燃烧学-5.扩散燃烧及火焰-PPT课件
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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。
热动燃烧学第06章 扩散火焰
7
• 层流射流扩散火焰任意横断面的火焰结构（即 断面速度\浓度\温度分布）
– 射流轴线上燃料浓度最大，沿径向逐渐下降，至火 焰前沿面处燃料浓度为0 – 环境处氧化剂浓度最大沿着轴向逐渐下降，至火焰 前沿处氧化剂浓度为0 – 火焰前沿是反应中心，温度最高，为燃料的理论燃 烧温度
u
YF
T
YOX
d0
8
• 实际射流扩散火焰：
3 2 2 u0 d 0 2
(17)
(18)
umb 2 x 12
• 层流的运动粘性系数 可以忽略不计
• 根据普朗特混合长度理论，湍流运动粘度为： T =l2u/r • 这里u/r = - um /b，假定混合长度l与射流宽度2b成正 比，则： T = c um b （19） • 对于圆柱形射流有c=0.0128 1 8 u u d • (17)(18)之间消去b得： x • 将上式积分，利用初始条件，x =0, um =u0, 整理后得到 1 轴向最大速度为： u m 3 x
燃料侧不存在氧气，在氧气侧不存在燃料
d0
– 火焰前沿表面对燃料和氧化剂都是不可渗透的，在
5
u
T YF
YOX
u
YF
T
YOX
d0
d0
自由射流
自由射流扩散火焰
6
• 层流扩散火焰前沿位臵必定在化学当量比处：
• 理想情况下，火焰面上不可能有过剩空气，也不可能
有过剩燃料，否则火焰前沿位臵将不可能稳定
– 假定在火焰前沿有过剩燃料：
15
f
1.0
(TT )/(T mT ) u/um YF/YFm
e
0.5 0
• 层流射流扩散火焰任意横断面的火焰结构（即 断面速度\浓度\温度分布）
– 射流轴线上燃料浓度最大，沿径向逐渐下降，至火 焰前沿面处燃料浓度为0 – 环境处氧化剂浓度最大沿着轴向逐渐下降，至火焰 前沿处氧化剂浓度为0 – 火焰前沿是反应中心，温度最高，为燃料的理论燃 烧温度
u
YF
T
YOX
d0
8
• 实际射流扩散火焰：
3 2 2 u0 d 0 2
(17)
(18)
umb 2 x 12
• 层流的运动粘性系数 可以忽略不计
• 根据普朗特混合长度理论，湍流运动粘度为： T =l2u/r • 这里u/r = - um /b，假定混合长度l与射流宽度2b成正 比，则： T = c um b （19） • 对于圆柱形射流有c=0.0128 1 8 u u d • (17)(18)之间消去b得： x • 将上式积分，利用初始条件，x =0, um =u0, 整理后得到 1 轴向最大速度为： u m 3 x
燃料侧不存在氧气，在氧气侧不存在燃料
d0
– 火焰前沿表面对燃料和氧化剂都是不可渗透的，在
5
u
T YF
YOX
u
YF
T
YOX
d0
d0
自由射流
自由射流扩散火焰
6
• 层流扩散火焰前沿位臵必定在化学当量比处：
• 理想情况下，火焰面上不可能有过剩空气，也不可能
有过剩燃料，否则火焰前沿位臵将不可能稳定
– 假定在火焰前沿有过剩燃料：
15
f
1.0
(TT )/(T mT ) u/um YF/YFm
e
0.5 0
消防燃烧学课件
爆炸升压速度：
爆炸威力指数=最大爆炸压力×平均升压速度。 爆炸总能量：
可燃气体的燃烧
爆炸极限
一、基本概念
1、爆炸下限：可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸 的最低浓度。 2、爆炸上限：可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸 的最高浓度。
二、实用意义
（一）评定气体和液体蒸气的火灾危险性大小。 （二）评定气体生产、储存的火险类别。 （三）确定安全生产操作规程。
着火与灭火的基本理论
三、着火条件
1、着火条件 如果在一定的初始条件下，系统将不可能在整个时间 区段保持低温水平的缓慢反应态，而将出现一个剧烈的加 速的过渡过程，使系统在某个瞬间达到高温反应态，这个 初始条件便称为着火条件。 2、正确理解着火条件 ① 达到着火条件，只是具备着火的可能。 ② 着火条件指的是系统初始应具备的条件。 ③ 着火条件是多种因素的总和。
（二）阻火器：阻火器是阻止火焰传播的火焰阻断装置。 金属网阻火器：在器内用若干层有一定 孔径的金属网，把空间分隔成许多小孔隙。 砾石阻火器：器内是用沙粒、卵石、玻璃 球、铁屑等作为充填料，将器内空间分隔 成许多小孔隙。 波纹金属片阻火器：通常由交迭放置的 波纹金属片组成的有三角形孔隙的方形 阻火器和将一条波纹带与一条扁平带绕 在一个芯子上组成的圆形阻火器。
2、爆轰区的特点：
