 扩散燃烧与预混燃烧概念 预混火焰 在发生化学反应之前，反应物已经均匀地混合，预 混射流（燃料与空气混合物）直接形成的火焰 扩散火焰 在发生化学反应之前，燃料和氧化剂是分开的，依 靠分子扩散和整体的对流运动（湍流扩散）使反应 物分子在某一个区域混合，接着进行燃烧反应
根据预混氧化剂的含量是否能够使燃料完 全燃烧，分为部分预混和完全预混燃烧 两类。
一 燃烧方式与火焰结构
2、部分预混和完全预混燃烧用数值表示：
一次空气系数：燃气混合的空气量与该燃
气燃烧的理论空气量之比，用a1 表示。 （1）0<a1 <1, 部分预混 （2）a1 ≥1，完全预混燃烧
三、扩散火焰和预混火焰的特点：
例如： 使用气焊气割时，乙炔和氧气的混合。 本生灯。
本生灯
5、燃烧速度： 取决于可燃气体的浓度、初始温度、管 道直径。
过量空气系数，α ＝0.93；可以大大促进 化学反应速度。
6、预混火焰： 预混燃烧时所形成的火焰。
二、扩散火焰、预混火焰形状：
1、预混燃烧在燃烧前，燃料与氧气已经在 燃烧器内充分混合。它是相对于扩散燃 烧的另一种典型燃烧方式。
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3.4 火焰的稳定燃烧-阻止脱火
比较典型的火焰 稳定器有：用引 燃火焰稳定，用 阻挡块（或称钝 体）稳定及用逆 向射流稳定火焰 稳定。
防止脱火的方法
防止脱火的方法：利用特殊射流流场特性，或使 用稳焰器使高温烟气回流，利用高温烟气的热 量来提供点火能量。具体措施有：
(1)利用旋转射流稳定火焰：当旋流强度大于0.6 以后，流场中出现回流区，卷吸高温烟气回流 形成稳定的点火源；
燃料燃烧所需的时间τ= τm+ τr
燃料与空气混合时间τm流动特征时间
燃烧反应时间τr
化学反应时间
Da= τm /τr
扩散燃烧： τm >>τr, τ≈ τm
化学反应进行得很快，燃烧快慢主要取决于混合速度，与化 学反应速度关系不大
预混燃烧： τm <<τr, τ≈ τr
混合过程进行得很快，燃烧快慢主要取决于化学反应速度(化 学动力因素)，与混合过程关系不大
(1)减小喷口直径，增加喷嘴数量。利用喷孔壁面的 冷却作用使火焰传播速度降低；
(2)采用导热性差的材料制造喷嘴，减少喷嘴对燃气 的传热；
(3)对大型喷嘴进行水冷或空冷； (4)减少一次空气量，增设二次空气，使燃料与一次
空气的混合气偏离化学当量比，使火焰传播速度 降低；
第四节 火焰稳定的原理和方法
对于燃烧装置来说，不仅要保证燃料能顺 利着火，而且还要求在着火后形成稳定火 焰，不出现离焰、吹熄、脱火、回火等问 题，从而具有稳定的燃烧过程。如果着火 后的燃烧火焰时断时续，那么该燃烧装置 就不具备实用价值。
一火焰稳定的基本条件
二 火焰稳定机理
对于预混可燃气体燃烧来说，气流喷出并 引燃后，在喷口处附近形成锥形火焰，其 锥角符合火焰稳定的余弦定律。如果气流 流速过高，火焰将会从根部开始吹脱；反 之，如果气流流速过低，火焰则会引向喷 口内。由此说明预混火焰在一定的流速范 围内存在一个稳定的点火源，否则火焰无 法维持稳定。
口发生变得井喷。
煤气泄露
井喷
2、燃烧速度： 取决于可燃气体扩散速度。 气体扩散的快，扩散燃烧速度就快，气 体扩散多少，扩散燃烧反应就燃烧多少。
3、扩散火焰：
扩散燃烧时所形成的火焰。
4、预混燃烧：
可燃气体和氧气（或空气）预先混合成 均匀的混合气，混合气在燃烧器内进行 着火、燃烧的过程称为预混燃烧。也称 动力燃烧，燃烧过程受可燃气体的浓度、 初始温度、管道直径等化学动力学因素 的影响。