第四章 气体燃料燃烧第一节 着火的基本概念第二节 热自燃理论第三节 链锁自燃理论第四节 强迫点燃理论一、火焰传播现象 在图4-1所示的玻璃瓶中充满可燃混合气(主要成分为CH4和空气)，用打火机点燃瓶口处可燃混合气后，可以看见在瓶颈处形成一呈蓝色薄平面的火焰，并朝瓶底方向传播。显然，这种蓝色火焰是一种发光的高温反应区，它像一个固定面一样在可燃混合气中传播。一、火焰传播现象 火焰传播过程中出现两方面的传质现象。首先，燃烧产物(CO2和水蒸气)在传热的同时，向火焰前锋前方附近的可燃混合气中扩散；其次，加热引起的气体体积膨胀，使得瓶内气体加速喷出瓶口。二正常火焰传播二正常火焰传播 对于可燃混合气中火焰的传播过程，火焰通常均为一个很狭窄的燃烧区域。因此，可近似地将火焰看成厚度为0的
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面。该表面将可燃混合气和燃烧产物隔开，称为火焰前锋(flamefront)或火焰前沿。三气体燃料的扩散燃烧三气体燃料的扩散燃烧 气体燃料的扩散燃烧是指燃料和空气由燃烧器分别喷入燃烧室进行燃烧的过程，所产生的火焰称为扩散(燃烧)火焰。此时，燃气和空气未经预先混合，一次空气系数a1＝0，由燃烧器喷口流出的燃气依靠周围空气的扩散作用进行燃烧反应。第二节正常火焰传播速度 火焰传播速度表征了进行燃烧过程的火焰前锋在空间的移动速度，是研究火焰稳定性的重要数据之一。其值高低取决于可燃混合气本身的性质、压力、温度、过量空气系数、可燃混合气流动状况(层流或湍流)以及周围散热条件等。一火焰正常传播速度的理论求解及分析 温度和密度分别为T0和r0的可燃混合气以速度u0进入燃烧室(图4-7)，且使可燃混合气在燃烧室内维持层流流动。假定可燃混合气进口流速u0恰好保持火焰前锋静止不动，则u0即为火焰前锋的正常传播速度。一火焰正常传播速度的理论求解及分析二2、泽利多维奇-弗兰克-卡梅涅茨基近似分析
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在泽利多维奇和弗兰克-卡梅涅茨基(ZeldovichYB,Frank-KamenetskyDA)建立的近似分析模型中，将一维层流火焰分为预热区和反应区两个区域，进而在一定的假定条件下列出相应的组分守恒方程和能量守恒方程，并联立求解。二2、泽利多维奇-弗兰克-卡梅涅茨基近似分析方法二火焰正常传播速度的主要影响因素 以上理论分析表明，火焰正常传播速度是可燃混合气的一个物理化学特性参数，其主要影响因素包括：可燃混合气自身的特性、压力、温度、组成结构、惰性气体含量、添加剂等。1、过量空气系数的影响2燃料分子结构的影响3温度的影响第三节扩散火焰与预混火焰火焰是燃气与氧化剂(空气或氧气)进行剧烈氧化反应的反应区，伴随有高温和发光现象。根据燃气是否预混空气可将燃烧方式分为扩散燃烧和动力燃烧(预混燃烧)，两种燃烧方式所形成的火焰分别称为扩散燃烧火焰和动力燃烧火焰(预混火焰)一燃烧方式与火焰结构二气体燃料的扩散燃烧 气体燃料的扩散燃烧是指燃料和空气由燃烧器分别喷入燃烧室进行燃烧的过程，所产生的火焰称为扩散(燃烧)火焰。此时，燃气和空气未经预先混合，一次空气系数a1＝0，由燃烧器喷口流出的燃气依靠周围空气的扩散作用进行燃烧反应。二气体燃料的扩散燃烧第四节火焰稳定的原理和方法 对于燃烧装置来说，不仅要保证燃料能顺利着火，而且还要求在着火后形成稳定火焰，不出现离焰、吹熄、脱火、回火等问
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，从而具有稳定的燃烧过程。如果着火后的燃烧火焰时断时续，那么该燃烧装置就不具备实用价值。一火焰稳定的基本条件二火焰稳定机理 对于预混可燃气体燃烧来说，气流喷出并引燃后，在喷口处附近形成锥形火焰，其锥角符合火焰稳定的余弦定律。如果气流流速过高，火焰将会从根部开始吹脱；反之，如果气流流速过低，火焰则会引向喷口内。由此说明预混火焰在一定的流速范围内存在一个稳定的点火源，否则火焰无法维持稳定。二火焰稳定机理三高速气流中火焰的稳定四火焰稳定的主要方法 除了上节讨论的钝体稳焰器之外，火焰稳定的主要方法还有：利用引燃火焰稳定、利用旋转射流稳定、利用反吹射流稳定、利用不对称射流稳定等。四火焰稳定的主要方法第五节湍流燃烧火焰特点 由以上关于层流燃烧火焰的讨论可知，在层流状态下，可燃混合气的火焰传播速度较低，最大不过每秒几米(如H2的火焰传播速度)。然而，人们在实践中发现，采用湍流燃烧方式可以显著提高火焰传播速度。一湍流火焰传播的皱折表面燃烧理论对于大尺度湍流火焰，按照湍流强度的不同，又可分为大尺度弱湍流火焰和大尺度强湍流火焰。二湍流火焰传播的容积燃烧理论 由利用滤色摄影法摄得的大尺度强湍流火焰照片发现：在某些情况下，湍流火焰的厚度为层流火焰的几十倍到一百倍，湍流气团已深入到宽阔的燃烧区内进行着程度不同的反应。基于这种现象，提出了以微扩散为主的容积燃烧理论。二湍流火焰传播的容积燃烧理论三湍流扩散燃烧 当喷口将燃气向上喷入空气中进行扩散燃烧时，所形成火焰的形状及其长度与气流喷出速度之间的关系如图4-56所示。三湍流扩散燃烧第六节气体燃料燃烧技术的应用 与其他类型的燃料相比，天然气、液化石油气、煤气等气体燃料的燃烧具有简易、清洁、高效和易于控制及调节等优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。气体燃料的燃烧是通过气体燃烧器(或称烧嘴或喷燃器等)来实现的。一扩散燃烧技术和应用 燃气依靠自身压力流入各类管式容器，然后从管子上的火孔喷射到周围空气中燃烧。根据热负荷的不同要求，自然引风式扩散燃烧器可做成各种类型，主要有管式、冲焰式、缝隙式等几种型式二预混燃烧技术和应用三特种燃烧技术 通过改变燃气及空气的供给条件、燃烧器的运行条件、燃烧器的结构，可形成一些特殊的燃烧技术，以满足某些特殊的
工艺
钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程
以及环保要求。
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