钝体稳焰实验

钝体稳焰实验报告城环学院

建环二班

林雨生

20086499火焰的稳定性是确定燃具负荷调节范围的重要依据。对任何一种燃烧器，如果能在超过额定负荷的某值和低于额定负荷的某值都正常运行，即不脱火，不回火，达到稳定燃烧，则称该燃具在该区间是可调的。要实现燃具负荷的可调，就须对实现火焰的稳定性中的燃烧平衡、火焰的内部结构，本生灯火焰的双层特性结构，燃气的性质与华自数、燃气组分和流态的相互作用与影响加以严格的讨论。实验目的：1、观察本生灯的火焰结构、颜色、高度等。2、观察气流速度对本生灯火焰的影响。3、观察钝体火焰现象。实验原理：1、部分预混式燃烧的机理燃气与部分燃烧所需的空气量预先混合的燃烧称为部分预混式燃烧：且0<a1<1。如图5-15所示的本生火焰就是部分预混层流火焰的一个典型例子。从图中看出，本生火焰由内锥和外锥组成。内锥由燃气与一次空气混合物的燃烧所形成，其燃烧过程处于动力区内。外锥是尚未燃烧的燃气从周围空气中获得氧气燃烧所形成，燃烧过程处于扩散区内。当其内锥表面各点上的气流速度V在锥体母线的法线上的分量V与该点的法向火焰传播速度S。相等时，则内锥形状非常稳定，轮廓清晰，呈明亮的蓝色锥体。又由于一次空气量小于燃烧听需的空气量，因此在蓝色锥体上仅仅进行一部分燃烧过程。所生成的中间产物将穿过内锥焰面，在其外部按扩散方式与空气混合而燃烧：且一次空气系数越小，则外锥焰就越大。2、部分预混合紊流火焰的稳定性由于预混紊流火焰比层流火焰明显缩短，焰面由光滑变为皱曲，其火焰结构如图5-17所示。当紊动尺度很大时，焰面将强烈扰动，工作的稳定区可能全部消失，或者变得很窄。要使燃烧器正常工作只有采用人为的稳焰方法，常采用辅助火焰作点火源来防止脱火，如图5-18所示。当燃气一空气混合物从燃烧器的火孔1流出时，有部分混合物经小孔2流向环形缝3，在那里形成一圈稳定的火焰而不会发生脱火；还可用钝体来实现热烟气的回流而达到稳焰的目的。

燃烬区r燃烬区r-ATr幣面-IiV"AJi焰暮iT1iK紊流火焰A-FWJii：a部分预混式燃烧由于预混了部分空气，所以燃烧温度和燃烧的完全程度有所提高；当选取适宜的一次空气系数时，燃烧过程仍属稳定，且一次空气系数越大，燃烧的稳定范围就越小。4、钝体稳焰的原理钝体可以对混合气体形成一定阻挡，从而使部分已燃高温燃烧产物产生回流运动(即与来流方向相反)作为具有自动补偿能力的持续点火源，以不断点燃新鲜未燃的可燃混合物，从而达到稳定火焰的目的。实验仪器：本生灯鼓风机阀门天然气打开鼓风机以及阀门，使空气与天然气混合。点燃本生灯，逐渐调大阀门，使进入本生灯内的气流速度增大，观察本生灯火焰的变化情况。火焰熄灭后将阀门调至最小。在本生灯上面放上一个钝体，点燃火焰，逐渐调大阀门，观察本生灯的火焰变化及稳焰现象。火焰熄灭后，及时关闭阀门。熄灭本生灯，关闭鼓风机及阀门，检查设备是否已全部关闭，保证天然气没有泄露。实验现象：点燃混合气体后，观察本生灯火焰，可以发现，刚开始，火焰的高度不高，而且时高时低，火焰整体呈现黄色，并没有明显的内外焰之分，或者说内焰不明显；调节阀门使吹入的空气增多时，可以发现火焰高度变高，而且有了内外焰之分，但火焰仍是时高时低，且变化较为剧烈。随着空气通入量的增多，火焰的高度越来越高，外焰呈现为黄色，内焰呈现为淡蓝色。当调节阀门使得空气通入量为某一个量的时候，火焰发生了变化，外焰的黄色逐渐被淡蓝色取代，内焰为较深的蓝色，同时火焰高度有所下降，而且可以清楚地听到混合气体燃烧的呼呼声。此时逐渐调大阀门，可以发现火焰的高度逐渐降低，但火焰较为稳定，不会时高时低。当空气通入量增大至某一个量的时候，火焰消失。在本生灯上方加一个钝体之后，点燃混合气体，此时观察火焰的状态，发现，火焰燃烧相对于不加钝体时稳定一些，但火焰仍会时高时低，火焰呈现黄色，无明显的内焰。调大阀门可以观察到，火焰高度上升，淡蓝色的内焰逐渐产生。当阀门调节至某个量时，火焰整体呈现蓝色，内焰颜色较深，但是火焰更加稳定了。继续调大阀门，可以观察到火焰的高度逐渐降低，当低至某个高度时，火焰有熄灭的迹象，但是因为有钝体的存在，火焰仍然存在，且比较稳定。出现钝体稳焰后，若将钝体取下可以发现火焰熄灭，若此时用火机点燃混合气体，气体不会燃烧，但是将钝体放上去之后，再点燃混合气体，有火焰产生，而且是淡蓝色的火焰。现象分析：(1)刚开始点燃本生灯，因为空气的通入量较少，混合气体的流速整体较为缓慢，因而大部分天然气可以充分燃烧，故火焰整体呈现黄色，当通入的空气量逐渐增大时，空气的速度变大，使得火焰内部天然气无法充分燃烧，因而呈现出淡蓝色的内焰，而外焰因为与空气接触充分，因而可以充分燃烧，所以外焰为黄色。当空气速度过大时，无论是内外的天然气都因为速度过大，无法充分燃烧，呈现蓝色，随着通入的空气量的逐渐增大，天然气越来越无法充分燃烧，故火焰高度会逐渐降低，直至熄灭。(2)加入了钝体，钝体对混合气体有了一定的阻挡作用，因而可以在钝体后方形成一个较为稳定的区域，从而使混合气体得到一定的燃烧，这就可以使火焰较为稳定，所以在同样的条件下，没有钝体不会产生火焰，有了钝体便可以产生火焰。实验小结：经过本次实验，我对于本生灯的燃烧原