本生灯法测定燃气法向火焰传播速度测试装置
燃烧学作业习题
燃烧学作业习题
二零一三年五月二十日
燃烧学作业习题
一、问答题
燃烧过程是在化学反应动力区域内进行，在此时燃烧过程的进展（或燃烧速度）将强烈地受到化学动力学因素的控制。如可燃混合气的性质、温度、燃烧空间的压力和反应物质浓度等变化都将强烈地影响燃烧速度的大小；而如气流速度、气流流过的物体形状和尺寸等流体动力学的扩散方面因素却与燃烧速度无关。这种燃烧过程就是化学动力燃烧（或动力燃烧）。如：可燃混合气体的燃烧
热作用与电离作用同时加快氧化反应。
2、高速混合气流的火焰稳定方法有哪些？
钝体稳焰、旋转射流或逆喷射流稳焰、值班火焰稳焰、突扩通道或偏转射流稳焰。
3、解释皱褶表面理论？
皱褶表面理论认为，湍流脉动速度试火焰表面皱折变形，使燃烧反应面积显著增大，同时火焰中的热扩散系数要比混合气本身的可扩散系数大的多，由于这些原因，湍流火焰传播速度大大增加。当流体扰动产生的涡团尺寸大于燃烧区的厚度，在湍流脉动的作用下使火焰产生皱折与变形。但脉动速度不很大，流体涡团还不能冲破火焰表面。此时称为大尺度弱湍流火焰。此时燃烧表面积大大的增加了。
解：
(1)1m3煤气完全燃烧所需理论空气量，烟气组成，体积
(α＝1)
烟气组成：
（2）1m3煤气的高低热值(未考虑原始水分）
（3）α＝1.5完全燃烧所需的空气量，烟气的组成，体积
烟气组成：
(4)
2、某容器中含有甲烷5％，乙烷2％，氧气21％，氮气67％，二氧化碳5％（体积百分比）初始温度25℃，初始压力0.1Mpa，爆炸温度1200℃，计算爆炸压力。
燃烧题库答案
燃烧1．为什么说能源与环境问题和燃烧学密切相关？答：当今世界能源的获取超过86%来自于燃料的燃烧，而燃烧会释放出很多的气体：CO2，NOx，S化物等等。
其中CO2是大气温室气体导致全球变暖；NOx，S化物是有害气体对人类的健康、工业、农业都有害。
2．试写出两个以上燃烧学者的名字：Zeldovich、Spalding、Williams、Robert Bensen3．煤油和氢气的理论空气量各为多少？答：煤油约为15，氢气约为354．某燃料由C、H两种元素组成，则其含H量越高，理论空气量越大。
5．一般燃料的理论燃烧温度(空气)大约为多少？答：2000℃左右6．油/气比？当量比？余气系数？相互关系？ RP-3燃料与空气化学恰当混合时，各自的值？答：油/气比ƒ：在燃烧过程中，参加反应的燃料质量与参加反应的空气质量之比。
当量比Φ：在燃烧过程中，实际的油气比与化学恰当的油气比之间的比值。
余气系数α：在燃烧过程中，实际的空气消耗量与化学恰当时的空气消耗量之比。
两者之间的关系：Φ= ƒ/ƒs（其中ƒs为化学恰当的油气比）、Φα =1RP-3燃料，甲烷：ƒ≈0.05882，汽油/煤油：ƒ≈0.06667，氢气：ƒ≈0.028577．影响燃料的理论燃烧温度的因素有哪些？答：燃料的种类、当量比、压力8．不考虑离解时所计算的燃烧温度比理论燃烧温度高低？相差？答：离解时温度低，约100℃9．定压燃烧与定容燃烧的理论燃烧温度谁高？大约相差多少？答：定容理。
大约相差600℃10．一般碳氢燃料化学恰当比下定容燃烧所造成的压力上升大约为？大约上升10atm 11．用空气和纯氧作助燃剂的燃烧温度谁高？相差？答：用纯氧高。
相差3500℃12．理论上，当量比1时，燃料绝热火焰温度Tf达到最大值。
实际上出现在当量比1.1 时。
13．热力学第二定律对分析燃烧反应帮助？可根据熵增原理判断燃烧反应是否化学平衡。
14．燃烧热力学和化学动力学各关心什么问题？答：燃烧热力学：确定化学反应的热效率；分析化学平衡条件以及平衡时系统的状态。
第四章 燃气燃烧的火焰传播火焰的传播方式法向火焰传播速度的测
（2）激光测速法
激光测速的基本原理是利用光学多普勒效应， 当一束激光照射到流体中跟随一起运动的微粒上时， 激光被运动着的微粒所散射，散射光的频率和入射 光的频率相比较，就会产生一个与微粒运动速度成 正比的频率偏移。如果测得频率偏移，就可换算成 速度。因为微粒速度与流体速度相同，所以即可得 到流场中某一测点的流速。
第一节 火焰的传播方式
火焰的传播有三种形式： ✓ 正常的火焰传播 ✓ 爆炸 ✓ 爆燃
正常的火焰传播