（1）燃烧后气体压力要增加； （2）燃烧后气体密度要增加； （3）燃烧波以超音速传播。
可燃气体的燃烧
层流预混气中正常火焰传播速度
火焰传播机理
1、热理论
火焰能在混气中传播是由于火焰中加速的结果。
2、扩散理论
火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混
着火与灭火的基本理论
谢苗诺夫自燃理论
《燃烧学讲义》课件
未来燃烧技术的发展趋势与挑战
发展趋势
未来燃烧技术的发展趋势包括进一步提高燃烧效率、 降低污染物排放、实现可再生能源的利用和智能化控 制等。
挑战
未来燃烧技术的发展面临诸多挑战，如技术瓶颈、经 济成本、政策法规和环保要求等。需要加强科技创新 和政策引导，推动燃烧技术的可持续发展。
感谢您的观看
THANKS
03
燃料电池可应用于汽车、船舶、航空航天、电力系统和备用电
源等领域。
生物质能燃烧技术及应用
生物质燃烧技术
生物质燃烧技术是将生物质转化为热能和电能的一种方式，具有高 效、环保、可再生的特点。
生物质燃烧设备
生物质燃烧设备包括生物质锅炉、生物质焚烧炉和生物质热电机组 等。
生物质燃烧应用
生物质燃烧可用于供热、发电和工业生产等领域，是实现可再生能源 利用的重要途径之一。
02
燃烧的基本原理
燃烧化学反应机理
01
燃烧化学反应机理是研究燃烧过 程中化学反应如何进行的机制。 它涉及到反应物分子间的相互作 用以及反应过程中的能量变化。
02
燃烧化学反应机理对于理解燃烧 过程、优化燃烧效率和减少污染 物排放具有重要意义。
燃烧反应动力学
燃烧反应动力学是研究燃烧过程中化 学反应速率以及影响反应速率的各种 因素的科学。
通过燃烧反应动力学的研究，可以了 解燃烧反应的快慢程度，进而优化燃 烧条件，提高燃烧效率。
燃烧热力学
燃烧热力学主要研究燃烧过程中能量的转化和物质的变化。 它涉及到燃烧过程中能量的释放、转移和利用。
燃烧热力学对于能源利用、环境保护和可持续发展具有重要 意义。
燃烧过程中的物质传递与热力学
燃烧过程中的物质传递与热力学涉及 到燃烧过程中物质和能量的传递与转 化过程。
《消防燃烧学》PPT课件
的性质分类、按燃烧方式分类
按燃烧物的性质分类
根据燃烧物的性质，可以将燃烧分为固体燃烧、液体燃烧和气体燃烧。固体燃烧又可以分 为表面燃烧、熏烟燃烧和炽热燃烧；液体燃烧可以分为闪燃和沸溢；气体燃烧可以分为扩 散燃烧和预混燃烧。
按燃烧方式分类
根据燃烧方式的不同，可以将燃烧分为扩散燃烧、预混燃烧和动力燃烧。扩散燃烧是指可 燃物与助燃物在混合过程中进行燃烧；预混燃烧是指可燃物与助燃物预先混合，然后进行 燃烧；动力燃烧是指可燃物在高速气流中进行的燃烧。
火灾扑救的基本原则与方法
冷却灭火法
窒息灭火法
隔离灭火法
抑制灭火法
通过降低可燃物的温度 来达到灭火的目的。
通过隔绝空气或稀释可 燃物来达到灭火的目的。
通过将可燃物与火源隔 离来达到灭火的目的。
通过抑制可燃物的化学 反应来达到灭火的目的。
应急救援的组织与实施
应急救援的组织 成立应急救援指挥部，负责统一指挥和协调应急救援工作。
火灾的起因与分类
火灾的起因
可燃物、助燃物（如氧气）和点火源 （如火柴、打火机）是火灾发生的必 要条件。
火灾的分类
根据燃烧物的不同，火灾可分为A、B 、C、D、E五类，分别为固体物质火 灾、液体或可熔化固体物质火灾、气 体火灾、金属火灾和带电火灾。
火灾预防的基本原则与方法
01
02
03
消除可燃物
减少室内可燃物的存放， 避免将可燃易燃物品置于 靠近火源的位置。
燃烧是一种放热、发光 的化学反应，通常伴随 着火焰的产生。
燃烧反应需要可燃物、 助燃物（通常是氧气） 和足够的高温，三者缺 一不可。
燃烧反应通常涉及一系 列复杂的化学反应，这 些反应会产生大量的热 量和光。
按燃烧物的性质分类
根据燃烧物的性质，可以将燃烧分为固体燃烧、液体燃烧和气体燃烧。固体燃烧又可以分 为表面燃烧、熏烟燃烧和炽热燃烧；液体燃烧可以分为闪燃和沸溢；气体燃烧可以分为扩 散燃烧和预混燃烧。
按燃烧方式分类
根据燃烧方式的不同，可以将燃烧分为扩散燃烧、预混燃烧和动力燃烧。扩散燃烧是指可 燃物与助燃物在混合过程中进行燃烧；预混燃烧是指可燃物与助燃物预先混合，然后进行 燃烧；动力燃烧是指可燃物在高速气流中进行的燃烧。
火灾扑救的基本原则与方法
冷却灭火法
窒息灭火法
隔离灭火法
抑制灭火法
通过降低可燃物的温度 来达到灭火的目的。
通过隔绝空气或稀释可 燃物来达到灭火的目的。
通过将可燃物与火源隔 离来达到灭火的目的。
通过抑制可燃物的化学 反应来达到灭火的目的。
应急救援的组织与实施
应急救援的组织 成立应急救援指挥部，负责统一指挥和协调应急救援工作。
火灾的起因与分类
火灾的起因
可燃物、助燃物（如氧气）和点火源 （如火柴、打火机）是火灾发生的必 要条件。
