中南大学本生灯法测量火焰传播速度实验指导书
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。
火焰传播速度
层流火焰速度的表达式
Sl u0
Cr
ki pi Di,0
火焰传播界限
• 可燃气体混合物中的可燃物含量过浓或过稀即使 在容器的一处着火后，其火焰仍不能传播到整个 容器，因而对于每种可燃气体混合物来讲，都有 火焰传播的浓度界限。
• 可燃物在混合物中的浓度低于某值而使正常速 度为零的浓度值称为下限，而高于某值而使正常 速度为零的浓度值称为上限。
几种气体在与空气混合时的火焰传播浓 度极限（在0.1MPa，20℃时)
• 提高可燃物初始温度T0可以大大促进化学 反应速度，因而增大Sl值。
Sl eE 2RTr
Sl T0m
火焰温度的影响
• 图表示几种混合物的最大火焰速度与火焰 温度的关系。Tr对Sl的影响显然是很强的。 可以说Sl要取决于Tr。
压力的影响
• 增加压力一般都能提高燃烧强度，缩小 燃烧设备的体积；另外一些高空飞行器 的燃烧室又都在低压下工作。
X p i Bi
Sl 17
Cr ( kH pH DH ,0 kOH pOH DOH ,0 )
Xp
BH
BOH
上述中17这一常数表明存在着一个与自由基浓度无关，仅与 火焰有关的速度
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。
up SL u0 0
TB
数学模型
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。
火焰的传导实验
火焰的传导实验火焰的传导实验是一种通过观察火焰在不同材料上的传导情况来研究热传导的实验方法。
本实验旨在探究不同材料对火焰传导的影响，以加深对热传导的认识。
下面将介绍实验所需材料、实验步骤及观察结果。
实验材料：1. 蜡烛或火柴2. 不同材料的样本，如铁棒、木棒、塑料棒等3. 称量器4. 计时器5. 温度计（可选）实验步骤：步骤一：准备工作1. 点燃蜡烛或火柴，保持火焰稳定。
2. 准备不同材料的样本，如铁棒、木棒、塑料棒等，并确保它们的长度一致。
步骤二：实验进行1. 将一个材料样本的一端暴露在火焰上方约1厘米的位置，并开始计时。
2. 观察火焰在材料上向外传导的情况，记录下火焰传导到材料另一端所经过的时间。
3. 使用称量器测量材料另一端的温度（可选），并记录下温度值。
步骤三：重复实验1. 重复步骤二，使用其他材料样本进行实验，记录传导时间和温度值（如测量）。
2. 每种材料实验至少重复三次，以获得更准确的结果。
实验结果：根据实验步骤中记录的数据，我们可以得出如下观察结果：1. 传导时间：不同材料对火焰传导的速度不同。
某些材料可能导热较快，火焰在短时间内就能传导到另一端；而其他材料可能导热较慢，火焰传导时间较长。
2. 温度变化：通过测量材料另一端的温度，我们可以观察到火焰传导的热量对材料的影响。
某些材料可能会迅速升高温度，而其他材料可能升温较慢。
3. 材料特性：不同材料对火焰传导的效果受其热导率和热容量的影响。
高热导率的材料能更快地传导火焰，而高热容量则能使材料较长时间内保持较高温度。
通过这些观察结果，我们可以进一步了解不同材料的热传导性质，为研究热传导提供实验证据。
此外，我们还可以在实验过程中学习并掌握实验操作的技能，提高实验设计和数据分析的能力。
总结：火焰的传导实验通过观察火焰在不同材料上的传导情况，可以增进我们对热传导的理解。
通过比较不同材料的传导时间和温度变化，我们可以了解不同材料的热传导性质。
这对于工程领域的热学研究以及材料选择具有重要意义。
本生灯下气体燃料层流火焰传播速度的精确测量方法[发明专利]
![本生灯下气体燃料层流火焰传播速度的精确测量方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0b537457793e0912a21614791711cc7931b778fc.png)