❖ 正常的火焰传播指的是仅由于热作用，高 温焰面将热量传给未燃气体，并使其着火燃 烧的火焰传播过程。
容器 已燃气
火焰前锋
O·
未燃气
火焰前锋厚度一般约为10-3m
爆炸
❖ 物质由一种状态迅速转变成另一种状态， 并在瞬间以声、光、热、机械功等形式放出 大量能量的现象叫做爆炸。
第二节 火焰传播速度及测定
❖ 燃气作正常燃烧时，这种静止的可燃气体焰 面的移动过程就是火焰的传播过程，也称燃烧 过程；焰面移动的速度叫燃烧速度，又称火焰 传播速度。垂直于燃烧焰面的火焰传播速度称 为法向火焰传播速度。
火焰传播速度的测定方法：
困难一：不容易获得一个稳定的平面火焰 困难二：确定火焰前沿
表4-1 燃气与空气混合物的最大燃烧速度
(二)皂泡法
❖ 将可燃混合气注入皂泡中，再点燃中心部分的 混合气，不同时间间隔出现半径不同的球状焰。 用光学方法测量皂泡起始半径R0和膨胀后的半径 RB，以及相应焰面之间的时间间隔，即可计算得 火焰传播速度。
（4－15）
(三)球形炸弹法
❖ 球弹中可燃混合气点燃后火焰扩散时其内部压力 逐步升高。根据记录的压力变化和球状焰面的尺寸， 可算得火焰传播速度。
四、压力的影响
第四章 燃气燃烧的火焰传播火焰的传播方式法向火焰传播速度的测
静力法
让可燃混合气体在管子里点燃。根据从 一端燃烧到另一端的长度及时间，可以计 算出燃烧速度。这种测量方法叫静力法。
❖ (一)管子法
静力法中最直观的方法是常用的管子法，所用仪 器如图所示
❖ 管中充满可燃混合物，一端封闭，另一端与装有惰 性气体的容器4相连。
❖ 测定Sn时，打开阀门2，并用火花点火器3点燃混合 物。
混合气体爆炸
❖ 可燃气体或蒸汽与空气按一定比例均匀 混合，而后点燃，因为气体扩散过程在燃烧 以前已经完成，燃烧速率将只取决于化学反 应速率。
爆燃
❖ 可燃气体与空气的混合物由火源点燃， 火焰立即从火源处以不断扩大的同心球的形 式自动扩展到混合物存在的全部空间，这种 以热传导方式自动在空间传播的燃烧现象称 为爆燃。
表4-1 燃气与空气混合物的最大燃烧速度
(二)皂泡法
❖ 将可燃混合气注入皂泡中，再点燃中心部分的 混合气，不同时间间隔出现半径不同的球状焰。 用光学方法测量皂泡起始半径R0和膨胀后的半径 RB，以及相应焰面之间的时间间隔，即可计算得 火焰传播速度。
（4－15）
(三)球形炸弹法
❖ 球弹中可燃混合气点燃后火焰扩散时其内部压力 逐步升高。根据记录的压力变化和球状焰面的尺寸， 可算得火焰传播速度。
第四章 燃气燃烧的火焰传播
火焰的传播方式 法向火焰传播速度的测定 法向火焰传播速度的影响因素 火焰传播浓度极限概念和影响因素 紊流火焰的传播特点
火焰的传播的概念
❖ 焰面不断向未燃气体方向移动，使每层气体都相继 经历加热、着火和燃烧的过程，从而把燃烧扩展到 整个混合气体中去，这种现象称为火焰的传播。
（2）激光测速法
激光测速的基本原理是利用光学多普勒效应， 当一束激光照射到流体中跟随一起运动的微粒上时， 激光被运动着的微粒所散射，散射光的频率和入射 光的频率相比较，就会产生一个与微粒运动速度成 正比的频率偏移。如果测得频率偏移，就可换算成 速度。因为微粒速度与流体速度相同，所以即可得 到流场中某一测点的流速。
本生灯法测定燃气法向火焰传播速度测试装置说课讲解
本生灯法测定燃气法向火焰传播速度测试装置仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢2本生灯法测定火焰法向传播速度实验指导书一、实验目的1．巩固火焰传播速度的概念，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。
2．测定液化石油气的层流火焰传播速度。
3．掌握不同的气/燃比对火焰传播速度的影响，测定出不同燃料百分数下火焰传播速度的变化曲线。
二、实验原理层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。
测量火焰传播速度的方法很多，本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。
在稳定的Bensun 火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面。
