燃烧与燃烧室-试卷答案

北京航空航天大学

2006－2007 学年第二学期期末

《燃烧与燃烧室》

考试卷(120分钟)

班级______________学号 _________

姓名______________成绩 _________

2007年7月日

班号学号姓名成绩

《燃烧与燃烧室》期末考试卷（120分钟）

注意事项：1、本试卷为闭卷，随身不得携带任何书本；

2、可准备计算器

题目：

一、填空题……………………………………………………………( 50 分)

二、概念题……………………………………………………………( 22 分)

三、分析题……………………………………………………………( 28 分)

一．填空题（50分，每空1分）

1．在燃烧物理学中有四种守恒方程，即总质量守恒、动量守恒、能量守恒及组分守恒方程。

Zeldovich 变换的目的是从表观上消掉方程的源项，而广义Reynolds比拟的目的是使动量守恒方程，能量守恒方程，组分守恒方程具有相同的形式，从而无量纲温度，无量纲速度和无量纲浓度的分布相同。

2．采用JANAF表时，其标准状态是指压力为0.1013MPa，温度为25℃的状态。

3．理论燃烧温度越高，说明燃料热值越大，或反应物预热温度越大，或余气系数越接近

1 ，或空气的含氧量越大

4． 油气比f 、余气系数a 与理论空气量L 之间满足f*a*L=1

5． 甲烷在常温常压空气中的理论燃烧温度约为2300K ，不考虑离解时的火焰温度比考虑离解时的要高，用纯氧作助燃剂时火焰温度要高，大约高3500K

6． 若用一条直线来表示Arrhenius 公式，则横坐标与纵坐标分别是1/T 和lnk

7． 在温度改变时，反应A 与反应B 相比，反应速度改变较少，则反应A 的活化能Ea 与反应B 的活化能Eb 之间的关系Ea 〈Eb

8． 一般碳氢燃料的燃烧反应级数约为 1.7～2.2 。

9． 氢气的层流火焰传播速度大约为1-3m/s,焰锋厚度越薄，说明层流火焰传播速度越大

10． 扩散火焰焰锋处的当量比等于1 11． 层流火焰高度随着体积流量增加而增加，湍流火焰高度随着喷嘴直径的增加而增加 12．

当其他条件相同时，随着旋流数的增加，火焰长度将 缩短 。 13． 在强迫对流环境下，单滴液滴的蒸发速率要比静止环境下的要大 14．

若燃料油珠的热值增加，则其外部火焰位置离油珠表面越 远 。 15． 单颗油珠在定常环境下的蒸发速率随着时间的增加而变小 16． 若环境压力升高，而其他条件不变，则可燃混气的着火温度降低 17．

常见燃料的可燃性边界大约在 0.5 到 2.5～3 之间。 18． 当环境压力增加时，燃料的可燃边界将扩展，而温度升高时，则会扩展 19． 钝体稳定器特征尺寸越大，则吹熄速度越大。而环境压力越高时，吹熄速度越大

20． 液雾尺寸一般用两种分布来衡量，分别是 积分分布 和 微分分布 。

21． 燃烧室通常采用扩压器来降低火焰筒的进口流速，以达到降低压力降，减少耗油率，增加推理的目的。

22． 测量燃烧室燃烧效率的方法有焓增燃烧效率，温升燃烧效率，燃料分析法燃烧效率。现在国际民航组织规定的燃烧效率测量方法是燃料分析法燃烧效率。

23． 航空燃气涡轮发动机的主要污染排放物是 CO ， UHC ， NOx ， Soot 。其中，Nox 是目前国际上低污染燃烧首要关心的问题。

24． 决定横向气流射流的穿透深度的无量纲准则为oh

25． 在加力燃烧室中，通常采用V 形和沙丘驻涡火焰稳定器来稳定火焰。

26． 衡量燃烧室出口温度分布品质的出口温度分布系数表达式为

4max 443ave ave ave

T T T T --，现在燃烧室该指标通常为0.25-0.35左右 二．概念题（22分）

1． 什么叫扩散燃烧？它与动力燃烧有何不同？（4分）

答：扩散燃烧：燃料与助燃剂边混合边燃烧的过程，燃烧快慢由扩散快慢决定。（1分）

动力燃烧：燃料与助燃剂先混合后然后燃烧的过程。燃烧快慢由可燃混合物的化学动力学因素决定。(1分) 差异：动力燃烧——燃烧之前混合均匀

扩散燃烧——燃烧之前不混合（2分）

2.什么是火焰传播速度？它与化学反应速度有何不同？

答：火焰传播速度是火焰沿着垂直于焰锋表面，且朝着新鲜混气方向的运动速度，它是矢量。

而化学反应速度则是单位时间内反应物的浓度的减少和生成物的增加来表示的。它是标量。

3． 什么叫Sauter 平均直径？为什么燃烧学者常用它？（64分）

答：液雾总体积除以总面积，即

3121m i i

i m i

i

i n d d SMD n d ====∑∑ (2分) 总体积反映总质量，从而反映总的发热量。而总面积反映总的蒸发快慢，从而反映总的燃烧快慢。而总发热量与燃烧快慢是燃烧者最关心的液雾燃烧的两个问题，所以燃烧学者常用它。(2分)

4． 什么是淬熄距离？它有什么实际应用？(6分)

答：淬熄距离指刚刚能够维持火焰传播的最小径向特征尺度。实际表明，该距离越小，火焰传播越困难。根据此原理，它可以作为实验分析的一个临界点。

三．分析题（28分）

1、 试绘图分析本生灯火焰锥面、顶点以及底部边缘处的火焰稳定机理。(6分) 答：

火焰锥面：usin(φ/2)=S L ，流动速度沿垂直于焰锋的速度分量与火焰传播速度S L ，相等。

顶点：顶点速度由两焰锋面的速度分量合成，跟流动速度平衡，火焰能够稳定。

底部边缘：由于流动速度大于火焰传播速度，因此在速度边界层一定能找到一点，使流动速度与火焰传播速度平衡，火焰也能够稳定。