火灾的分类
根据燃烧物的不同，火灾可分为A、B 、C、D、E五类，分别为固体物质火 灾、液体或可熔化固体物质火灾、气 体火灾、金属火灾和带电火灾。
火灾预防的基本原则与方法
01
02
03
消除可燃物
减少室内可燃物的存放， 避免将可燃易燃物品置于 靠近火源的位置。
燃烧是一种放热、发光 的化学反应，通常伴随 着火焰的产生。
燃烧反应需要可燃物、 助燃物（通常是氧气） 和足够的高温，三者缺 一不可。
燃烧反应通常涉及一系 列复杂的化学反应，这 些反应会产生大量的热 量和光。
《燃烧学》课件
焰 折火焰表面理论 ”。
传 播
容积燃烧理论：萨默菲尔德和谢京科夫建立。将
理 湍流火焰的前沿看成燃烧反应区。又称为“微扩
பைடு நூலகம்
论 散理论”。
湍流火焰现象分类
湍流火焰
小尺度湍流火焰 （ l l ）
大尺度湍流火焰 （ l l ）
大尺度弱湍流火焰 （ u Sl ）
大尺度强湍流火焰 （ u Sl ）
小尺度湍流火焰
即:
St
Sl
Ft Fl
只要求出
Ft Fl
即可求出
St
谢尔金 : 假设湍流火焰表面是由无 数锥形组成。
St Sl
4d Ft 2
Fl
h2d2 2
l2
1 h 2 d/2
d l
hutul/Sl
h /r 2 u l/S l/l2 u /S l2
故： St Sl 1ku/Sl2
火焰前沿面积的计算：用锥体面积表示有一定的误差，最近开始应用分 形几何学的方法 。
示，也称为层流燃烧速度 ( laminar burning
velocity) ，用Sl表示。
——大小取决于反应速度、热量和活性中心的传
递速度。
数学表达式
Bussen 燃烧 嘴火焰
Un Ucos Sl Ucos
U—未燃混合气局部流速
静止坐标下的预混合气火焰传播速度分析
us——混合气流速 up——火焰面的移动速度 u0——火焰面相对未燃混合气的移动速度
基本方程：
连续方程 ： 能量方程： 组分扩散方程： 状态方程：
u u S l c o n st （4-11）
uCpddT xddxddT xWQ （4-12）
uddC xi ddxDddC xi W
燃烧基础知识-ppt课件
综化上的所物述质，不一物定质都燃是烧能是够氧燃化烧反的应物，质而氧化反应不一定是燃烧，能被氧8
可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的，而是经过一系列复杂的中 间反应阶段；不是氧化整个分子，而是氧化连锁反应中间产物——游 离基或原子。
可见，燃烧是一种极其复杂的化学反应，游离基的连锁反应是燃烧反 应的实质，光和热使燃烧过程中发生的物理现象。
如：汽油、柴油、煤油、酒精 。
气体可燃物
14
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/9/16
凡是在空气中能发生燃烧的气体，都称为可燃气 体。可燃气体在空气中需要与空气的混合比在一 定浓度范围内（即燃烧最低浓度），并还要一定 的温度（即着火温度）才能发生燃烧。
如：H2 CL2 CH4、 氢气 氯气 甲烷此外， 有些物质在通常情况下不燃烧。但在一定条件下 又可以燃烧。如：赤热的铁在纯氧中能发生剧烈 燃烧；赤热的铜能在纯氯气中发生剧烈燃烧；铁、 铝本身不燃，但把铁、铝粉碎成粉末，不但能燃 烧，而且在一定条件下还能发生爆炸。
3、一定的点火能量
20
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/9/16
可燃物发生燃烧，都有本身固有的最小点火能要求，达到一定的 强度才能引起可燃物着火。否则燃烧就不会发生。所需火源的强度， 取决于可燃物质的最小点火能（引燃温度），不同可燃物质燃烧所需 的引燃温度各不相同。汽油0.2mJ，乙醚0.19mJ。
河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站第二章燃烧基础知识主要内容
扩散火焰与预混火焰PPT学习教案
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。
第23页/共62页
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；
第5页/共62页
本生 灯
第6页/共62页
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。
第7页/共62页
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。
（3）喷管内流体密度与环境气体密度之比ρe/
ρ ∞
（4）初始射流直径di
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火焰弗卢德数定义如下 :