(10)申请公布号 CN 102253234 A(43)申请公布日 2011.11.23C N 102253234 A*CN102253234A*(21)申请号 201110148721.3(22)申请日 2011.06.03G01P 3/38(2006.01)(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人孙锐 于欣 杨晓川 彭江波刘辉 陈德应 孙军 伊亚超王春红(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109代理人张宏威(54)发明名称本生灯下气体燃料层流火焰传播速度的精确测量方法(57)摘要本生灯下气体燃料层流火焰传播速度的精确测量方法，涉及一种层流火焰传播速度的精确测量方法。
它提高了现有的本生灯法锥形法计算模型计算精度。
它将采用二维粒子成像速度仪获得管口上方火焰区域的流场图像，对图像进行处理后得到垂直管口轴向截面内流场速度图；同时采用CCD 成像仪对本生灯火焰进行图像采集，对图像进行亮度分析、边缘提取后进行曲线拟合，获得拟合后的火焰锋面；将流场速度图与锋面曲线进行位置匹配，采用插值法计算得出锋面曲线上线性度好的区段上各点的气流速度U n ；再根据余弦定律计算各点的火焰传播速度，求取平均值，得到本生灯的局部层流火焰传播速度。
本发明适用于气体燃料燃烧过程中本生灯层流火焰传播速度的精确测量。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页1.本生灯下气体燃料层流火焰传播速度的精确测量方法，其特征是：它由以下步骤实现：步骤一、将示踪粒子引入混气罐内与气体燃料充分混合，形成混合气流；步骤二、将步骤一所述混合气流通入本生灯燃烧器，在燃烧器出口点燃，形成本生灯火焰；步骤三、采用二维粒子成像速度仪获得管口上方火焰区域的流场图像；步骤四、对步骤三获得的流场图像进行处理，获得垂直管口轴向截面内流场速度图；步骤五、采用CCD成像仪对本生灯火焰进行图像采集，获得本生灯火焰图像；步骤六、对步骤五获得的本生灯火焰图像进行亮度分析、边缘提取后进行曲线拟合，获得拟合后的曲线；步骤七、将步骤四获得的流场速度图与步骤六获得的拟合后的曲线进行位置匹配，并采用插值法计算出步骤六获得的曲线上线性度好的区段上各点气流速度Un；n表示曲线上线性度好的区段上点的序号；所述n为正整数；曲线上线性度好的区段为：对火焰锋面进行线性拟合后与拟合曲线相对标准方差在±1％以内的区段；步骤八、根据公式Sn ＝Un·cosθn获得步骤七所述各点的火焰传播速度Sn，取与各点的火焰传播速度Sn的平均值在相对标准方差为±0.5％～±2％之内的点，然后再求取各点的火焰传播速度Sn 的平均值，得到本生灯层流火焰传播速度S1；式中，θn 为火焰锋面上第n个点的气流速度Un与该点火焰锋面法线的夹角。
燃烧学实验报告
8.关闭燃气和空气阀门，整理试验现场。
5.实验数据记录
序号
黄尖
预混火焰
回火
吹脱
燃气
空气
燃气
空气
燃气
空气
燃气
空气
流量(L/h)
流量(L/h)
流量(L/h)
流量(L/h)
1
13.2
30
24ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
140
9
30
9
50
2
18
60
19.2
8.关闭燃气和空气阀门，整理试验现场。
5.数据记录与处理
火焰形式
丙烷流量
空气流量
扩散火焰
400ml/min
10L/h
预混火焰（黄尖）
400ml/min
40L/h
纯预混火焰
400ml/min
100L/h
6.实验结果
在丙烷流量不变的条件下，空气流量的变化会使火焰形式发生改变。
实验二本生灯法层流火焰传播速度的测定
4.实验步骤
1.开启排风扇，保持室内通风，防止燃气泄漏造成对人员的危害。
2.起动压缩空气泵，直至压气机停止工作，保证储气罐有足够的空气量。
3.打开空气(进气)总阀，按要求设定预混空气定值器压力(定值器已预先调整好，勿需学生调整)。
4.开启液化石油气开关阀，使燃气管充满石油气，然后打开燃气(进气)总阀。
100
9
20
12
100
3
24
100
13.2
50
22.8
200
4
30
150
化学火焰传递实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解火焰传递的基本原理和过程。
2. 掌握火焰传递实验的操作方法。
3. 分析火焰传递过程中各因素的影响。
4. 验证质量守恒定律在火焰传递实验中的适用性。
二、实验原理火焰传递实验是研究火焰在燃烧过程中传递能量的现象。
实验过程中，将燃料燃烧产生的热量传递给其他物质，使其温度升高或发生燃烧。