在此面上某一点处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图1)，即0sin s u u α=⨯式中：u s －混合气的流速（cm/s ）；α－火焰锥角之半。
或 022318vu r r h=+式中：q v －混合气的体积流量（L/s ）；h －火焰内锥高度（cm ）； r －喷口半径（cm ）。
上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度0u 的计算式。
在我们的实验中，可燃混合气体的体积流量v q 是用湿式流量计分别测定燃气与空气的体积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r 可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h 可由测高尺测量。
三、实验设备结构实验台由本生灯、旋涡气泵、湿式气体流量计、U 型管压差计、测高尺等组成。
旋涡气泵产生的空气通过泻流阀、稳压罐、湿式气体流量计、调压阀后进入本生灯，燃气经减压器、湿式气体流量计、防回火器、调压阀后进入本生灯与空气预混合，点燃后通过测量内焰锥高度计算火焰的传播速度。
四、实验步骤1、启动旋涡气泵，调节风量使本生灯出口流速约为0.6m/s，并由湿式流量计读出空气流量。
约为0.8、0.9、2、由以上空气流量，可粗略地估算出一次空气系数11.0、1.1、1.2时的燃气流量。
实验二-层流火焰传播速度的测定实验
实验二-层流火焰传播速度的测定实验实验二层流火焰传播速度的测定实验一、预备知识1、火焰传播和化学反应燃烧发生了一系列化学反应，在这些反应中，燃料在一些自由基例如O、OH、H碰撞下发生反应，产生更多的H或者是分解成更小的碎片。
例如，CH4被连续地转化成CH3，CH2，CH。
最初形成的各种氧化的中间产物与燃料中的碳结合而首先变为CO，并且燃料中的氢基变为H2，所有的中间产物将接着进一步氧化，再一次通过自由基的作用，而变为CO2和H2O。
总热量的一大部分释放都是发生在第二阶段。
这个次序使燃烧具有自持性，且只能够发生在高温下（如1500K以上）。
因为只有在高温下，才能是自由基产生的速率比消耗的速率快，而这对燃料完全变形以及中间产物的氧化是有必要的。
当点燃预混燃料时，局部温度将提高到一个非常高的值，提高了反应速率，从而也引起燃料的燃烧，并且释放出热量。
通过热传导把热量引导到了未燃的相邻区域，相邻区域的温度以及反应率都提高了，因此燃烧就在那里发生了。
我们知道，热量的扩散是火焰传播的原因，燃烧波传播的速度取决于燃烧后的温度以及未燃混合物的热扩散性。
为了把高温区域的自由基传递到与之接触的低温的未燃混合物中，质量扩散也是很重要的；通常质量和热扩散率是相同的。
在本实验中，未燃混合物的压力和温度与环境大气一致。
火焰传播速度只依赖于混合物中的燃料/氧化剂的数量，它们反过来又控制着火焰的温度。
贫油(Φ<1)和富油(Φ>1)的火焰温度比化学恰当比(Φ=1)时更低因为偏离化学恰当比时多余的物质吸收了由可燃燃料燃烧所产生的热量。
实际上，温度最大值出现在当量比比1稍大一些的地方，因为产物的比热容比化学恰当比时稍低。
如果混合物过贫，燃气温度将太低，而不能产生大量的自由基，因此火焰传播变得不可能。
如果混合物过富，大量的燃料将吸收自由基，因此使燃烧第二阶段不能进行。
因此，火焰传播只在某个当量比范围内才有可能，这被称为可燃极限。
中南大学本生灯法测量火焰传播速度实验指导书
R Q Y Y-3本生灯法测量火焰传播速度实验指导书中南大学能源科学与工程学院二0一一年四月本生灯法测量火焰传播速度 实验指导书一、实验目的1．了解本生灯的工作原理和结构构成，观察火焰结构，巩固火焰传播速度的概念。
2. 测定液化石油气的层流火焰传播速度，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。
3．测定不同燃料百分数下火焰传播速度，掌握不同油气比对火焰传播速度的影响，二、实验原理层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。