Frf
ve f3/ 2
e
扩散火焰与预混火焰
会计学
1
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，天然气井口
发生变得井喷。
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煤气泄露
井喷
第2页/共62页
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。
第10页/共62页
第11页/共62页
第12页/共62页
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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；
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本生 灯
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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。
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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。
（3）喷管内流体密度与环境气体密度之比ρe/
ρ ∞
（4）初始射流直径di
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火焰弗卢德数定义如下 :
Frf
ve f3/ 2
e
扩散火焰与预混火焰
会计学
1
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，天然气井口
发生变得井喷。
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煤气泄露
井喷
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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。
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燃烧学基础知识培训PPT课件(5)
四、 烟气
（一）烟气的含义
烟气：由燃烧或热解作用产生的悬浮在大气中可 见的固体和（或）液体微粒总和。 （二）烟气的产生
不论是固态物质或是液态物质、气态物质在燃烧， 都要消耗空气中大量的氧，并产生大量炽热的氧气。
（三）烟气的危害性
1.毒害性 2.减光性 3.恐怖性
五、火焰、燃烧热和燃烧温度
（一）火焰
三、燃烧的条件
（一）燃烧的必要条件 燃烧过程的发生和发展都必须具备以下条件：可
燃物、助燃物（又称氧化剂）和引火源。
助燃物
1.可燃物 定义：凡是能与空气中的氧气或者其他氧化剂起
燃烧反应的物质。
按物理状态分：固体、液体、气体
可燃固体：凡是遇明火、热源能在空气（氧化剂） 中燃烧 的固体物质。
可燃液体：凡是在空气中能发生燃烧的液体。
主要内容
2.1 燃烧的本质与条件 2.2 燃烧类型 2.3 燃烧过程及特点 2.4 燃烧产物 2.5 影响或在发展变化的主要因素 2.6 防火与灭火的基本原理
第一节 燃烧的本质与条件 一、 燃烧的定义
燃烧：可燃物与氧化剂作用的放热反应，通常伴 有火焰、发光和（或）发烟的现象。
燃烧的三个特征：化学反应、放热、发光。
4.木材的燃烧产物 木材是一种化合物，主要由碳、氢、氧元素组成， 主要以纤维素分子形式存在。木材燃烧主要生成二氧 化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物，也会 申城可燃蒸气及颗粒。
三、 燃烧产物的毒性
燃烧产物有不少是毒害气体，往往会通过呼吸道 侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。
据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒 性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中最危险的气 体。
下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自燃燃烧，称 为自燃。
05第五章 火焰传播与气体燃料燃烧ppt课件
56
（2）化学反应时间尺度＜＜紊流时间尺度
这种类型的火焰在燃烧过程中是常见的，即称为快
