火焰传播
火焰传播
火焰正常传播速度
• 4.1影响火焰正常传播速度的主要因素。 • 4.2火焰传播界限。 • 4.3火焰正常传播速度的测量
影响火焰正常传播速度的主要因素
• • • • • • • • 4.1.1过量空气系数的影响。 4.1.2燃料化学结构的影响。 4.1.3添加剂的影响。 4.1.4混合可燃物初始温度T0的影响。 4.1.5火焰温度的影响。 4.1.6压力的影响 4.1.7惰性物质含量的影响。 4.1.8热扩散系数和比热的影响。
捷尔道维奇等的分区近似解法
• 同样，将火焰分为两个区域（预热区和 反应区），但与前面的分析改进之处是 将组分守恒方程与能量方程联立，而不 是仅考虑能量方程，其基本假定是： • (1)压力不变 • (2)反应过程中摩尔数不变 • (3)物性参数Cp和λ为常数 • (4)λ/cp=D，即Le=1 • (5)火焰为一维稳定火焰
u H 17
Cr k H p H DH ,0 k OH pOH DOH ,0 ( ) ' ' Xp BH BOH
层流火焰问题的数值求解方法
• 虽然前面已经提供了几种层流火焰的近 似和精确求解方法，然而，真正能够用 解析方法研究的火焰现象仍然是很少的。 近年来，随着高速计算机的发展，大多 数的层流燃烧现象就可借助于数值方法 来研究。一方面可以解决用解析法暂时 不能解决的问题，另一方面有助于通过 与解析及实验结果的对比来检验微分方 程及其数值解的正确性
雨果尼特（Hugoniot)方程
1 1 1 ( ) ( pr p0 )( ) q 1 r 0 2 0 r
雨果尼特曲线:通过点S与代表一族解的 曲线相切有两条切线。对于不同的q可以 得到不同的曲线。图中的两条虚线为通 过S点的水平线和垂直线，两条虚线将曲 线分成了三个部分。另外切点（J和K点） 再进一步划分区域I和II。
火焰传播与稳定理论打印版讲解
火焰稳定的基本原理
• 要保证火焰前沿稳定在某一位置上，可燃物向前 流动的速度等于火焰前沿可燃物传播的速度，这 两个速度方向相反，大小相等，因而火焰前沿就 静止在某一位置上。
• 当预混气体流量很小时、使得出口断面上的流动 速度总是小于火焰传播速度时，火焰就会向管内 传播，造成回火。
• 若流速过高，则会造成吹灭。
0
• 介质的连续性方程
0u0 xux
• 未反应区方程
d dx
(
dT dx
)
cP 0u0
dT dx
dT x : dx 0,T T0 x 0 :T TB
• 进行一次积分可得
( dT
dx
)
cP 0u0 (T
T0 )
• 再次进行积分求解可得
0u0cp x
影响火焰正常传播速度的主要因素 -燃料化学结构的影响
对于饱和碳氢化合物（烷烃类），其最大 火焰速度(0.7m/s)几乎与分子中的碳原子 数n无关；
对于一些非饱和碳氢化合物（无论是烯烃 还是炔烃类），碳原子数较小的燃料，其 层流火焰速度却较大。
差异是由热扩散性不同所造成，这种热扩 散性和燃料分子量有关。
cos
dr
uH
(dr)2 (dz)2 w
dz w2 uH 2
dr
uH
w 2
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1 dz w dr uHΒιβλιοθήκη • 火焰形状z
1 uH
w0
wR R r
w0 3
R
r3 R2
•火炬着火区长度计算公式
火焰传播的原因和特点
火焰传播速度
火焰传播速度是指火焰在静止介质中蔓延的速度，通常以 米/秒（m/s）为单位进行测量。
火焰传播速度的影响因素
火焰传播速度受到多种因素的影响，包括可燃物的物理和 化学性质、燃烧条件（如氧气浓度、压力和温度）以及环 境因素（如风速和介质流动）。
火焰传播速度的测量
火焰传播速度可以通过实验进行测量，通常在实验室条件 下使用燃烧室或燃烧塔进行测量。
特点
森林火灾蔓延速度快，火势大，难以控制，破坏力强，对生态环境造成严重破坏。
油罐爆炸案例
原因
油罐爆炸通常是由于油罐内的油料泄漏、静电、雷击或人为操作失误等原因引起。
特点
油罐爆炸产生的火焰温度极高，火势猛烈，燃烧速度快，并可能伴随有毒气体和烟雾，对周围环境和 人员安全造成严重威胁。
家中火灾案例
原因
