预混气中火焰的传播理论.ppt

第一节 预混气中火焰的传播理论,一、物理模型和基本方程,（一）物理模型,1、一圆管中充满静止可燃混气，管中某处有一火源，使混气着火。,2、假定火焰从右向左传播，混气自左向右流动，流速均为u，那么火焰相对于管壁就会驻定下来。,可燃气体的燃烧,（二）基本方程,根据气体动力学理论，上述各参数应满足以下方程,（1）雨果尼特方程,（2）瑞利方程,（3）判断方程,如果给定混气的初始状态，则终态必须同时满足雨果尼特方程和瑞利方程,公式（4-2）变形,声速,两式相除,返回,二、正常火焰传播和爆轰,（一）爆轰区,1、爆轰：主要依靠冲击波（激波）的高压使未燃气受到近似绝热压缩的作用而升温着火，从而使燃烧波在未燃区中传播的现象。,2、爆轰区的特点,（1）燃烧后气体压力要增加（2）燃烧后气体密度要增加（3）燃烧波以超音速传播,2、特点：（1）燃烧后气体压力要减小或接近不变。（2）燃烧后气体密度要减小。（3）燃烧波以亚音速进行传播。,（二）正常火焰传播区,1、正常火焰传播：主要依靠导热的作用，将火焰中产生的热量传给未燃混气，使之升温并着火，从而使燃烧波在未燃气中传播的现象。,（二）正常火焰传播区,作业：P10:26、27、28、29题 第四章1题,第二节 层流预混气中正常火焰传播速度,一、火焰前沿的结构、特点及火焰传播机理,（一）火焰前沿：火焰在预混气中传播时，区分已燃区和未燃区的一层薄薄的化学反应发光区。,（二）火焰前沿的结构、特点,1、火焰前沿分为两部分：预热区、化学反应区,（1）火焰前沿接触冷混气的一面，有很大部分是用来预热冷混气的，称预热区。,（2）化学反应区：有9598%的混气发生反应。,2、存在强烈的导热和物质扩散。,返回,（三）火焰传播机理,1、热理论火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传播到新鲜冷混气中，使冷混气温度升高，化学反应加速的结果。,2、扩散理论凡燃烧都是链式反应，火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混气中扩散，使新鲜冷混气发生链锁反应的结果。,二、层流火焰传播速度马兰特简化分析,1、物理模型,如图，分为（）预热区（）反应区若区导出的热量能使未燃混气温度上升到某个着火温度Ti,火焰就能保持稳定传播，该反应区内的温度分布为线型分布,返回,2、热平衡方程,3、火焰传播速度,（1）又,结论：层流火焰传播速度与导温系数 a及化学反应速度WS的平方根成正比。,（2）又,结论：对于二级反应，火焰传播速度与压力无关,局限性：当Ti=T时，火焰传播速度为无限大，错误。,三、火焰传播速度的影响因素,1、初温影响,混气初温增加，火焰传播速度越高。,2、压力的影响,对二级反应，压力与火焰传播速度关系不大。,3、可燃气体浓度的影响,混气中可燃气与空气比值不同，Sl不同。存在一最佳比值，在此最佳比值条件下火焰传播速度最快；火焰传播存在浓度极限，混气中可燃气太少或太多，火焰均不能传播。,返回,4、惰性气体的影响,惰性气体加入量越多，火焰传播速度越小。,5、混气性质的影响,混气导热系数增加，火焰传播速度增加，热容增加，火焰传播速度下降。,四、层流火焰传播速度的测定,1、理想火焰传播速度的测定,理想层流火焰面可以看作一正锥体。,2、实际火焰传播速度,用余弦定理计算火焰传播速度,