速反应。从总体来说，化学反应是快的，是可以认
为处于局部瞬态平衡。在这类火焰中，紊流混合过
程是控制反应速率的过程。反应在反应物混合的瞬
间即达到平衡。对于这些情况，可以用守恒量或叫
混合分数来判别某处的“混合程度”。这种守恒量
焰向外扩散。
LTB
wR
2 2
DT
D T91 0 3pR 0.8e 4
最新课件
48
在紊流流动工况下，扩散燃烧的火焰核心的 长度同样随气体流速及燃烧器管径的增加而 增加。
不论气体的流动工况为层流或为紊流，在化 学非均匀的扩散燃烧过程中，其火焰的性质 在很大程度上取决于气体的空气动力特性和 混合过程的物理因素，而火焰核心的长度基 本上与火焰传播的正常速度无关。
目前的紊流燃烧研究，以理论模型研究为主。
最新课件
53
经典的紊流火焰传播理论，包括皱折层流火 焰的表面燃烧理论与微扩散的容积燃烧理论；
紊流燃烧模型方法，是以计算紊流燃烧速率 为目标的紊流扩散燃烧和预混燃烧的物理模 型，包括最新发展的几率分布函数的输运方 程模型和ESCIMO紊流燃烧理论。第一类理 论模型在讨论紊流火焰传播速度时已进行了 介绍，本节主要介绍第二类紊流燃烧模型。
最新课件
54
一、紊流燃烧时均反应速率与混合分数模 型
1、时均反应速率
如前所述，对于简单的一步化学反应，反应 速率可由阿累尼乌斯公式表示。此公式对于 层流火焰是适用的。然而，当流动变为紊流 后，温度、反应物浓度都将随时间和空间而 脉动，此时，阿累尼乌斯公式只是描述了反 应速率的瞬时值。
最新课件
《燃烧与火灾》PPT课件
A
28
（三）较大火灾，是指造成３人以上１０人以下死 亡，或者１０人以上５０人以下重伤，或者１０００ 万元以上５０００万元以下直接经济损失的火灾；
（四）一般火灾，是指造成３人以下死亡，或者１ ０人以下重伤，或者１０００万元以下直接经济损失 的火灾。
A
29
A
用火不慎 吸烟 玩火 作业不慎 雷击静电 其他 原因不明 电气
25
2007年全国火灾与2006年对比
06 07 火灾 起数
06 07 死亡 人数
A
06 07 经济 损失
26
三、火灾的分类
(一)按物质 特性分类
A类火灾
B类火灾
C类火灾
固体物质火灾
液体和可熔化 固体物质火灾
气体物质火灾
D类火灾
A
金属火灾
据2007年火灾统计，22时至凌晨6时发生的火灾起数仅占总数的23.3%，但死亡人数占总数的 48.8%。2时至4时平均每38起火灾造成1人死亡，是全天火灾亡人率最高的时段。
A
23
（四）行业规律
商场、宾馆、网吧、歌舞厅、录像厅等人员聚集 的公共复杂场所，人员集中，流动频繁，成分复杂， 导致火灾频繁，而且往往群死群伤，损失惨重。
（一）火灾与政治、经济、道德文 化、风俗习惯的关系
A
21
（二）火灾季节规律
冬季火灾最多，夏季火灾最少，春季火灾仅次于冬季排第二，秋季名列第三。夏季火灾 最少。
冬季 春季 秋季 夏季
A
22
（三）时间规律
火灾在一日24小时内的发生规律是：白天起火次数多，尤其是下午最多；夜间起火次数少，但 死亡人数多。
生成的产物不能再发生燃烧的物质cosohcl不完全燃烧生成的产物还能继续燃烧如cohcn酮类酸类醇类等四燃烧产物20导致火势蔓延给火灾扑救带来困难高温有毒影响人的视力能见度下降逃生困难21第二节火灾二火灾的规律一火灾与政治经济道德文化风俗习惯的关系一火灾的本质火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害
燃烧学完整版.ppt
11
液体燃料蒸发与燃烧
• D2定律
12
9
湍流预混火焰
• 湍流预混火焰比层流预混火焰传播快的原 因
• 三种湍流火焰模式（根据湍流强度、长度 尺度划分）、各模式传播速度影响因素
10
扩散火焰
• 扩散火焰 • 层流扩散火焰特征（火焰表面、火焰高度、
浮力影响、碳烟生成、火焰高度-流量关系） • 层流扩散火焰物理描述（T-f、Yi-f） • 火焰高度影响因素 • 层流扩散火焰向湍流扩散火焰的转变
燃烧学复习
1
本课程内容
• 绪论 • 燃烧热力学 • 传质基础 • 燃烧动力学 • 几个重要的反应机理 • 层流预混燃烧 • 湍流预混燃烧 • 扩散火焰 • 液滴蒸发与燃烧
2
绪论
• 燃烧概念 • 燃烧分类（按照流态、相态、传播方式等）
3
燃烧热力学
• 概念：当量比、绝对焓、生成焓、热值 • 绝热火焰温度概念与计算（定压、定容） • 化学平衡判定，Kp的计算 • 能够利用压力平衡常数计算平衡产物成分
6
几个重要的反应机理
• H2-O2系统 （几个爆炸极限） • CO氧化机理（区分干式、湿式机理） • 高链烷烃氧化机理（乙烷的8步氧化机理）
C-C断裂脱氢自由基产生染料分子 进一步断裂脱氢反应甲酸基、甲醛生 成氧化CO氧化机理
7
简化守恒方程
• 简单化学反应 • 守恒标量：混合物分数（概念与计算）、