均相燃烧两大类。
均相燃烧是指可燃气体和空气混 合后形成的均匀混合物在燃烧过 程中产生的火焰传播，如天然气
、石油气等。
非均相燃烧是指可燃物与空气混 合不均匀，在燃烧过程中产生的 火焰传播，如木材、煤等固体可
燃物。
02
火焰传播的原因
可燃物的存在
可燃物种类
不同的可燃物有不同的燃烧特性，如易燃、难燃等。
在工业生产中，应尽量减少空气的进入，以降低氧气浓度，从而控制火焰的燃烧 。
惰性气体
在某些情况下，可以使用惰性气体（如氮气、二氧化碳等）来稀释空气中的氧气 ，降低燃烧的可能性。
控制火源的措施
消除火源
在工厂、仓库等场所，应消除火源，如禁止吸烟、禁止使用 明火等。
火源控制
对于必须使用火源的场所，应加强火源的控制和管理，如使 用防火设备、安装火灾报警器等。
火焰传播的影响因素
火焰的传播实验
火焰的传播实验火焰是一种常见的自然现象，它的传播具有一定的特点和规律。
本文将介绍火焰的传播实验及其结果分析，以增加我们对火焰传播的了解。
实验一：蜡烛燃烧火焰传播实验材料：1. 一支蜡烛2. 打火机或火柴3. 一块不易燃烧的平整表面实验步骤：1. 将蜡烛放在平整表面上，确保蜡烛处于垂直状态。
2. 用打火机或火柴点燃蜡烛顶部的蜡烛芯。
3. 观察火焰燃烧的过程，并记录你的观察结果。
实验结果分析：在实验过程中，我们可以观察到以下现象：1. 火焰在点燃蜡烛后迅速扩散，并形成锥形的火焰形状。
这是由于燃烧产生的热量使周围的空气加热，从而引发新的燃烧反应。
2. 火焰的颜色会随着燃烧的物质不同而有所差异。
例如，蜡烛燃烧产生的火焰呈现黄色。
3. 火焰的传播速度较快，但在强风或氧气不足的环境下会受到限制。
4. 火焰具有热量传导性，当我们将手靠近火焰时，可以感受到火焰的热量。
实验二：气体火焰传播实验材料：1. 一瓶丙烷气体2. 打火机或火柴3. 一个宽口瓶4. 碘酒或其他火焰检测剂实验步骤：1. 将宽口瓶倒置放在桌面上，并保证瓶内没有其他杂质。
2. 将丙烷气体的喷嘴放入瓶口下方一定距离处。
3. 打开丙烷气体的开关，并用打火机或火柴点燃瓶口顶部的气体。
4. 观察火焰传播的过程，并用火焰检测剂观察火焰的路径。
实验结果分析：在实验过程中，我们可以观察到以下现象：1. 火焰从气体瓶口向下传播并充满整个瓶体。
这是因为火焰在气体中获得所需的氧气支持，从而维持着燃烧的状态。
2. 火焰蔓延到瓶底时，会出现冷焰。
这是由于瓶底的氧气已经被消耗完，无法继续提供足够的氧气维持火焰的燃烧。
3. 通过火焰检测剂可以清晰地看到火焰传播的路径。
这是由于火焰的燃烧产生的气体与火焰检测剂发生反应，产生可见的色素。
实验三：固体火焰传播实验材料：1. 一根木棍2. 打火机或火柴3. 一个平整不易燃烧的表面4. 火焰检测剂实验步骤：1. 将木棍放在平整表面上，并确保周围没有易燃物。
火焰传播与稳定理论打印版
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本生灯火焰移动速度
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火焰前沿移动的正常速度可理解为在单位火焰前沿
1 Tr TB u0 c p 0 TB T0
w u0c0
假定可燃气体混合物完全在反应区进行反应。
Tr TB a Tr TB u0 ( )w ( )w c p 0c0 TB T0 c0 TB T0
Tr TB a Tr TB u0 ( )w ( )w c p 0 c0 TB T0 c0 TB T0
影响火焰正常传播速度的主要因素 -火焰温度的影响
• 火焰温度对火焰传播速度
具有极大影响。
• 超过2500°C自由基浓度
大量增加起重要影响。
影响火焰正常传播速度的主要因素 -热扩散率和比压定热容的影响
热扩散率越大， 则火焰传播速度越 快。 比压定热容越小， 则火焰温度越高， 相应火焰传播速度 也越快。
不同混合方法所表示的三种火焰形状
化学均匀可燃气体混合物的动力燃烧
Z
n
可燃气体混合物层流运动时任一截面 上混合物的速度分布规律
2 r 0 1 2 R
Z
r
O
u
r
0
R
动力燃烧的火焰形状
流出喷燃出口时的速度分布规律