根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量保持不变。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：蜡烛、酒精灯、酒精、澄清石灰水、玻璃棒、镊子、烧杯、水、硫磺、磷、铁丝等。
2. 实验仪器：酒精灯、酒精灯架、石棉网、烧杯、玻璃棒、量筒、温度计、秒表、天平等。
四、实验步骤1. 点燃蜡烛，观察火焰颜色、形状、温度等特征。
2. 将烧杯置于酒精灯火焰上方，观察烧杯内壁温度变化，记录数据。
3. 将蜡烛火焰吹灭，用玻璃棒蘸取少量酒精，将酒精滴在烧杯内壁，观察酒精燃烧现象。
4. 将烧杯置于酒精灯火焰上方，用玻璃棒蘸取少量澄清石灰水，将澄清石灰水滴在烧杯内壁，观察石灰水的变化。
5. 分别将硫磺、磷、铁丝等物质置于酒精灯火焰上方，观察其燃烧现象，并记录实验数据。
6. 重复以上实验，分析不同因素对火焰传递的影响。
五、实验现象1. 蜡烛燃烧时，火焰分为外焰、内焰和焰心，外焰温度最高。
2. 烧杯置于酒精灯火焰上方，烧杯内壁温度逐渐升高。
3. 酒精滴在烧杯内壁，酒精燃烧，火焰颜色与蜡烛火焰相似。
4. 澄清石灰水滴在烧杯内壁，石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳。
5. 硫磺、磷、铁丝等物质置于酒精灯火焰上方，分别发生燃烧现象，并产生不同的气体。
六、实验数据分析1. 通过实验数据，分析火焰传递过程中温度变化、燃烧现象等因素的影响。
2. 比较不同物质在火焰传递实验中的燃烧现象，分析其燃烧原理。
3. 验证质量守恒定律在火焰传递实验中的适用性。
七、实验结论1. 火焰传递实验验证了质量守恒定律在燃烧过程中的适用性。
2. 火焰传递过程中，温度越高，物质燃烧越剧烈。
实验二、 本生灯之使用法一、实验目的瞭解本生灯灯焰的温度分布,ppt实用资料
3.0 分
3.5 分
4.0 分
4.5 分
5.0 分
在鐵架與本生燈燈口對齊位置用粉筆畫一刻度，
徐徐攪拌燒杯內的水。 3
徐徐攪拌燒杯內的水。
一刻度，作為鐵環固定位置。
以量筒取100mL冷水倒入5燒杯，插入溫度計量測
在鐵架與本生燈燈口對齊位置用粉筆畫一刻度，
以水溫為縱座標，時間為橫座標在方格紙上作圖。
生瞭燈解置 本鐵生環燈下燈加焰熱的之溫，度同分7時佈開，始找計得時最，理並想以的溫加計熱區域。
11 cm
以水溫為縱座標，時間為橫座標在方格紙上作圖。
120
100
80
3 cm
6 0 溫 度 T(oC )
9 cm 7 cm
40
5 cm
20
0
0
2
46Biblioteka 時 間 t(m in )燈口與鐵環不同距離其加熱時間對溫度變化之圖形
(100 mL)，直尺。
13
15
1.將所得數據，以水溫為縱座標，時間為橫座標在方 格紙上作加熱曲線圖(或由Excell作圖)，並求各加熱曲 線的斜率。
實驗結果
0 0. 1. 1. 2.0 2. 3. 3. 4. 4. 5. 加熱速
時 分5 0 5 分5 0 5 0 5 0 率
距
間
分分分
分 分 分 分 分 分 =ΔT/Δt
離
100mL水之溫度（℃）
3 cm
33 38 45 56 57 63 68 74 80 85 11.53
1
5 cm
38 46 54 61 69 76 82 87 92 96 11.80
7 cm
37 43 52 59 65 72 78 85 90 95 13.42
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。
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。
消防燃烧学实验指导书修改
消防燃烧学试验指导书h2 +r 2πr2 h2 +r2g0πr2 h2 +r2试验一燃气法向火焰传播速度〔验证〕一、试验目的1.火焰传播速度〔又称燃烧速度〕是燃气燃烧的重要特征之一。
它影响火焰的稳定性，是燃气燃烧器和燃烧设备的主要依据，也是判定燃气互换性的根本参数。
2.本试验承受本生火焰法测定燃气的法向火焰传播速度，要求把握测定原理、测定方法，了解测定的操作过程和所需的仪器设备。
二、试验原理火焰前沿面沿其法线方向朝邻近未燃气体移动速度称作法向火焰传播速度。