4
传质基础
• Fick定律（形式、各参数意义） • Stephen问题 • 单个液滴蒸发时间（D2定律）
5
燃烧动力学
• 概念：基元反应、反应级数、链式反应 • 碰撞理论（理解） • 基元反应速率、Arrhenius定律 • Kc、kf、kr与kp的关系 • 链式反应过程 • 两种近似方法：稳态近似与局部平衡假设
液体燃料蒸发与燃烧
• D2定律
12
9
湍流预混火焰
• 湍流预混火焰比层流预混火焰传播快的原 因
• 三种湍流火焰模式（根据湍流强度、长度 尺度划分）、各模式传播速度影响因素
10
扩散火焰
• 扩散火焰 • 层流扩散火焰特征（火焰表面、火焰高度、
浮力影响、碳烟生成、火焰高度-流量关系） • 层流扩散火焰物理描述（T-f、Yi-f） • 火焰高度影响因素 • 层流扩散火焰向湍流扩散火焰的转变
燃烧学复习
1
本课程内容
• 绪论 • 燃烧热力学 • 传质基础 • 燃烧动力学 • 几个重要的反应机理 • 层流预混燃烧 • 湍流预混燃烧 • 扩散火焰 • 液滴蒸发与燃烧
2
绪论
• 燃烧概念 • 燃烧分类（按照流态、相态、传播方式等）
3
燃烧热力学
• 概念：当量比、绝对焓、生成焓、热值 • 绝热火焰温度概念与计算（定压、定容） • 化学平衡判定，Kp的计算 • 能够利用压力平衡常数计算平衡产物成分
6
几个重要的反应机理
• H2-O2系统 （几个爆炸极限） • CO氧化机理（区分干式、湿式机理） • 高链烷烃氧化机理（乙烷的8步氧化机理）
C-C断裂脱氢自由基产生染料分子 进一步断裂脱氢反应甲酸基、甲醛生 成氧化CO氧化机理
7
简化守恒方程
• 简单化学反应 • 守恒标量：混合物分数（概念与计算）、
4
传质基础
• Fick定律（形式、各参数意义） • Stephen问题 • 单个液滴蒸发时间（D2定律）
5
燃烧动力学
• 概念：基元反应、反应级数、链式反应 • 碰撞理论（理解） • 基元反应速率、Arrhenius定律 • Kc、kf、kr与kp的关系 • 链式反应过程 • 两种近似方法：稳态近似与局部平衡假设
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喷射横截面上的液体分布；
雾化液体的液滴大小；
雾化液体液滴大小的均匀性。
江苏大学
1. 喷雾油束的空间形状 油束锥角(spray angle) —— 喷油嘴孔口处油束外包络 线的两条切线之间的夹角 s Sitkei给出的经验公式：
a d 0 . 7 2 c R 3 10 s e l f
柴油机燃油喷射雾化：机械式高压喷射
喷嘴
共轨式喷油器
传统喷油器
喷雾
江苏大学
传统的燃油破碎雾化机理——气动雾化理论
通过喷孔或环形缝隙，把燃油伸展成油柱(stream)或锥 形空心油片(sheets)； 在油柱或油片的表面出现波纹和扰动； 在上述表面波和扰动的作用下，在油柱或油片的表面 形成油线或空洞； 油线的分裂(collapse)或空洞的扩大产生较大的油滴； 由于大油滴在各种外力(运动液体的惯性力，气体动力， 表面张力，粘性力等)的作用下发生振动，分散成小油 滴； 小油滴之间的碰撞可能产生更小油滴或聚合成较大油 滴，这些油滴的综合体称为油束(spray)。
江苏大学
一、燃料雾化的喷射特性 雾化定义
靠外界作用将连续的液流破碎成雾状的油液滴群的过程。
液体燃料的喷射雾化方法
用机械方法或用压缩空气对燃料加压喷散到燃烧室内； 对燃料施加高压并用旋转加速方法从喷嘴喷出使其粉 碎和分散； 采用高压将燃料喷射在固体壁或挡板上产生飞溅破碎 等等。
江苏大学
江苏大学
雾化机理 传统上： 喷雾雾化过程
新 的 雾 化 理 论 初次雾化
（近嘴区域）
二次雾化
喷嘴内的空穴 流动及湍动
江苏大学
江苏大学
喷嘴
江苏大学
江苏大学
江苏大学
江苏大学
江苏大学
喷雾特性
燃料喷射到静止空气中的影像
江苏大学
空间轮廓(长度、宽度、喷射的锥角，输送的空气或 氧气的速度场等)；
第五章 扩散燃烧及火焰
（diffusion combustion） 扩散燃烧火焰类型
气体扩散燃烧火焰
基本概念 扩散火焰高度 燃料雾化的喷射特性
单液滴燃烧
液体燃料的喷射燃烧火焰 油雾燃烧 燃料液滴在壁上的蒸发和燃烧
燃料膜的蒸发燃烧
江苏大学
扩散燃烧概念，扩散火焰类型，气体扩散燃烧特点， 扩散火焰高度，喷雾燃烧，单液滴燃烧模型 喷雾燃烧原理，气体扩散燃烧特点
江苏大学
二、扩散火焰高度
1.实验观察
火焰特征随气流喷射速度的变化
江苏大学
2. 数学模型
火焰高度
喷管尺寸（直径d） 气流喷射速度（u）
层流扩散火焰
推导依据：燃料通过圆管的质量流率M1与层流扩散混合的 燃料质量M2成比例 。
2 2 M u d / 4 ud 1
1 L M dD 焰
b）同轴流扩散火焰（受限射流扩散火焰） c）逆向喷流扩散火焰