2 r 0 1 2 R R
• 粒子示踪法
• 平面火焰燃烧器法
可燃气体层流动力燃烧和扩散燃烧
火焰的形状及其长短对于一定喷燃器形式 而言，主要取决于可燃气体与空气在喷燃器中 的混合方法： 动力燃烧火焰：预先混合好的化学均匀可燃 气体混合物的火焰。 扩散燃烧火焰：气体可燃物与燃烧所需的部 分空气预先混合或者不预先混合的情况下，由 喷燃器喷出，燃烧所形成的火焰。
火焰传播速度的通俗讲解
火焰传播速度的通俗讲解一、火焰传播速度1. 定义：火焰传播速度是指火焰前锋沿其法线方向相对于未燃可燃混合气的推进速度。
火焰传播速度表征了进行燃烧过程的火焰前锋在空间的移动速度（360百科）的燃烧速度。
2. 解释：其实将火焰传播速度，限定在未燃可燃混合气太局限了，把其定义为火焰在燃烧物表面移动速度（定义2），就容易理解的多。
如图：现在换一种物质很明显燃烧物不同，火焰的的传播速度不同，同样草坪的干湿、荗密程度也会影响到火焰的传播速度，有哪些因素影响火焰传播速度，有关这些我们留待后面再谈，我们现在的着重点是准确的理解火焰传播速度这个概念，我们讨论了处于静态的可燃物的火焰传播速度，现在我们看下处于运动中的可燃物的火焰传播速度：如图，有一股流动着燃气流（也可是我们的煤粉流）m，我们先假设它相对静止，注意仅仅是假设，当我们在这股气流的端点用明火点燃，燃气流m1经过2秒达到B处，如果AB距离是3米，我们就说火焰传播速度是1.5米/秒，燃汽流m2经过2秒到达C处，如AC间的距离是4.80米，我们就说它的火焰传播速度是2.4米/秒。
很明显，因为燃气流总是流动的，而且流速是可变的多样的，我们的燃汽流不动只是为使这个概念更加直观，那么处在流动中的燃汽又有什么变化？我们假设燃汽流以2米/秒同样的速度向前移动，当燃烧经过2秒，燃气流m1的B点的介质实际上到达了B1的位置，而且燃气流m2的c点只到达c1点的位置，B1和C1是火焰的实际位置。
很明显m1燃气流经过2秒的燃烧，火焰前锋从A处，进到了B1处，前移了1米，而m2燃气流的火焰前锋则落到C1处，落后了0.8米，这就是说如果燃料的流动速度高于将使火焰不断前移，最后的结果是熄火；如果燃料的流动速度低于火焰传播速度，将形成回火。
【品味一下气割的割枪和气体打火机的的现象】，【燃烧稳定的条件是：火焰的传播速度等于燃料的流动速度】，有关进一步的原因，我们后面再说，现在我们的主要任务是通过一个动静结合的演示，进步牢固在燃料速度与火焰传播速度不一致时，火焰确实会出现向前或向后移动。
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。
火焰的形成与传播
火焰的形成与传播火焰是一种常见的自然现象，它在生活中起到了重要的作用。
火焰的形成与传播是由多种因素综合作用而产生的，并存在着一定的规律与原理。
下面将介绍火焰的形成过程以及其在自然界中的传播方式，以增加对火焰现象的了解。
火焰的形成过程中，需要三个基本元素：燃烧物质、氧气和引火点。
当这三个因素合适地结合在一起时，燃烧物质就会燃烧并产生火焰。
首先，燃烧物质必须在氧气的存在下发生燃烧反应，释放能量。
其次，燃烧物质的温度必须达到引火点以上，才能激发燃烧反应的发生。
最后，燃烧物质发生燃烧后，产生的热量则会进一步提高其温度，形成火焰。
这是火焰形成的基本原理。
火焰的形成与传播过程中，传热是其中一个重要的机制。
传热有三种方式：对流、辐射和热传导。
对流是指通过气体或液体的流动传递热量的过程。
火焰中的对流主要指的是气体的流动，当火焰形成后，燃烧产生的热空气会上升，而周围的冷空气则下降填充空位，形成热气流的运动。
辐射是指热量以电磁波的形式传播，通过空气中的空间传播。
火焰是高温下的辐射源，它会释放出大量的电磁波，使周围物体受到加热。
热传导是指通过物质直接传递热量的过程，当物体与火焰接触时，火焰的热量会通过物质的分子碰撞传导到物体内部，使物体增加温度。
火焰传播的方式多种多样，主要有火焰传导、火蔓延和火星飞溅。
火焰传导是指在火焰与物体接触的情况下，物体表面温度升高，引起物体内部发生燃烧。
例如，当一片森林着火时，树木之间的火焰可以通过接触传递，使得火势继续蔓延。