法向火焰传播速度仅与可燃混合气体的物理化学性质有关，打算法向火焰传播速度值的根本量有：燃气成分、可燃混合气体的预热温度以及燃气与氧化剂混合浓度。
利用本生火焰法测定法向火焰传播速度是一种应用广泛而且较为完善的方法。
本生火焰有内焰和外焰两局部组成。
当燃烧稳定时，内焰是静止火焰的焰面，焰面上任意点的法向火焰传播速度 Sn 与该点的气流速度对焰面的法向重量 Vn 相等。
因此，测出 Vn 即可得到 Sn。
实际上内焰并非是一个几何正锥体，焰面各点上的 Sn 也并不相等。
但为了得到比较简洁的计算公式，可假定焰面上 Sn 值不变，内焰为几何正锥体则有：S =Vn n=V cosφ〔1〕cosφ=r〔2〕V =L L +L=g a 〔3〕Sn =πr 2L +Lg aπr 2=L (1+αV )〔4〕其中： L：混合气体流量；h:火焰高度；r：管口半径； Lg：燃气流量；消防燃烧学试验指导书La：空气流量；α：一次空气系数；V ：理论空气需要量三、试验仪器燃烧管：用来混合燃气和空气，并使燃气在管口处燃烧。
湿式气体流量计：2 台，分别测定燃气和空气流量；空气泵：供给燃烧所需得空气；卡尺：用于测定燃烧管得管口内径；测定仪：放大倍数 12X,有效工作距离 1－4m，最小读数值 0.02mm。
四、测量系统燃气与空气分别经过湿式气体流量计进入燃烧管，依据燃气与空气的流量以及燃气的理论空气量可以算出一次空气系数α，可调整空气阀或燃气阀得到不同得α值。
实验二 火焰温度测定指导书.doc
实验二火焰温度测定指导书一、实验目的1.进一步认识辐射原理在工程实际中的运用。
2.了解光学高温计的测温原理及性能。
3.掌握光学高温计的正确使用方法。
二、实验原理光学高温计是目前使用得非常广泛的一种非接触式温度计。
它的测温原理是基于物体受热后发光与温度的关系。
一般说来，当物体的温度升高到一定程度后都有发光现象，而且温度越高，发出的光越亮。
这是由于物体的温度越高，发出的光的短波部分越多，而可见光短波部分比长波部分亮，所以物体在高温时比低温时亮。
物体的亮度和它的辐射力成正比，即：处B\=KE、=Ke疽e "T(1)式中B,——物体的单色亮度，W / (sr • m3)；E.——物体的单色辐射力，W / m3；K -- 比例系数，1 / sr。
由于初和温度有关，所以受热物体的亮度可以反映其温度的高低。
但是由于各类物体的黑度e值不相同，所以即使它们的亮度相同，它们的温度也可能是不相同的。
为了解决这个问题，首先需要引入亮度温度的概念。
亮度温度的定义是：当物体在辐射波长』、温度为，时的亮度初和黑体在辐射波长为』、温度为A时的亮度目』相等，则称我为该物体在波长为』时的亮度温度。
由于C2Ke ,C,^r'e AT = KC,^e 2r' (2)化简后得到Co 、AT S In + C2所以只要测出被测物体的亮度温度八，且物体的黑度，，已知时，就可以用式(3)计算出物体的真实温度兀假如被测物体为黑体，则e、=1, T=Ts。
由于一般物体满足(A Tsln f x+G)<G (4)所以测出的物体亮度温度总是低于物体的真实温度。
光学高温计全称叫单色灯丝隐灭式光学高温计。
一般用于测量物体亮度温度的光学高温计的结构如图1所示。
物镜1和目镜2都可以沿轴向移动。
调节目镜的位置，使从目镜中看去可以清晰地看到灯丝4。
调节物镜1的位置，使在灯丝平面上能清晰地看到被测物体的像。
目镜前放着红色滤光片3。
灯丝和变阻器6、毫安计8和电源串联。
燃烧学实验指导书
燃烧学及燃烧理论实验指导书一、实验目的1、了解气体燃料着火与燃烧的基本要素2、了解不同过量空气系数下气体火焰的特性3、了解脱火及回火现象4、掌握气体火焰传播速度的测量方法二、实验原理气体火焰是指燃气与空气的混合物燃烧时的反应带。
火焰锋面是指混合气体的成分、温度发生急剧变化的区域。
1、气体燃料着火与燃烧的基本要素有：燃料气体、助燃的氧气及一定的温度。
通过隔绝空气熄灭火焰来证明氧气的助燃是必不可少的。
利用室温孔板的导热降低火焰温度使火焰熄灭；以及利用高温金属点燃混合气体来证明温度是着火与燃烧的基本要素之一。
2、通过调节空气侧及燃气侧的调节阀门，可改变火焰的长短和预混空气的过量空气系数，了解不同空气过量系数下气体火焰的特性。
3、通过调节空气侧及燃气侧的调节阀门，在一次过量空气系数α≈1附近，观察脱火及回火现象。
1）、在混合气体从喷嘴流出、火焰正常燃烧时，气体流速在火焰锋面法向的分速度等于气体火焰传播速度。