(counter-flow diffusion flame)
优点：不会发生回火现象 ，稳定性又 好，在燃烧前又不必要把燃料 与氧化剂进行预先混合 ，操作 方便 ，所以在工业上应用很广。
江苏大学
5.2 气体扩散燃烧火焰
在具有理论燃烧剂量（λ=1）的表面上形成火焰前沿，形成燃烧 表面。 燃烧速度取决于燃料与氧化剂的扩散速度和活性中心的扩散速度。
江苏大学
实验现象
富氧扩散火焰：火焰表面逐渐 收缩到圆管的轴线上，成为圆 锥形火焰。 贫氧扩散火焰：空气中的氧气 不足，这时火焰扩展到外管的 壁上形成喇叭形的。
现象解释：一个稳定的火焰边界只能是燃 料和氧化剂按化学计量比混合的表面，在
1 ud Ld D d
2
ud 2 L D
Lud
2
（5-2）
江苏大学
湍流扩散火焰
ud 2 L D
用湍流涡团扩散系数ε代替（5-2）式内的层流扩散系数D，即
：
ud L
2
l u ud
L
ud 2
d （5-4）
湍流火焰的高度与喷管直径成正比，而与 气流速度、湍流涡团扩散系数无关，即 L/d = 定值。实验结果证实了这一点。
扩散燃烧 （混合速度小于燃烧速度 ）
基本性质：控制燃烧速率 的是混合过程的快慢。
（更为常见）
江苏大学
分类
层流扩散燃烧
（分子扩散）
气体扩散燃烧 扩散燃烧 湍流喷雾燃烧
液体喷雾燃烧
（涡团扩散）
江苏大学
5.1扩散燃烧火焰的类型
按照燃料与空气分别供入的方式，扩散火焰可以有：
a）自由射流火焰
(free jet flame) (concentric jet flame)
一、基本概念
扩散火焰分布在宽度很小的区域中，在这一区域中，燃
料气和氧化剂互相扩散，它们最初是分开的。
已燃气体从一个燃烧区散布到另—个燃烧区，因而燃料 气和氧化剂需要穿过形成的已燃气层，以便在点燃后相互接 触。
江苏大学
着火前燃料气和空气分子的扩散过程
江苏大学
着火后燃料气与空气向燃烧产物中的分子扩散
江苏大学
5.3 液体燃料的喷射燃烧火焰
燃烧 气态 蒸发 燃料雾化
原因：使燃料破碎成细小的液滴以扩大它与空气 接触表面，同时还尽可能将液滴合理地分布在燃 烧室空间内，强化液体燃料的燃烧，满足燃烧性 能好的要求。
1cm3： 4.83cm2 107 1200cm2 250倍
因此，液体燃料的喷射过程、喷雾特性对扩散燃烧 性质及燃烧效率都有重要影响 。
单液滴燃烧模型的建立与求解
喷雾燃烧观察与分析
江苏大学
扩散燃烧基本概念
概念
燃料和氧化剂分别送入燃烧室，燃烧过程是边混 合边燃烧。也即燃烧时燃料与空气尚未混合，而是边 扩散边燃烧，燃烧所用的氧气全靠外界扩散获得，称 为扩散控制燃烧，扩散燃烧，其火焰称为扩散火焰。
江苏大学
江苏大学
特征
燃烧过程的进展包括两方面：燃烧氧化的化学动力过程 和燃料与氧化剂混合的过程。 根据燃烧过程进展条件的不同： 化学动力燃烧 （混合速度大于燃烧速度 ） 燃烧过程
火焰边界上不能有过剩的空气，也不能有
过剩的燃料，否则，火焰边界的位置便不 能稳定。
空气 燃料 空气
1-富氧火焰 2-贫氧火焰
同心圆管内的扩散火焰
江苏大学
Overventilated flame
Underventilated flame
江苏大学
扩散火焰只有在燃料与氧化剂以化 学剂量比混合的表面上才是稳定的。
雾化液体的液滴大小；
雾化液体液滴大小的均匀性。
江苏大学
1. 喷雾油束的空间形状 油束锥角(spray angle) —— 喷油嘴孔口处油束外包络 线的两条切线之间的夹角 s Sitkei给出的经验公式：
a d 0 . 7 2 c R 3 10 s e l f
柴油机燃油喷射雾化：机械式高压喷射
喷嘴
共轨式喷油器
传统喷油器
喷雾
江苏大学
传统的燃油破碎雾化机理——气动雾化理论
通过喷孔或环形缝隙，把燃油伸展成油柱(stream)或锥 形空心油片(sheets)； 在油柱或油片的表面出现波纹和扰动； 在上述表面波和扰动的作用下，在油柱或油片的表面 形成油线或空洞； 油线的分裂(collapse)或空洞的扩大产生较大的油滴； 由于大油滴在各种外力(运动液体的惯性力，气体动力， 表面张力，粘性力等)的作用下发生振动，分散成小油 滴； 小油滴之间的碰撞可能产生更小油滴或聚合成较大油 滴，这些油滴的综合体称为油束(spray)。
江苏大学
一、燃料雾化的喷射特性 雾化定义
靠外界作用将连续的液流破碎成雾状的油液滴群的过程。
液体燃料的喷射雾化方法
用机械方法或用压缩空气对燃料加压喷散到燃烧室内； 对燃料施加高压并用旋转加速方法从喷嘴喷出使其粉 碎和分散； 采用高压将燃料喷射在固体壁或挡板上产生飞溅破碎 等等。
江苏大学
江苏大学
雾化机理 传统上： 喷雾雾化过程
新 的 雾 化 理 论 初次雾化
（近嘴区域）
二次雾化
喷嘴内的空穴 流动及湍动
江苏大学
江苏大学
喷嘴
