(完整word版)天津城建大学燃气燃烧应用重点

实验证明：球体临界温度与下列变量有关：球体尺寸、球体催化特性、与介质的相对速度、可燃混合物的热力和化学动力特性；

实验证明：热球直径越小或相对气流速度越高时，临界点火温度也越高；扁平火焰温度场随时间的变化成成正态分布，厚度小于某一临界尺寸时，温度场不断衰减，最终火焰熄灭；

小火焰引发点火的可能性取决于特性参数：可燃混合物组成、点火火焰与混合物之间的接触时间、火焰的尺寸和温度，以及混合强烈程度。实验证明：扁平点火火焰的临界厚度是火焰稳定传播时焰面厚度的两倍

同向平行气流中射流的扩张角、轴心速度的衰减，射流核心区的长度等都与射流速度和外围平行气流速度的速度梯度有关；必须确定混合过程与喷嘴结构系数（孔口形状、尺寸等）及流体动力参数的关系；射流以一定角度相交，经过相互撞击和混合后，形成一股合成的汇合流,最初其垂直截面上射流尺寸有压扁现象，待互撞射流混合后，总射流又以一定扩张角继续流动。在水平截面上则可发现射流变得很宽。射流交角越大，水平截面上射流变得越宽；相交射流截面变形后，其边界比自由射流的边界宽；交角越大，射流变形越大，混合也越强烈，能量撞击损失越大，射流衰减越快，射程越短；变形最大的区域是在相交区附近，离这区域一定距离后，射流不再变形，而只是沿途扩展；当交角一定时，随着动量比M的增大，则汇合流变形越大，混合越强烈；当M一定时，交角越大，主变形率越大，过渡段越长。当M=1时，出现最大变形率。

3. 旋转射流产生方法

（1）使全部气流或一部分气流切向进入

（2）设置导流叶片

（3）采用旋转的机械装置

①对速度场的影响

旋流数S增加---轴向速度衰减加快，射流扩展角增大；射流轴向反压梯度极大；卷吸量增加，射流速度衰减和浓度衰减快；回流区的长度和宽度都增加。

第四章燃气燃烧的火焰传播

，要保持火焰稳定，必须满足火焰传播速度等于气流速度的余弦即法向分速度的条件，

★火焰层厚度：与导温系数成正比，与火焰传播速度成反比

层流火焰传播速度Sn与导温系数a的平方根成正比，与化学反应时间的平方根成反比。Sn为常数

测定

火焰传播的理论只能是提供火焰传播速度的定性的结果, 而火焰传播速度必须通过实验来确定。

火焰传播速度与管径的关系很大

管径较小:散热明显，火焰传播速度较小；管径较大:散热影响较小，火焰传播速度上升管径越大，焰面越弯曲，测量值偏离Sn

★管子法（静力法）的优点：直观性强缺点：测定值受管径的影响很大。

本生灯法（动力法）的特点：各处的Sn不一致如果测平均值非常简单，但要精确测量并不简单。

•紊流火焰传播速度明显大于层流原因：（1）紊流脉动使火焰变形，火焰面积增加；（2）紊流脉动增加了热量和活性中心的传播速度；（3）紊流脉动加快了已燃气体和未燃气体的混合，缩短混合时间，提高燃烧速度

第五章燃气燃烧方法

•火焰锥顶与喷口之间的距离称为火焰长度或火焰高度。•对于层流扩散火焰，其火焰高度与燃气流量（气流速度）成正比，当燃气流量不变时，与速度无关，而仅与气体的扩散系数成反比。

层流扩散火焰向紊流扩散火焰的过渡

扩散过程由分子扩散转变为紊流扩散，燃气与空气的混合加剧、燃烧过程得到强化，燃烧速度加快，因此火焰的长度便相应缩短。随着气流扰动程度的加剧，火焰开始丧失稳定性，如果继续强化燃烧，火焰发生间断，甚至完全脱离喷口。

