燃烧学 第五章 气体燃料的燃烧

燃烧学第5章气体燃料的燃烧本章内容综述一、自燃的分类二、绝热条件下的自燃过程可燃气体混合物在反响过程中的释热率〔产热率〕可用下式表示式中：QI——燃烧过程的释热率，kJ/(s·m3)Q1——单位摩尔数燃料的燃烧热，kJ/molv——燃烧的化学反响速度，mol/(s·m3)C——反响物浓度，mol/m3t——反响时间，s二、绝热条件下的自燃过程稳定条件下，QI=QII，即：二、绝热条件下的自燃过程对上式进行积分，得到：二、绝热条件下的自燃过程可燃气体混合物在反响过程中的释热率〔产热率〕可用下式表示式中，Q1——可燃气体混合物的热值，kJ/mol可燃气体吸收热量而升温，单位时间单位容积内吸收的热量为：kJ/m3·skJ/m3·s二、绝热条件下的自燃过程自燃过程中，反响物浓度、反响温度、反响速度和反响时间的关系可用以以下图表示：TvCti三、非绝热条件下的自燃过程单位时间、单位体积内释放的热量单位时间、单位容积内散热损失量式中：a——放热系数S——外表积V——系统容积三、非绝热条件下的自燃过程TQI释热率曲线TQII散热率曲线三、非绝热条件下的自燃过程一般情况下，释热率曲线和散热率曲线有两个交点，A点和B点。A点稳定。当外界有微小扰动时，例如T￪，散热>释热，T￬，回到A点;当T￬，散热<释热，T￪，回到A点。B点不稳定。轻微扰动将使B点失去平衡。TaTcTbABCT0cQT三、非绝热条件下的自燃过程c点是曲线qg与ql的切点，因此可得自燃的临界条件三、非绝热条件下的自燃过程三、非绝热条件下的自燃过程按泰勒级数展开指数项

三、非绝热条件下的自燃过程假定预混气体为理想气体

三、非绝热条件下的自燃过程图5-9自燃条件下温度与压力的关系临界压力——温度一定压力下着火温度——成分增加释热量QI增加燃料浓度增加燃料压力增加燃料发热量增加燃料活性QTQI’QI’’QII’’QII’C’’C’T0c’T0c’’环境温度QTQIQII1CT0cABT0bT0aT02T01T03QII2QII3比外表积和散热系数燃料粒径的大小燃烧区周围的散热条件QII3TQIQII1CT0cAB1T0b1T0aT01QII2T0b2B2Q5.2预混可燃气体的点燃理论一、什么是点燃二、点燃机理炽热物体对预混可燃气体的影响热球T预混可燃气体TwxTT-Tw之间温差带来的温升预混气燃烧带来的温升二、点燃机理对于不可燃气体，当有炽热物体靠近时，只带来边界处温升，没有燃烧放热带来的温升对于可燃气体，当有炽热物体靠近时，既有温差带来的温升，又有燃烧带来的温升靠近壁面处，T=Tw，反响快，放热多，∆T高；远离壁面处，传热少，温升小温度低，燃烧反响慢，温升小二、点燃机理TxTxTx三、热物体外表附近温度浓度分析热物体外表附近，预混气温度浓度分析条件稳定工况定义相对混度：f=c/r(预混气产物浓度/预混气密度〕xTxdxfT三、热物体外表附近温度浓度分析假设：稳定状态下，微元体dx的传热与反响处于稳定状态此时，存在物质平衡GI=GII式中，GII——散热量 GI——化学反响量那么三、热物体外表附近温度浓度分析同时，存在热平衡QI=QII式中：QI——单位距离导热量，主要是传导热 QII——化学反响放热量整理后得到三、热物体外表附近温度浓度分析一般情况下，热扩散系数〔导热系数〕近似等于物质扩散系数，那么：积分，并代入边界条件x=+∞，T=T0，f=f0同时考虑理论燃烧温度Ta与Q1的关系Q1C0=Cpr0

(Ta-T0)得到三、热物体外表附近温度浓度分析代入积分式可见，点燃条件与以下因素有关：气体的物理性质〔决定Ta〕气体燃料的浓度〔决定Ta〕周围环境温度〔决定T0〕点燃物质能量〔决定f〕四、点燃热力理论在点燃临界状态下，可燃气体层中的温度和浓度分布应满足下述条件：四、点燃热力理论四、点燃热力理论四、点燃热力理论四、点燃热力理论四、点燃热力理论五、可燃界限五、可燃界限六、影响可燃极限的因素六、影响可燃极限的因素2、流速的影响六、影响可燃极限的因素3.可燃混合物初温的影响六、影响可燃极限的因素4.掺入其它物质的影响一、层流燃烧的主要内容生成物未燃物unv为平均化学反应速度F三、泽尔多维奇，弗兰克一卡门涅茨基和谢苗诺夫理论三、泽尔多维奇，弗兰克一卡门涅茨基和谢苗诺夫理论三、泽尔多维奇，弗兰克一卡门涅茨基和谢苗诺夫理论三、泽尔多维奇，弗兰克一卡门涅茨基和谢苗诺夫理论三、泽尔多维奇，弗兰克一卡门涅茨基和谢苗诺夫理论三、泽尔多维奇，弗兰克一卡门涅茨基和谢苗诺夫理论unT0CH4C2H4unTaCH4C2H4压力a1/p；rp；vpnunpn/2-1n——反响级数，通常为1~2unaa=1unpr0unpunnc炔烃烯烃烷烃加惰性气体燃料量un加可燃物unCO+空气dndTFdndTunuTwFF对于管内流动因此有人认为：稳定情况下uTS=unS’即uT=unS’/S只要求出S’/S即可求出uThSS’uThlluT/unRe×1032.351051层流小尺度湍流大尺度湍流一、强化燃烧的途径一、