火蔓延是指火焰在空气中迅速传播，并导致新的燃烧点形成的过程。
这种传播方式被称为火焰串联效应。
火星飞溅是指由于燃烧物质中存在固体颗粒，燃烧产生的气泡中会夹带着这些颗粒，在气泡破裂时，飞溅出来的火星会引燃周围的物质。
火焰对于人类和自然界都有着重要的意义。
在人类社会中，火焰一直被用于照明、加热和烹饪等方面，给人们带来了便利。
在自然界中，火焰在植被的种子传播、森林的更新以及某些动物的生命周期中起到了重要的作用。
火焰传播与火灾蔓延机理
针对不同类型和规模的火灾场景 ，研究开发针对性的灭火技术和
装备，以满足实际灭火需求。
加强灭火技术的推广和应用，提 高消防队伍的灭火能力，确保在 火灾发生时能够迅速有效地控制
火势。
提高公众的火灾防范意识与应急能力
加强火灾防范宣传教育，提高公众对火灾危害的认识和预防意识，培养 良好的安全习惯。
抑制法
通过使用灭火剂，抑制火 焰燃烧过程中的化学反应 ，从而达到扑灭火灾的效 果。
冷却法
通过降低火焰温度，使火 焰熄灭。常见的方法是使 用水灭火器或灭火水枪。
火灾防控策略与措施
建立完善的消防安全管理制度
制定消防安全规定，明确各级消防安全责任，定期进行消防安全检查 和评估。
提高消防安全意识
开展消防安全宣传教育活动，提高员工和居民的消防安全意识和自救 能力。
开展火灾蔓延的数值模拟研究，通过建立更精确的数学模型和计算方法，提高对火 灾蔓延过程预测的准确性和可靠性。
针对不同环境和条件下的火灾蔓延特性进行实验研究，以揭示不同因素对火焰传播 和火灾蔓延的影响。
新型灭火技术的研发与应用
研发高效、环保、安全的灭火技 术，如新型气体灭火剂、细水雾 灭火系统等，以提高灭火效率并
火焰传播过程中，可燃物与氧气发生化学反应，释放出热量和
光亮，推动火焰向前传播。
火焰传播速度及其影响因素
火焰传播速度
火焰传播速度是指火焰前 1
锋在单位时间内移动的距 离。
抑制火焰传播
4
某些因素可以抑制火焰传 播，例如降低温度、增加 氧气浓度和稀释燃料等。
影响因素
火焰传播速度受到多种因
2
素的影响，包括燃料种类
、氧气浓度、温度、压力
燃烧理论第四讲火焰传播理论
静止(jìngzhǐ)均匀混合气体 中的火焰传播
流管中的火焰(huǒyàn)锋面
精品资料
取一根水平管子，一端封住，另一端敞开，管内充满可燃 混合气。点火后，火焰面以一定的速度向未燃方面移动， 由于管壁的摩擦和向外的热量损失(sǔnshī)、气体的粘性、 热气体产生的浮力，使其成为倾斜的弯曲焰面。
精品资料
本生火焰(huǒyàn)示意图 1—内锥面；2—外锥面
如气体出口速度分布均匀，则可假定内锥为一几何正锥体，并 认为内锥焰面上各点的Sn均相等。这样，便可测得层流火焰传 播速度的平均值，且具有足够的准确性。
当混合气出流稳定时，按连续(liánxù)方程有
式中
F0——燃0烧F0器m 出 口0截n F面f 积；0Sn Ff
层流火焰传播理论 第一是热理论，它认为控制火焰传播的主要是 从反应区向未燃气体的热传导。第二是扩散理论，认为来自反应 区的链载体的逆向扩散是控制层流火焰传播的主要因素。第三是 综合(zōnghé)理论，即认为热传导和活性中心的扩散对火焰的 传播可能同等重要。大多数火焰中，由于存在温度梯度和浓度梯 度，因此传热和传质现象交错地存在着，很难分清主次。下面介 绍由泽尔多维奇等人提出的热理论。
精品资料
火焰(huǒyàn)层结构及温度、浓度 分布
精品资料
在火焰锋面上取一单位微元，对于一维带化学反应的稳定层流流动， 其基本方程为：
连续方程 动量方程
u 0u0 0Sn m pup
p≈常数
能量方程（微元体本身热焓的变化等于传导(chuándǎo)的热量加 上化学反应生成的热量）
尚缺少完全符合Sn定义的测定方法。精确测量Sn的困难在于几
乎不可能(kěnéng)得到严格的平面状火焰面。
火焰传播与火灾蔓延机理
THANKS
感谢观看
工业安全与环境保护
火灾预防与控制
基于火焰传播和火灾蔓延的机理 ，采取有效的预防和控制措施， 降低火灾事故发生的概率。
工业安全评估
根据火焰传播和火灾蔓延的机理 ，对工业设施进行安全评估，识 别潜在的安全隐患，并提出相应 的改进措施。
环境保护措施