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江苏大学
喷雾特性
燃料喷射到静止空气中的影像
江苏大学
空间轮廓(长度、宽度、喷射的锥角，输送的空气或 氧气的速度场等)；
第五章 扩散燃烧及火焰
（diffusion combustion） 扩散燃烧火焰类型
气体扩散燃烧火焰
基本概念 扩散火焰高度 燃料雾化的喷射特性
单液滴燃烧
液体燃料的喷射燃烧火焰 油雾燃烧 燃料液滴在壁上的蒸发和燃烧
燃料膜的蒸发燃烧
江苏大学
扩散燃烧概念，扩散火焰类型，气体扩散燃烧特点， 扩散火焰高度，喷雾燃烧，单液滴燃烧模型 喷雾燃烧原理，气体扩散燃烧特点
江苏大学
二、扩散火焰高度
1.实验观察
火焰特征随气流喷射速度的变化
江苏大学
2. 数学模型
火焰高度
喷管尺寸（直径d） 气流喷射速度（u）
层流扩散火焰
推导依据：燃料通过圆管的质量流率M1与层流扩散混合的 燃料质量M2成比例 。
2 2 M u d / 4 ud 1
1 L M dD 焰
b）同轴流扩散火焰（受限射流扩散火焰） c）逆向喷流扩散火焰
(counter-flow diffusion flame)
优点：不会发生回火现象 ，稳定性又 好，在燃烧前又不必要把燃料 与氧化剂进行预先混合 ，操作 方便 ，所以在工业上应用很广。
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5.2 气体扩散燃烧火焰
在具有理论燃烧剂量（λ=1）的表面上形成火焰前沿，形成燃烧 表面。 燃烧速度取决于燃料与氧化剂的扩散速度和活性中心的扩散速度。
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实验现象
富氧扩散火焰：火焰表面逐渐 收缩到圆管的轴线上，成为圆 锥形火焰。 贫氧扩散火焰：空气中的氧气 不足，这时火焰扩展到外管的 壁上形成喇叭形的。
现象解释：一个稳定的火焰边界只能是燃 料和氧化剂按化学计量比混合的表面，在
1 ud Ld D d
2
ud 2 L D
Lud
2
（5-2）
江苏大学
湍流扩散火焰
ud 2 L D
用湍流涡团扩散系数ε代替（5-2）式内的层流扩散系数D，即
：
ud L
2
l u ud
L
ud 2
d （5-4）
湍流火焰的高度与喷管直径成正比，而与 气流速度、湍流涡团扩散系数无关，即 L/d = 定值。实验结果证实了这一点。
扩散燃烧 （混合速度小于燃烧速度 ）
基本性质：控制燃烧速率 的是混合过程的快慢。
（更为常见）
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分类
层流扩散燃烧
（分子扩散）
气体扩散燃烧 扩散燃烧 湍流喷雾燃烧
液体喷雾燃烧
（涡团扩散）
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5.1扩散燃烧火焰的类型
按照燃料与空气分别供入的方式，扩散火焰可以有：
a）自由射流火焰
(free jet flame) (concentric jet flame)
一、基本概念
扩散火焰分布在宽度很小的区域中，在这一区域中，燃
料气和氧化剂互相扩散，它们最初是分开的。
已燃气体从一个燃烧区散布到另—个燃烧区，因而燃料 气和氧化剂需要穿过形成的已燃气层，以便在点燃后相互接 触。
江苏大学
着火前燃料气和空气分子的扩散过程
江苏大学
着火后燃料气与空气向燃烧产物中的分子扩散
江苏大学
5.3 液体燃料的喷射燃烧火焰
燃烧 气态 蒸发 燃料雾化
原因：使燃料破碎成细小的液滴以扩大它与空气 接触表面，同时还尽可能将液滴合理地分布在燃 烧室空间内，强化液体燃料的燃烧，满足燃烧性 能好的要求。
1cm3： 4.83cm2 107 1200cm2 250倍
因此，液体燃料的喷射过程、喷雾特性对扩散燃烧 性质及燃烧效率都有重要影响 。
单液滴燃烧模型的建立与求解
喷雾燃烧观察与分析
江苏大学
扩散燃烧基本概念
概念
燃料和氧化剂分别送入燃烧室，燃烧过程是边混 合边燃烧。也即燃烧时燃料与空气尚未混合，而是边 扩散边燃烧，燃烧所用的氧气全靠外界扩散获得，称 为扩散控制燃烧，扩散燃烧，其火焰称为扩散火焰。
江苏大学
江苏大学
特征
燃烧过程的进展包括两方面：燃烧氧化的化学动力过程 和燃料与氧化剂混合的过程。 根据燃烧过程进展条件的不同： 化学动力燃烧 （混合速度大于燃烧速度 ） 燃烧过程
火焰边界上不能有过剩的空气，也不能有
过剩的燃料，否则，火焰边界的位置便不 能稳定。
空气 燃料 空气
1-富氧火焰 2-贫氧火焰
同心圆管内的扩散火焰
江苏大学
Overventilated flame
Underventilated flame
江苏大学
扩散火焰只有在燃料与氧化剂以化 学剂量比混合的表面上才是稳定的。