测量火焰传播速度的方法很多，本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。
在稳定的Bensun 火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面。
在此面上某一点处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图1)，即0sin s u u α=⨯式中：u s －混合气的流速（cm/s ）；α－火焰锥角的一半。
或 2201000hr r q u v+=π cm/s式中：q v －混合气的体积流量（L/s ）； h －火焰内锥高度（cm ）； r －喷口半径（cm ） 10—单位换算系数u的计算式。
上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度q是用浮子流量计分别测定燃气与空气的单位体在我们的实验中，可燃混合气体的流量v积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h可由测高尺测量。
三、实验内容利用火焰试验系统，调节预混空气调节阀，观测预混火焰的回火和脱火等现象。
利用本生灯火焰试验系统，调节预混空气调节阀，观测本生灯火焰的内、外火焰锋面。
按照生灯法测量火焰传播速度的原理和方法，测定不同空气消耗系数时的火焰传播速度，从而绘制得到火焰传播速度与空气消耗系数的关系曲线。
四、实验设备结构实验台由本生灯、旋涡气泵、浮子气体流量计、测高尺等组成。
《燃烧学》习题
《燃烧学》习题第一章燃烧的化学基础习题1.解释下列基本概念:(1)燃烧(2)火灾(3)烟(4)热容(5)生成热(6)标准燃烧热(7)热值(8)低热值2.燃烧的本质是什么?它有哪些特征?举例说明这些特征.3.如何正确理解燃烧的条件?根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法?5.物质浓度、体系温度和反应活化对反应速度速率有何影响?6.燃烧反应速度方程是如何得出的?在该方程中，KOS(KOS’)和ES是否有直接的物理意义?为什么?8.举例说明燃烧产物(包指烟)有哪些毒害作用?其危害性主要体现在哪几个方面?9.试求出在p＝1atm、T=273K下，1公斤苯(C6H6)完全燃烧所需要的理论空气量。
10.已知木材的组成为:C-46%、H-6.0%、O-37.0%、N-2.0%、W-9.0%，问在p＝1atm、T=273K下木材完全燃烧产物体积是多少?11.木材的组成为C-48%、H-5%、O-40%、N-2%、W-5%.试求在1.5atm、30℃的条件下燃烧5kg 这种木材的实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度。
(空气消耗系数数取1.5)l2.已知煤气成分为:C2H4-48%、H2-37.2%、CH4-26.7%、C3H6-1.3%、CO-4.6%、CO2-10.7%、N2-12.7%、02-2.0%，假定P=1atm、T=273K、空气处于干燥状态，问燃烧1m3煤气(1)理论空气量是多少m3？(2)各种燃烧产物是多少m3?(3)总燃烧产物是多少m3?l3.焦炉煤气的组成为:CH4-22.5%、H2-57%、C2H2-3.7%、CO–6.8%、CO2-2.3%、N2-4.7%、H20-3.0%，(体积百分数.在1.2atm、25℃的条件下燃烧3m3的这种煤气，实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度分别是多少?(空气消耗系数取1.2)14.试求燃烧lkg甲醇、乙醇和丙醇的混合物(混合质量比为56:30:20)的理论需要空气味积.15.什么叫做恒压热容、恒容热容?什么叫做平均热容?16.在常压下1000Kg甲烷由260℃开温至538℃所需的热量QP是多少？17.已知某可燃物燃烧后的产物组成为：CO2-9%、N2-67%、H20-22%、O2-2%.试分别精确计算和粗略计算4m3的这种产物从0℃上升导1727℃所需要的热量.18.试求甲醇在25℃条件下的标准燃烧热.19.试用气相苯乙烯(C6H5C2H6)的标准燃烧热求它的标准生成热。
最新本生灯法测定燃气法向火焰传播速度测试装置