通过控制火焰传播和火灾蔓延， 减少工业生产过程中对环境的负 面影响，包括减少污染物排放、 降低能源消耗等。
火焰的维持
火焰的维持主要依赖于燃料、氧气和热量三要素的持续供应。当燃料和氧气充 足且温度足够高时，火焰得以持续燃烧。
火焰传播的物理机制
火焰传播过程
火焰传播过程包括预混燃烧和扩散燃烧两个阶段。预混燃烧 是指燃料与氧气在燃烧前已充分混合，燃烧速度较快；扩散 燃烧是指燃料与氧气在燃烧过程中逐渐混合，燃烧速度较慢 。
火焰传播速度
火焰传播速度是指火焰前锋在静止介质中的推进速度，它决 定了火焰蔓延的速率。火焰传播速度取决于燃料的性质、气 流速度、温度和压力等因素。
火焰传播速度及其影响因素
燃料性质
不同燃料的燃烧速度不同，因此火焰传播速度也会有所差异。易燃、易爆的燃料具有较高 的燃烧速度，导致火焰传播速度快。
气流速度
02
燃料特性对火焰传播的影响
液体的燃烧特性
01
02
03
闪点
液体在特定条件下，暴露 于火源时，能够被点燃的 最低温度。闪点越高，液 体的燃烧性越低。
燃点
液体开始持续燃烧的最低 温度。燃点反映了液体的 燃烧稳定性，燃点越高， 液体的燃烧稳定性越好。
热容和比热容
描述液体吸收热量的能力 。比热容越大，液体吸收 的热量越多，燃烧所需的 热量也就越多。
火灾中的火焰蔓延与控制技巧
火灾中的火焰蔓延与控制技巧火灾是一种极具破坏性的灾害，火焰蔓延速度快，威力巨大，对人员和财产造成极大的威胁。
因此，了解火焰的蔓延规律以及掌握火灾控制技巧至关重要。
本文将探讨火灾中的火焰蔓延形式和控制技巧，以期提高公众对火灾的认知和自救能力。
一、火焰的蔓延形式火焰的蔓延方式可分为三种形式：辐射传播、热对流传播和火焰接触传播。
1. 辐射传播：火焰蔓延过程中，燃烧物质释放的热辐射能被空气吸收并传递给其他物体，使其升温起火。
火焰的辐射传播通常是火灾蔓延的主要形式之一。
2. 热对流传播：火焰的热量会使空气升温并上升，形成热对流现象。
热气流中的燃烧产物与空气相互作用，进而形成流动火焰，从而导致火势的扩大。
3. 火焰接触传播：当火焰接触到易燃物体时，容易引发新的火灾点。
这种形式的蔓延通常在大火发生时较为明显，需要及时进行有效的控制。
二、控制火灾蔓延的技巧在火灾的蔓延过程中，我们需要采取一系列的控制措施来减少火势的扩大，保护人员生命和财产安全。
1. 抑制火焰的供氧：火焰的燃烧需要氧气的参与，因此控制火焰的供氧是控制火势的重要手段之一。
可以通过关闭门窗、阻隔通风、使用灭火器等方式限制氧气供应，阻止火焰蔓延。
2. 切断火焰传播途径：火焰传播主要依赖可燃物质，因此切断火焰传播途径是控制火势的关键。
及时关闭燃气和电源，清理易燃物品，切断火源与可燃物的接触，可以有效避免火灾的蔓延。
3. 提升建筑消防设施：合理设置消防设施是控制火灾蔓延的重要措施之一。
建筑中应配备灭火器、消火栓等设备，并定期进行检查和维护。
火灾自动报警系统、排烟系统等也应得到重视和使用。
4. 提高火灾应急意识：火灾发生时，正确的应急和自救能力是保障人员生命安全的关键。
公众应形成合理的逃生计划，定期参加火灾应急演练，了解火灾逃生技巧和自我保护知识。
5. 加强火灾监测和预防措施：通过加强火灾监测和预警系统，及早发现火灾隐患并采取措施消除，可以有效减少火灾的发生和蔓延。
第04章 燃气燃烧的火焰传播
第二节 法向火焰传播速度的测定
（三）其他方法 （1）颗粒示踪法 • 基本原理：在可燃混合物中掺入既能发 光、又不会引起化学反应的物质，根据 这些颗粒的运动轨迹照片确定气流的速 度和方向，计算颗粒在气流中的速度。 • 该方法过于复杂，不适于作为经常使用 的Sn测定方法。但该方法证实了Sn为一 名符其实的物理常数。
2
• • • • •
第一节 火焰传播的理论基础
一、火焰传播机理
火焰传播仅是由 于传热的作用， 炙热的焰面将热 量传给未燃气 体，使其着火燃 烧，依次传播到 整个体积。
• 法向火焰传播速度Sn：火焰焰面的移动 速度称为法向火焰传播速度。
3
第一节 火焰传播的理论基础