部分预混层流火焰

•由内焰和外焰构成。•一次空气量小于燃烧所需的全部空气量，因此在蓝色锥体上仅仅进行一部分燃烧过程。剩余的燃气在内焰面外部，按扩散方式与空气混合而燃烧。一次空气系数越小，外锥就越大。•内焰的出现是有条

件的。•若可燃气体混合物中燃气的浓度大于着火浓度上限，火焰不可能向中心传播，内焰就不会出现，而成为扩散式燃烧。

•当一次空气量不足时，由于碳氢化合物在高温下分解，形成扩散火焰就成为发光火焰；•当一次空气量较多时（’＞0.4），碳氢化合物在反应区内转化为含氧的醛、乙醇等，扩散火焰可能是透明而不发光的。

•层流时，沿管道横截面上气体的速度按抛物线分布。喷口中心气流速度最大，至管壁处降为零。

•在火焰根部，靠近壁面处气流速度逐渐减小至零，但火焰并不会传到燃烧器里去，因为该处的火焰传播速度因管壁散热也减小了。•火焰面上任一点的气流法向分速度均等于法向火焰传播速度。另一方面，该点还有一个切相分速度，使该处的质点向上移动。因此，在焰面上不断进行着下面质点对上面质点的点火。

•离开管口，气流速度会逐渐变小；而越靠近管口，则管口壁的散热作用越明显，从而使火焰传播速度降低。点火环使层流部分预混火焰根部得以稳定。随着一次空气系数的增加，混合物的脱火极限逐渐减小。

•为了使火焰稳定，应当在局部地区保持气流速度和火焰传播速度的平衡。可以从改变气流的速度着手，用流体力学的方法进行稳焰；也可以从改变火焰传播速度着手，用热力学或化学的方法进行稳焰

为了防止回火，必须尽可能使气流的速度场均匀，以保证在最低负荷下各点的气流速度都大于火焰传播速度。

1、小火孔防止回火

利用火焰不能传播的熄火距离的原理阻止火焰回火

2、冷却法防止回火

•冷却火孔以降低火孔出口的火焰传播速度，从而防止回火。

3、火道防止脱火

•火道底部的高温回流区作为点火源，使火焰能稳定燃烧

•甲烷燃烧的化学计量比9.5%。•甲烷的火焰传播浓度极限5%~15%。

25火焰的脱火、回火和光焰

(1)脱火: 燃烧强度增加，气体出口速度增大，若其大于火焰传播速度时，点火环变窄，最后点火环消失，火焰在气流下游一定距离处燃烧，称作离焰。若气流在增加，火焰熄灭，此现象称作脱火。脱火的危害：造成不完全燃烧，产生一氧化碳，浪费能源，其次易造成爆炸事故。

（2)回火: 燃烧强度降低，气体出口速度变小，若其小于火焰传播速度时，火焰缩入火孔内燃烧，此现象称作回火。回火的危害：燃具不能正常工作,易烧毁燃烧设备。

(3)光焰: 一次空气系数α减少到使燃气中的碳氢化合物析碳形成光焰的现象，称作光焰。光焰的危害：造成不完全燃烧，有烟炱生成，污染炊具。

第六章扩散式燃烧器

(

某些工业炉对燃烧器还可提出以下要求：第一、严格按要求的燃烧方式进行燃烧并建立起炉膛中需要的氧化性、还原性或中性气氛。第二、火焰特性符合工艺要求。第三、燃烧器上配备必要的自动调节和自动安全装置。

第七章大气式燃烧器(选判分析)

1.引射器的作用（1）以高能量的燃气引射低能量的空气，并使两者混合均匀；（2）在引射器的末端形成所需要的静压，以克服头部阻力损失，使火孔处气流出口速度达到必要数值；3）输送一定量的燃气，保证燃烧器达到额定热负荷。

①喷嘴作用：输送燃气，并将燃气势能转变为动能以引射空气。

喷嘴结构形式分：固定喷嘴和可调喷嘴两种。

固定喷嘴特点：加工简单，造价低廉,只适用于一种燃气