本生灯法测定火焰法向传播速度实验指导书一、实验目的1．巩固火焰传播速度的概念，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。
2．测定液化石油气的层流火焰传播速度。
3．掌握不同的气/燃比对火焰传播速度的影响，测定出不同燃料百分数下火焰传播速度的变化曲线。
二、实验原理层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。
测量火焰传播速度的方法很多，本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。
在稳定的Bensun 火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面。
在此面上某一点处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图1)，即0sin s u u α=⨯式中：u s －混合气的流速（cm/s ）；α－火焰锥角之半。
或 022318vq u r r h =+式中：q v －混合气的体积流量（L/s ）；h －火焰内锥高度（cm ）；r －喷口半径（cm ）。
上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度0u 的计算式。
在我们的实验中，可燃混合气体的体积流量v q 是用湿式流量计分别测定燃气与空气的体积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r 可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h 可由测高尺测量。
三、实验设备结构实验台由本生灯、旋涡气泵、湿式气体流量计、U 型管压差计、测高尺等组成。
旋涡气泵产生的空气通过泻流阀、稳压罐、湿式气体流量计、调压阀后进入本生灯，燃气经减压器、湿式气体流量计、防回火器、调压阀后进入本生灯与空气预混合，点燃后通过测量内焰锥高度计算火焰的传播速度。
四、实验步骤1、启动旋涡气泵，调节风量使本生灯出口流速约为0.6m/s ，并由湿式流量计读出空气流量。
2、由以上空气流量，可粗略地估算出一次空气系数1α约为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2时的燃气流量。
燃烧学实验指导书
专业课实验室燃烧学实验实验指导书重庆大学动力工程学院二○○九年十二月燃烧学实验注意事项1．实验台上的玻璃管须轻拿轻放，用完后横放在实验台里侧，以防坠落。
2．燃烧火焰的温度很高，切勿用手或身体接触火焰及有关器件。
3．燃烧完后的本生灯管、喷嘴口、石英管的温度仍很高，勿碰触，以防烫伤。
4．在更换燃烧管时，手应握在下端，尽量远离喷嘴口。
本生灯燃烧实验系统介绍一、本生灯燃烧实验系统本生灯燃烧实验系统如图1所示。
压缩空气（蓝色导管）通过减压阀门调节，进入浮子流量计调节测量。
甲烷（桔红导管）由气瓶开关、减压阀提供，接通单向电磁阀进入浮子流量计调节测量。
主控制面板上设计了一个主控单向电磁阀开关，只有当电源接通，开关按下时，燃料才能供应。
空气和燃气调节好当量比被分别输送进入一个混合管（混合管的功用是缓和气流的脉动，并使甲烷、压缩空气两股气体充分混合，以保证在本生灯管的进口处获得稳定、均匀的流动），该混合管连接一个内径为25mm的本生灯管，用于火焰结构演示实验、钝体火焰稳定实验。
根据火焰传播的余弦定理，已知管口直径，测量出火焰的高度，就能算出火焰锥角。
再通过浮子流量计的读数，测出气流流出管口的速度，就可以算出火焰的传播速度。
图 1 本生灯燃烧实验系统二、实验装置本生灯燃烧实验系统由本生灯，压缩空气阀，甲烷气瓶一个，浮子流量计两个，空气压力表、甲烷压力表各一个，减压阀两个，单向逆止阀一个，混合器，钢尺，点火枪等组成。