• 火焰的传播方式 ¾ 正常火焰传播 ¾ 爆炸：均相的燃气-空气混合物，密闭容器 ，局部着火，由于燃烧反应的传热和高温 燃烧产物的膨胀，压力急剧增加，压缩未 燃气体，处于绝热压缩状态，达到着火温 度时，一瞬间燃尽，压力猛烈增大。 ¾ 爆燃：火焰的均匀运动可达到5~10倍管径 处。如果管子相当长，其后由于发生扰动 ，火焰晃动，这时火焰前进速度强烈增加 ，发生爆燃。
20
(S )
max n 炔族
max > Sn
(
)
烯族
max > Sn
(
)
烷族
第三节 影响火焰传播速度的因素
三、温度的影响 （一）混合物初始温度的影响
Sn ∝ T
m 0
m ≈ 1.5 ~ 2
• 混合物初始温度提高，反应温度上升，燃烧 反应速率加快，从而使火焰传播速度增大。
21
第三节 影响火焰传播速度的因素
4
第一节 火焰传播的理论基础
火焰传播机理： 火焰锋面与管壁的相对位移情况： （1）Sn>u，向气流 上游移动； （2） Sn<u，向气 流下游移动； （3） Sn=u，平 衡，火焰面驻定 不动。 5
第六部分预混可燃气的火焰
Q0W0dT
右图是释热速度与温度的关系，可见：
Ti
T0
Q0W0
dT
Tf Ti
Q0W0 dT
因此可以认为：
Tf
Ti
Q0W0 dT
Tf T0
Q0W0 dT
Q0W0
平均 T f
T0
U
1
cp Ti
T0
2 Q0W0 平均 Tf T0
2019/5/24
3、火焰前锋很薄，但是理论分析时不能忽略。锋面内温度、浓度梯度很大， 存在自然对流、强制对流、导热等热量交换形式以及流动、扩散等质量交 换形式。存在强烈光辐射，可以根据发光区判断反应区位置。
2019/5/24
河北工业大学能源与环境学院
8
一维层流平面火焰锋面内能量方程的建立
对于火焰锋面内厚度为
Δx的微元，温度T沿可燃物
如图，设火焰前锋某点法向速度为Up，该 点可燃物流速为w，则火焰传播速度为：
U=Up+w
1、静止气流中，w=0，U=Up，即 火焰传播速度等于锋面法向速度；
2、当火焰锋面静止时，Up=0， 火焰传播速度等于气流速度；
3、对于理想化一维平面火焰， 火焰锋面速度处处相等。
2019/5/24
河北工业大学能源与环境学院
猝熄效应：由于管壁的散热，火焰在壁面附近受到冷却，温度降低 而熄灭，即在管壁附近不存在火焰。从管壁开始，无火焰存在的那 段径向距离称为猝熄距离。
火焰锋面的厚度一般在0.01~1mm之间，相对与系统的 特性尺寸来说很小，因此理论分析时将之看作平面。
2019/5/24
河北工业大学能源与环境学院
4
火焰的传播与燃烧
火焰的传播与燃烧火焰是一种极其常见且重要的自然现象，它是燃烧过程中释放出的能量在空气中可见的产物。
火焰不仅在日常生活中广泛存在，还在许多工业以及自然灾害中发挥着重要的作用。
了解火焰的传播与燃烧机制对于火灾预防以及火灾控制技术的发展具有重要意义。
本文将对火焰的传播与燃烧进行探究，以帮助读者更好地理解这一现象。
一、火焰的构成与特点火焰主要由燃烧产生的气体、燃料以及与空气中的氧气反应所产生的光线组成。
火焰具有明亮、热量高以及瞬时性的特点。
火焰的明亮是由火焰中的化学反应产生的能量所激发的，而火焰的热量则是火焰所释放的能量。
火焰的瞬时性表现在火焰的形态常常变化，以及火焰的燃烧能量会随着燃料的消耗而逐渐减少。
二、火焰传播的方式火焰传播主要分为三种方式：火焰辐射传播、火焰传导传播以及火焰对流传播。
1. 火焰辐射传播：指火焰释放的辐射能量照射到周围可燃物而引发其燃烧。
这种传播方式主要适用于火焰温度较高的情况下，如火灾等。
2. 火焰传导传播：指火焰直接接触到周围可燃物体，通过传导方式将热源传递给可燃物体，引发其燃烧的传播方式。
这种传播方式常见于火源接触到固体物体的情况下。
3. 火焰对流传播：指火焰释放的热量引起气体流动，将火焰所携带的热量带到远离火源的地方，从而引发周围可燃物体的燃烧。
这种传播方式主要适用于火焰所处环境的气体能够流动的情况。
三、火焰的燃烧过程火焰的燃烧过程主要包括引燃和火焰的扩展两个阶段。
1. 引燃阶段：当燃料达到燃点，且与氧气充分接触时，燃料开始发生氧化反应，产生可燃气体。
当这些可燃气体达到足够浓度时，可被点燃的区域将扩展，形成初步的火焰。
2. 火焰扩展阶段：在引燃阶段形成的初步火焰下，燃料持续燃烧，释放出的热量使周围的燃料加热，进而产生新的可燃气体。