在一定范围内，适当地调大与调小混合气体的流速，可发现火焰的高度也会随之变化，保持气体火焰传播速度等于气体流速在火焰锋面法向的分速度，可见火焰具有一定的自稳能力。
当超出其稳定能力范围后，就会发生脱火与回火现象；2）、当喷嘴混合气体流速在火焰锋面法向的分速度大于气体火焰传播速度时，火焰将无法稳定在石英玻璃管喷嘴位置而向上移动，随之熄灭，该现象称为脱火现象，也称为吹熄；3）、当喷嘴混合气体流速小于气体火焰传播速度时，火焰锋面将会向喷嘴内部移动，该现象称为回火现象。
当火焰锋面回火至铜质本生灯体时，由于铜具有良好的导热性以及一定的热容量(本生灯体壁厚较大)，使得火焰锋面进入本生灯体不远，即由于温度过低而熄灭，该现象称为淬熄现象。
4、气体火焰传播速度的测量火焰传播速度是指火焰锋面沿其法线方向朝临近未燃气体移动的速度。
气体火焰的传播速度与混合气体的流态有关。
1）、气体火焰传播的方式层流火焰传播速度(正常火焰传播速度)：未燃气体的着火，依靠已燃气体向未燃气体导热(传热)。
层流火焰传递速度测定
某些碳氢燃料与空气形成的混合气在层流状态下的 火焰传播速度： 燃料品种 可达到的最高火焰传播速度，cm／s 氢 315 乙炔 170 甲烷 33.8 乙烯 68.3 丙烯 43.8 苯 40.7
试验目的
用本生灯法在不同一次空气系数下测量天然气空气混和物的层 流火焰传播速度值。
空气系数
• 在我国及前苏联等国，通过的可燃混合器成分指标是过量空气系 数，常用符号α表示。 • α=燃烧1kg 燃料所实际供给的空气质量/完全燃烧1kg 燃料所需 的理论空气质量 • α＞１,空气过剩；α<1，燃烧不充分。
层流火焰传递速度测定
层流火焰传递速度测定
火焰传播速度：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，是研究火焰稳定性的重要数据之一。其值高 低取决于可燃混合气本身的性质、压力、温度、过量空气系数、 可燃混合气流动状况(层流或湍流)以及周围散热条件等。当压力 和温度升高、过量空气系数接近于1，或流动状况为湍流时，都有 助于提高火焰传播速度。火焰传播速度实质上表示了单位时间内 在火焰前锋单位面积上所烧掉的可燃混合气数量。为了提高燃烧 设备的燃烧热强度(以减小燃烧设备的尺寸)，必须尽可能提高火 焰传播速度。
转子流量计
天然气
湿式流量计
混合气 本生灯 垂高仪
风机
调节阀 湿式流量计
稳压箱
实验步骤与结果记录
1. 启动风机，调节风量，使本生灯出口流量约为 0.6m/s。并读出空气流量。 2. 由以上空气流量粗略估算出空气系数为0.8、0.9、 1.0、1.1、1.2的天然气流量。 3. 开启天然气阀，按上述5种情况调整天然气流量。 4. 待每一工况稳定后，有湿式流量计计测出天燃气、 空气的体积流量（空气5升，天然气1升的时间）， 由垂高仪测出火焰内锥高度。 5. 记录室温，计算Sn。 6. 结果记录，P67。
解释用本生灯法测试层流火焰传播速度的机理
解释用本生灯法测试层流火焰传播速度的机理本生灯法是一种常用于测试层流火焰传播速度的实验方法。
其基本原理是通过观察火焰在可燃气体中的传播速度，来确定可燃气体的燃烧特性。
在本生灯法中，可燃气体通过本生灯的喷嘴喷出，形成一个层流火焰。
火焰的传播速度可以通过测量火焰前锋在可燃气体中的移动速度来确定。
具体来说，本生灯法通常包括以下步骤：
1. 准备可燃气体和本生灯：选择需要测试的可燃气体，并将其装入实验装置中。
本生灯通常由一个喷嘴和一个储气罐组成，可以通过调节储气罐的压力来控制可燃气体的流量。
2. 点燃本生灯：将本生灯的喷嘴对准可燃气体，点燃本生灯，形成一个层流火焰。
3. 观察火焰传播速度：通过观察火焰前锋在可燃气体中的移动速度，可以确定火焰的传播速度。
在本生灯法中，火焰的传播速度取决于可燃气体的性质、压力、温度和流量等因素。
通过改变这些因素，可以研究不同条件下火焰传播速度的变化规律，从而深入了解可燃气体的燃烧特性。
本生灯法是一种实验室方法，需要在安全的条件下进行操作。
在实验过程中，应该遵循相关的安全规定，确保实验人员的安全。
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RQYY- 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