实验用仪器仪表型号规格见表1.表1. 实验用仪器仪表型号规格名称型号规格生产厂家本生灯浮子式流量计(燃气) LZB-4F浮子式流量计(空气) LZJ-10空气减压阀燃气减压阀单向逆止阀空气压力表膜合压力表(2.5级)甲烷压力表膜合压力表(2.5级)点火枪红日牌压缩空气罐压缩甲烷气罐ISP-15钢尺混合器（本生灯有的话，则不需）三、燃气的物理化学性质实验用燃气可用甲烷气体，也可用液化石油气(LPG)，在本实验中选用液化石油气作为实验用燃气，其物理化学性质见表2.表2.燃气的物理化学性质燃料主要成分相对分子质量液态密度(kg/L)沸点(℃)理论空气量kg/kg kmol/kg液化石油气(LPG) C3H844 0.54 -42.1 15.8 0.541自燃温度(℃) 闪点(℃)燃料低热值(MJ/kg)汽化潜热(kJ/kg)混合气热值(kJ/m3)辛烷值RON MON504 -73.3 46.39 426 3490 96-111 89-96实验一Bensun预混火焰颜色与外型一、实验目的：1．了解本生灯的工作原理和结构构成。
燃烧题库答案
燃烧1．为什么说能源与环境问题和燃烧学密切相关？答：当今世界能源的获取超过86%来自于燃料的燃烧，而燃烧会释放出很多的气体：CO2，NOx，S化物等等。
其中CO2是大气温室气体导致全球变暖；NOx，S化物是有害气体对人类的健康、工业、农业都有害。
2．试写出两个以上燃烧学者的名字：Zeldovich、Spalding、Williams、Robert Bensen3．煤油和氢气的理论空气量各为多少？答：煤油约为15，氢气约为354．某燃料由C、H两种元素组成，则其含H量越高，理论空气量越大。
5．一般燃料的理论燃烧温度(空气)大约为多少？答：2000℃左右6．油/气比？当量比？余气系数？相互关系？ RP-3燃料与空气化学恰当混合时，各自的值？答：油/气比ƒ：在燃烧过程中，参加反应的燃料质量与参加反应的空气质量之比。
当量比Φ：在燃烧过程中，实际的油气比与化学恰当的油气比之间的比值。
余气系数α：在燃烧过程中，实际的空气消耗量与化学恰当时的空气消耗量之比。
两者之间的关系：Φ= ƒ/ƒs（其中ƒs为化学恰当的油气比）、Φα =1RP-3燃料，甲烷：ƒ≈0.05882，汽油/煤油：ƒ≈0.06667，氢气：ƒ≈0.028577．影响燃料的理论燃烧温度的因素有哪些？答：燃料的种类、当量比、压力8．不考虑离解时所计算的燃烧温度比理论燃烧温度高低？相差？答：离解时温度低，约100℃9．定压燃烧与定容燃烧的理论燃烧温度谁高？大约相差多少？答：定容理。
大约相差600℃10．一般碳氢燃料化学恰当比下定容燃烧所造成的压力上升大约为？大约上升10atm 11．用空气和纯氧作助燃剂的燃烧温度谁高？相差？答：用纯氧高。
相差3500℃12．理论上，当量比1时，燃料绝热火焰温度Tf达到最大值。
实际上出现在当量比1.1 时。
13．热力学第二定律对分析燃烧反应帮助？可根据熵增原理判断燃烧反应是否化学平衡。
14．燃烧热力学和化学动力学各关心什么问题？答：燃烧热力学：确定化学反应的热效率；分析化学平衡条件以及平衡时系统的状态。
实验一 层流预混火焰稳定浓度界限测定
实验一层流预混火焰浓度稳定界限的测定一、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烧中均有可能出现。
回火煤气8吹脱甲烷4回火黄尖210203040V F （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、实验原理本实验用一套预混火焰装置（本生灯）进行实验，既可以定性观察预混火焰的各种现象，又可以定量地测定火焰浓度稳定的界限，火焰传播速度等各种燃烧特性。
图1-2实验系统图示意图图1—2为实验装置系统图，小型压气机供给压缩空气，通过一个稳压减压阀保持气压稳定。
第4章 预混火焰
SL vu sin
此测法只是粗略的测法，认为
R
各处的火焰传播速度是相同的 实际火焰不是正锥，在喷口处 有一间隙没有火焰，且受到散 热的影响，因此本生灯法并没 有测得真正的火焰传播速度
vu
4.2 火焰稳定性（flame stability）
参考文献：徐通模，《燃烧学》，第四章
火焰稳定的含义
层流火焰和湍流火焰的对比
层流火焰
火焰长度
长度较长
湍流火焰
长度较短
外观和火焰厚度 外观清晰，火焰层薄 外观模糊，火焰层厚
稳定性
噪声水平
火焰稳定，表面光滑 火焰抖动，呈毛刷状
燃烧时较安静 燃烧时有噪声
湍流火焰的特点
湍流使火焰面变弯曲，