这些可燃气体与周围的氧气接触发生反应，并继续燃烧，火焰的面积也随之扩大，形成火焰的传播。
四、火焰的控制与预防对于火焰的控制与预防，可采取以下措施：1. 阻止可燃物接触到火源，以减少火焰的传导传播。
火焰传播过程与阻燃材料
火焰传播过程与阻燃材料随着人们对火灾安全的关注日益增加，火灾防控已成为各行各业都需要严格遵循的规定。
在火灾防控中，了解火焰传播过程和采用合适的阻燃材料是至关重要的。
本文将详细探讨火焰传播的基本原理，介绍常见的阻燃材料，并分析其在火灾防控中的应用。
一、火焰传播过程火焰传播是指火源在环境中产生火焰并向外扩散的过程。
了解火焰传播的基本原理对预防和控制火灾具有重要意义。
1. 燃烧三要素火焰传播的过程需要满足三个基本要素：燃料、氧气和着火源。
缺一不可。
- 燃料：燃料是支持火焰燃烧的物质，常见的燃料包括木材、纸张、油类和气体等。
- 氧气：氧气是燃烧的氧化剂，必不可少的成分。
在空气中，氧气的含量约为21%。
- 着火源：着火源是使燃料点燃的热源，可以是明火、高温的物体或电火花等。
2. 火焰传播过程火焰传播过程可分为引燃、预混合、扩散和燃尽四个阶段。
- 引燃：在燃料表面附近，着火源使燃料点燃并释放出大量热量。
- 预混合：引燃后，火焰迅速向燃料深部传播，形成预混合区。
- 扩散：预混合区产生大量燃烧产物，热量进一步加剧，火焰在燃烧产物的作用下扩散。
- 燃尽：火焰源离开燃料后，燃烧产物逐渐消散，火焰逐渐熄灭。
二、常见的阻燃材料为了减缓火焰传播的速度和降低火灾发生的危险性，人们研发了各种阻燃材料，用于构建防火墙、防火门等。
1. 纤维素类阻燃材料纤维素类材料具有可燃性，但经过特殊处理后，可以大大降低火焰传播的速度。
纤维素类阻燃材料常用于纺织品、电缆等领域。
2. 碳酸盐类阻燃材料碳酸盐类材料是一种常见的无机阻燃材料，具有良好的阻燃效果。
常见的碳酸盐类材料有氢氧化镁、氢氧化铝等，可广泛应用于建筑、电子产品等领域。
3. 氮磷类阻燃材料氮磷类阻燃材料在高温下可以产生磷氮气体，将火焰扼灭。
它们常用于电子产品、航空航天等高要求的防火领域。
4. 卤素类阻燃材料卤素类阻燃材料具有较强的抑制燃烧的能力，其中溴化物和氯化物是常见的类型。
这些材料广泛应用于塑料、涂料、绝缘材料等领域。
燃烧理论第四讲火焰传播理论
目 录
• 火焰传播概述 • 火焰传播的基本理论 • 火焰传播的实验研究 • 火焰传播在燃烧科学中的应用 • 总结与展望
01
火焰传播概述
火焰传播的定义
火焰传播
火焰在可燃气体中传播蔓延的过程， 是燃烧学中的重要概念。
火焰传播速度
火焰传播的物理化学过程
火焰传播的本质是化学反应释放的热 量推动可燃气体加热和膨胀，形成火 焰前锋，并不断向未燃区域传播。
火焰传播理论在燃烧科学中的重要性
火焰传播是燃烧过程中的核心现象，对燃烧效率和污染物排放有重要影响。
火焰传播理论为燃烧设备的优化设计和控制提供了理论基础，有助于提高 燃烧效率并降低污染物排放。
火焰传播理论对于燃烧科学的发展具有重要意义，是燃烧科学领域的重要 研究方向之一。
未来火焰传播理论的研究方向与挑战
燃烧科学中的火焰传播研究展望
火焰传播研究的重要性和挑战
火焰传播是燃烧过程中的关键环节，对燃烧效率和污染物排放具有重要影响。然而，火 焰传播机制和影响因素的复杂性给研究带来了一定的挑战。未来研究需要进一步深入探 讨火焰传播的微观机制和多尺度相互作用，为燃烧科学的发展提供更深入的理论基础。
火焰传播研究的发展趋势
火焰传播的热力学基础
1 2 3
燃烧热与热力学第一定律
火焰传播过程中伴随着能量的转化与传递，燃烧 热是燃烧反应释放的能量，热力学第一定律用于 描述能量守恒。
热力学第二定律与熵增原理
火焰传播过程中熵增原理表明反应自发向熵增加 的方向进行，热力学第二定律用于判断反应是否 自发进行。
燃烧温度与热力学平衡态
随着实验技术和数值模拟方法的不断进步，未来火焰传播研究将更加注重多学科交叉和 跨尺度研究。同时，随着环保意识的提高，研究将更加关注清洁燃烧和低排放燃烧技术， 探索更高效的燃烧方式和污染物控制策略。此外，新兴技术的应用也为火焰传播研究提
火把传递的秘密火焰是如何传播的