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
u 0 u s sin
式中： u s －混合气的流速（ cm/s ）；
α－
u
1000
q v
r r
2
h
2
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 ）
u 0 的计算式。
在我们的实验中，可燃混合气体的流量 q v 是用浮子流量计分别测定燃气与空气的单位体 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。
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、浮 子气体流量计、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。
如图 2 所示。
五、实验步骤
3
0.56 m 3/h ，表压为 0.35 kPa 。
3、使用点火枪在本生灯管口点燃预混气体。
由以上燃气流量，粗略估算出一次空
1、启动旋涡气泵，调节风量使空气流量约为
气系数n 约为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2时的空气流量（可取0.6、0.56、0.52、
0.48、0.44 m3/h）。
4、缓慢调节空气流量，使空气消耗系数1=1。
当火焰稳定后，观察火焰外形、颜
色，记录燃气与空气的体积流量和压力，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内锥顶部间的距离）。
为减少测量误差，对每种情况最好测三次，然后取平均值。
5、选择n 为0.8、0.9、1.1、1.2 时的空气流量进行相同的实验操作。
6、记录室温和当前大气压力。
7、关闭甲烷和压缩空气阀门。
8、实验结束。
六、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（为20℃，101325Pa 时的值）换算成实验条件下喷管内的流量值，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，并求出空气消耗系数。
2．计算出火焰传播速度u0，将有关数据填入表内。
七、实验报告要求
1、填入记录数据并计算
喷管口半径：cm 室温：℃ 当地大气压：kPa
2、思考题
（1）为什么用本生灯装置可用来测量层流燃烧速度？
（2）应选定Bensun 火焰的哪个面为火焰前沿面？为什么？
（3）数据整理后，画出层流火焰传播速度随空气消耗系数变化的u0～n 曲线图。
3、数据误差分析并加以说明。
附录
不同浓度下的甲烷层流火焰传播速度实验值（参考）
液化石油气知识（来源于网上）
液化石油气是炼油厂在进行原油催化裂解与热裂解时所得到的副产品。
催化裂解气的主要成份如下（%）：氢气5～6、甲烷10、乙烷3～5、乙烯3、丙烷16～20、丙烯6～11、丁烷42～46、丁烯5～6，含5 个碳原子以上的烃类5～12。
这些碳氢化合物都容易液化，将它们压缩到只占原体积的1/250 ～l/33 ，贮存于耐高压的钢罐中，使用时拧开液化气罐的阀门，可燃性的碳氢化合物气体就会通过管道进入燃烧器。
点燃后形成淡蓝色火焰，燃烧过程中产生大量热（发热值约为92100kJ/m3 ～121400kJ/m3 ）。
并可根据需要，调整火力，使用起来既方便又卫生。
液化石油气虽然使用方便，但也有不安全的隐患。
万一管道漏气或阀门未关严，液化石油气向室内扩散，当含量达到爆炸极限（1.7%～10%）时，遇到火星或电火花就会发生爆炸。
为了提醒人们及时发现液化气是否泄漏，加工厂常向液化气中混入少量有恶臭味的硫醇或硫醚类化合物。
一旦有液化气泄漏，立即闻到这种气味。
而采取应急措施。
取实验用液化石油气成份为：
H2 5；CH4 10；C2H6 4；C2H4 3；C3H8 20；C3H6 7；C4H10 45；C4H8 6 据此计算理论空气需要量
L0=4.76[1/2H2+2CH4+3.5C2H6+3C2H4+5C3H8+4.5C3H6+6.5C4H10+6C4H8] ×10-2
=4.76[2.5+20+14+9+100+31.5+292.5+36]/100
33
=24.06 m3/m3。