增大了反应面积 湍流加剧了热和活性 中心的输运速率，增 大了燃烧速率 湍流缩短了混合时间， 提高了燃烧速率
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
于 1 时，火焰进入此模式 此种模式在设备中很难实现 ' ， 0 很小，同时 vrms 很大， 即流道小而流速大，在这样 的装置中压力损失很大，因 此很不现实 如图所示，其中所有的湍流 尺度都在反应区内
漩涡内小火焰模式（Flamelets-ineddies regime）
特征：有中等大小的 Da 和很高
4V 8wcr du G0 3 d0 dr r r0 r0
.
5000
脱火区
边 界 速 度 梯 度 火焰稳定区
500
回火区
102
0.7 0.8 1.0 1.2
1.4
燃气相对浓度（1/α） 甲烷-空气混气火焰稳定特性
防止回火的办法（自己阅读）
基本原理
第二章 燃气燃烧的基本原理
第四节
火焰传播浓度极限
火焰传播浓度极限
在燃气-空气(或氧气)混合物中，只有当燃气与空气的比例在一定 极限范围之内时，火焰才有可能传播。
1、若混合比例超过极限范围，即当混合物中燃气浓度过高或过低 时，由于可燃混合物的发热能力降低，氧化反应的生成热不足以 把未燃混合物加热到着火温度，火焰就会失去传播能力而造成燃 烧过程的中断。
湍流火焰传播
层流火焰和湍流火焰的不同
层流火焰
湍流火焰
外观清晰，火焰层薄
外观模糊，火焰层厚
长度较长
长度较短
火焰稳定，表面光滑
火焰抖动，呈毛刷状
燃烧时较安静
燃烧时有噪声
流动面积小，粘度系数大 流动面积大，粘度系数小
湍流火焰传播
特点：
• 湍流使火焰面变弯曲，
层 流
湍 流
增大反应面积
火
火
• 湍流加剧了热和活性
化中心浓度增加的数量大于其销毁的数量，这个过程就称为 不稳定的氧化反应过程。
5、着火： 由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而引起燃烧的
一瞬间，称为着火。
着火
支链着火：
在一定条件下，由于活化中心浓度迅速增加而引起反应加速从而 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。
图2-29 火焰传播浓度极限测定装置
1-发火花间隙；2-底板；3-水银槽；4-压力计
影响火焰传播浓度极限的因素
各种因素对火焰传播浓度极限的影响如下： 1．燃气在纯氧中着火燃烧时，火焰传播浓度极限范围将扩大。 2．提高燃气-空气混合物温度，会使反应速度加快，火焰温度
上升，从而使火焰传播浓度极限范围扩大。 3．提高燃气-空气混合物的压力，其分子间距缩小，火焰传播
中南大学本生灯法测量火焰传播速度实验指导书
R Q Y Y-3本生灯法测量火焰传播速度实验指导书中南大学能源科学与工程学院二0一一年四月本生灯法测量火焰传播速度实验指导书一、实验目的1．了解本生灯的工作原理和结构构成，观察火焰结构，巩固火焰传播速度的概念。
2. 测定液化石油气的层流火焰传播速度，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。
3．测定不同燃料百分数下火焰传播速度，掌握不同油气比对火焰传播速度的影响，二、实验原理层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。
测量火焰传播速度的方法很多，本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。
在稳定的Bensun 火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面。
在此面上某一点处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图1)，即0sin s u u α=⨯式中：u s －混合气的流速（cm/s ）；α－火焰锥角的一半。
或 2201000hr r q u v+=π cm/s式中：q v －混合气的体积流量（L/s ）； h －火焰内锥高度（cm ）； r －喷口半径（cm ）10—单位换算系数上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度0u 的计算式。