火把传递的秘密火焰是如何传播的火把传递是一种古老而神秘的传统活动，它在许多文化中都有出现。
无论是庆祝节日、传递信息还是象征团结，火把传递都扮演着重要的角色。
那么，火把传递的秘密火焰是如何传播的呢？本文将深入探讨火把传递的原理和过程。
火把传递的原理可以简单概括为“燃烧传导”。
当火把点燃后，火焰会产生热量，使火把内部的燃料（通常是蜡烛或油）燃烧。
燃烧产生的热量会使火焰周围的空气变热，空气的热胀冷缩性质使得火焰向上升起。
同时，火焰周围的空气也会被加热并上升，形成一个热气流。
这个热气流会将火焰周围的热量和火焰本身带到更高的位置。
火把传递的过程可以分为三个主要阶段：点燃、传递和熄灭。
首先，一个人点燃火把，火焰开始燃烧。
然后，这个人将火把传递给下一个人。
在传递的过程中，火焰会继续燃烧，并且会通过热气流的作用向上升起。
最后，当火把传递到最后一个人手中时，他会将火焰熄灭，结束传递。
火把传递的秘密火焰是如何传播的呢？这涉及到传递的技巧和注意事项。
首先，传递者需要将火把的火焰尽量靠近接收者的火把，以确保火焰能够顺利传递。
同时，传递者需要保持稳定的手势和姿势，以避免火把在传递过程中熄灭或掉落。
此外，传递者还需要注意传递的速度和距离，以确保火焰能够持续燃烧并顺利传递。
火把传递的秘密火焰传播还涉及到一些文化和象征意义。
在一些庆祝活动中，火把传递被视为一种象征团结和力量的仪式。
通过传递火焰，人们传递着团结和力量的象征，表达着对团队、社区或国家的认同和支持。
此外，火把传递还可以用作传递信息的方式。
在古代，火把传递被用来传递紧急消息或警报，通过火焰的传播，信息可以迅速传达到目的地。
总结起来，火把传递的秘密火焰是通过燃烧传导的原理传播的。
火焰的热量使得火焰周围的空气变热并上升，形成热气流，从而将火焰带到更高的位置。
火把传递的过程包括点燃、传递和熄灭三个阶段，传递者需要掌握传递的技巧和注意事项。
火把传递不仅具有实际的传递功能，还具有文化和象征意义，象征着团结、力量和信息传递。
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• 本生灯的预混合火焰
• 死区－管口壁的激冷淬熄面散热所致。
• 外悬－由于死区的存在带来的质扩散。
• 顶圆－产物的集中区、高温区，火焰面本能向来流
•
方向运动。
• 本生灯的扩散火焰 • 内悬：管口壁的激冷效应。 • 火焰传播速度慢：先扩散、混合，在浓度适中处燃烧。
火焰传播速度测试方法
喷灯法
考虑火焰厚度时
本生灯火焰
本生灯火焰相关概念
火焰行进速度：目测者观看到的火焰锋面的位移 速度。
火焰传播速度（燃烧速度）：沿共法线方向相对 于来流的速度 。
定置火焰：火焰锋面在空间静止不动。 行进火焰：火焰锋面在空间行进。 脱火 回火
• 预混火焰：呈淡蓝色的火焰锥。伴有燃烧噪声， • 扩散火焰：呈黄红色，火炬状，伴有黑烟。
缓燃波
•爆震时，燃烧速度极快，远大于外 界的各种干扰速度，干扰速度可以忽 略。 •缓燃时，燃烧速度相对慢，必须考 虑（或排除）干扰速度。
一维火焰
跨越火焰面的压差为：（ Raleigh方程）
Ps Pf
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(
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在火焰锋面处被加热膨胀
∵ sus f u f const
∴混合气在火焰面处必须加速 。
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湍流火焰
燃烧与环境技术研究中心
Center for Combustion and Environmental Technology (CCET)
用于测定预混火焰（余弦定律）
长管法
火焰传播速度的影响因素
• 燃料性质：燃烧焓、动力学参数； • 混合气体浓度：存在浓限、稀限，有
一最佳浓度值。 • 状态参数：压力、温度； • 输运条件：流动、散热、扩散；……
Arrhenius火焰传播理论
一稳定平面缓燃波的传播
预热区能量方程
d 2T dx2