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气体燃料火焰的传播

添加时间:2017/9/5 14:53:10 浏览次数:392

       工程上最常用的使可燃混合物着火的方法,不是通过缓慢氧化反应使混合物整体自发着火,而是在可燃混合物中引入外加能源,使可燃混合物的局部先行着火,然后着火部分向未燃部分输送热量及活性粒子 ,使之相继着火燃烧。 此即所谓火焰传播 。

       实际中提出的很多同題均涉及火焰传播问题 。 例如,控制和预防充满可燃混合气体的矿井和坑道中的爆炸;为了在密封容器中,如汽油机的汽缸中,获得高速而又能控制的燃烧速度;在伴随有流动时燃烧工况中,如在冲压发动机、加热设备燃烧室中火焰的稳定问题.

       随着可燃混气供给条件的不同,在气流中火焰可能是静止的,也可能是在静止的或缓慢流动的气体中、火焰锋面向未燃气流方向传播。因为一个正在传播的火焰,实际上是化学反应波在气流中的运动,要了解这样一个复杂的问题,需要具备流体力学、工程热力学、传热传质学、物理化学甚至数学方面的系统知识。 这既是上述学科的具体综合应用,同时在火焰传播理论研究的进展中,也对上述学科的发展有一定的促进作用 。

       当可燃混合物处于静止状态或层流运动状态时,如在-一个直径一定的管子里,可燃混气着火部分向未燃部分导热和扩散活性粒子,火焰锋面不断向来燃部分推进,使其完成着火过程,这称为层流火焰传播 。 这时管壁的散热对火焰传播有较大的影响,管径的大小对层流火焰传播影响显著。而后面将要定义的层流火焰传播速度,则只取决于可燃混合物的物理化学性质 。

       当火焰传播过程中可燃混气处于湍流状态时,热量和活性粒子的传输就会大大加强·因而加快了火焰的传播,此为湍流火焰传播。湍流火焰传播速度不仅与可燃混合气体的物理化学性质有关,还与气流的湍动程度有关 。

       还有一类火焰传播,由于可燃气体的绝热压缩而形成冲击波,其局部压力和温度都很高,火焰传播速度更是比层流或湍流火,好,传播速度大得多。这种传播方式称为爆震或爆轰 。它不依赖于热量和活性粒子的V散,因为爆震波的速度比熱量和活性粒子输运的速度大得多 。 爆震现象在锅炉燃烧室中很少发生,本书不作详细介绍。

       工程中的火焰传播基本上不是层流火焰传播,而是处于湍流状态的。但由于层流火焰传播是火焰传播理论的基础,又是可燃混合物的基本物理性质,原理也相对地较为筒单,因此先着重分析层流火焰传播理论,然后将这些概念推广到更具有实际意义的湍流火焰中去。