q是用浮子流量计分别测定燃气与空气的单位体在我们的实验中，可燃混合气体的流量v积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h可由测高尺测量。
三、实验内容利用火焰试验系统，调节预混空气调节阀，观测预混火焰的回火和脱火等现象。
利用本生灯火焰试验系统，调节预混空气调节阀，观测本生灯火焰的内、外火焰锋面。
按照生灯法测量火焰传播速度的原理和方法，测定不同空气消耗系数时的火焰传播速度，从而绘制得到火焰传播速度与空气消耗系数的关系曲线。
四、实验设备结构实验台由本生灯、旋涡气泵、浮子气体流量计、测高尺等组成。
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本生灯法测定火焰法向传播速度实验指导书
一、实验目的
1．巩固火焰传播速度的概念，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。
2．测定液化石油气的层流火焰传播速度。
3．掌握不同的气/燃比对火焰传播速度的影响，测定出不同燃料百分数下火焰传播速度的变化曲线。
二、实验原理
层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。
测量火焰传播速度的方法很多，本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。
在稳定的Bensun 火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面。
在此面上某一点处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图1)，即
0sin s u u α=⨯
式中：u s －混合气的流速（cm/s ）；
α－火焰锥角之半。
或
0318
q u =
式中：q v －混合气的体积流量（L/s ）； h －火焰内锥高度（cm ）； r －喷口半径（cm ）。
上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度0u 的计算式。
在我们的实验中，可燃混合气体的体积流量v q 是用湿式流量计分别测定燃气与空气的体积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r 可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h 可由测高尺测量。
三、实验设备结构
实验台由本生灯、旋涡气泵、湿式气体流量计、U 型管压差计、测高尺等组成。
旋涡气泵产生的空气通过泻流阀、稳压罐、湿式气体流量计、调压阀后进入本生灯，燃气经减压器、湿式气体流量计、防回火器、调压阀后进入本生灯与空气预混合，点燃后通过测量内焰锥高度计算火焰的传播速度。
四、实验步骤
1、启动旋涡气泵，调节风量使本生灯出口流速约为0.6m/s ，并由湿式流量计读出空气流量。
2、由以上空气流量，可粗略地估算出一次空气系数1α约为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2时的燃气流量。
3、开启燃气阀，调整燃气流量分别为上述5个 计算值的近似值（流量值由流量计读出）。
4、缓慢调节空气和燃气流量，当火焰稳定后，分别由湿式流量计测出燃气与空气的体积流量；由测尺测出火焰内锥高度（从火焰底部，即喷口出口断面处到火焰顶部间的距离）。
为减少测量误差，对每种情况最好测三次，然后取平均值。
5、记录室温，计算出
u值。
6、环境温度的检测仪器与大气压力检测的仪器由用户自备。
五、数据处理
1．根据理想气体状态方程式(等温)，将燃气和空气测量流量换算成(当地大气压下)喷管内的流量值，然后计算出混合气的总流量，求出可燃混合气在管内的流速u s，并求出燃气在混合气中的百分数。
2．计算出火焰传播速度u0，将有关数据填入表内。
六、思考题
1．液化石油气的最大火焰传播速度是多少？对应的燃气百分数是多少？误差如何？
2．应选定Bensun火焰的哪个面为火焰前沿面？为什么？
喷管口半径：cm 室温：℃当地大气压：kPa。