《燃燒學(xué)》課件

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1、擴(kuò)散燃燒火焰類型氣體擴(kuò)散燃燒火焰液體燃料的噴射燃燒火焰基本概念擴(kuò)散火焰高度燃料霧化的噴射特性單液滴燃燒油霧燃燒燃料液滴在壁上的蒸發(fā)和燃燒燃料膜的蒸發(fā)燃燒第五章擴(kuò)散燃燒及火焰（diffusioncombustion）擴(kuò)散燃燒概念，擴(kuò)散火焰類型，氣體擴(kuò)散燃燒特點(diǎn)，擴(kuò)散火焰高度，噴霧燃燒，單液滴燃燒模型噴霧燃燒原理，氣體擴(kuò)散燃燒特點(diǎn)單液滴燃燒模型的建立與求解噴霧燃燒觀察與分析概念擴(kuò)散燃燒基本概念燃料和氧化劑分別送入燃燒室，燃燒過程是邊混合邊燃燒。也即燃燒時(shí)燃料與空氣尚未混合，而是邊擴(kuò)散邊燃燒，燃燒所用的氧氣全靠外界擴(kuò)散獲得，稱為擴(kuò)散控制燃燒，擴(kuò)散燃燒，

2、其火焰稱為擴(kuò)散火焰。特征燃燒過程的進(jìn)展包括兩方面：燃燒氧化的化學(xué)動(dòng)力過程和燃料與氧化劑混合的過程。根據(jù)燃燒過程進(jìn)展條件的不同：燃燒過程化學(xué)動(dòng)力燃燒（混合速度大于燃燒速度）擴(kuò)散燃燒（混合速度大于燃燒速度）基本性質(zhì)：控制燃燒速率的是混合過程的快慢。（更為常見）分類氣體擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒液體噴霧燃燒層流擴(kuò)散燃燒（分子擴(kuò)散）湍流噴霧燃燒（渦團(tuán)擴(kuò)散）5.1擴(kuò)散燃燒火焰的類型按照燃料與空氣分別供入的方式，擴(kuò)散火焰可以有：a）自由射流火焰(freejetflame)b）同軸流擴(kuò)散火焰（受限射流擴(kuò)散火焰）(concentricjetflame)c）逆向噴流擴(kuò)散火焰

3、(counter-flowdiffusionflame)層流射流擴(kuò)散火焰紊流射流擴(kuò)散火焰優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)發(fā)生回火現(xiàn)象，穩(wěn)定性又好，在燃燒前又不必要把燃料與氧化劑進(jìn)行預(yù)先混合，操作方便，所以在工業(yè)上應(yīng)用很廣。5.2氣體擴(kuò)散燃燒火焰一、基本概念擴(kuò)散火焰分布在寬度很小的區(qū)域中，在這一區(qū)域中，燃料氣和氧化劑互相擴(kuò)散，它們最初是分開的。已燃?xì)怏w從一個(gè)燃燒區(qū)散布到另—個(gè)燃燒區(qū)，因而燃料氣和氧化劑需要穿過形成的已燃?xì)鈱樱员阍邳c(diǎn)燃后相互接觸。著火前燃料氣和空氣分子的擴(kuò)散過程著火后燃料氣與空氣向燃燒產(chǎn)物中的分子擴(kuò)散在具有理論燃燒劑量（λ=1）的表面上形成火焰前沿，形成

4、燃燒表面。燃燒速度取決于燃料與氧化劑的擴(kuò)散速度和活性中心的擴(kuò)散速度。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象富氧擴(kuò)散火焰：火焰表面逐漸收縮到圓管的軸線上，成為圓錐形火焰。貧氧擴(kuò)散火焰：空氣中的氧氣不足，這時(shí)火焰擴(kuò)展到外管的壁上形成喇叭形的。同心圓管內(nèi)的擴(kuò)散火焰空氣燃料空氣1-富氧火焰2-貧氧火焰現(xiàn)象解釋：一個(gè)穩(wěn)定的火焰邊界只能是燃料和氧化劑按化學(xué)計(jì)量比混合的表面，在火焰邊界上不能有過剩的空氣，也不能有過剩的燃料，否則，火焰邊界的位置便不能穩(wěn)定。擴(kuò)散火焰只有在燃料與氧化劑以化學(xué)劑量比混合的表面上才是穩(wěn)定的。二、擴(kuò)散火焰高度1.實(shí)驗(yàn)觀察火焰特征隨氣流噴射速度的變化層流擴(kuò)散火焰推導(dǎo)依

5、據(jù)：燃料通過圓管的質(zhì)量流率M1與層流擴(kuò)散混合的燃料質(zhì)量M2成比例。2.數(shù)學(xué)模型火焰高度噴管尺寸（直徑d）流率（u）（5-2）湍流擴(kuò)散火焰用湍流渦團(tuán)擴(kuò)散系數(shù)ε代替（5-2）式內(nèi)的層流擴(kuò)散系數(shù)D，即：（5-4）湍流火焰的高度與噴管直徑成正比，而與氣流速度、湍流渦團(tuán)擴(kuò)散系數(shù)無關(guān)，即L/d=定值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)。5.3液體燃料的噴射燃燒火焰燃燒氣態(tài)蒸發(fā)燃料霧化原因：使燃料破碎成細(xì)小的液滴以擴(kuò)大它與空氣接觸表面，同時(shí)還盡可能將液滴合理地分布在燃燒室空間內(nèi)，強(qiáng)化液體燃料的燃燒，滿足燃燒性能好的要求。因此，液體燃料的噴射過程、噴霧特性對(duì)擴(kuò)散燃燒性質(zhì)及燃燒

6、效率都有重要影響。一、燃料霧化的噴射特性霧化定義靠外界作用將連續(xù)的液流破碎成霧狀的油液滴群的過程。液體燃料的噴射霧化方法用機(jī)械方法或用壓縮空氣對(duì)燃料加壓噴散到燃燒室內(nèi)；對(duì)燃料施加高壓并用旋轉(zhuǎn)加速方法從噴嘴噴出使其粉碎和分散；采用高壓將燃料噴射在固體壁或擋板上產(chǎn)生飛濺破碎等等。燃油的破碎機(jī)理通過噴孔或環(huán)形縫隙，把燃油伸展成油柱(stream)或錐形空心油片(sheets)；在油柱或油片的表面出現(xiàn)波紋和擾動(dòng)；在上述表面波和擾動(dòng)的作用下，在油柱或油片的表面形成油線或空洞；油線的分裂(collapse)或空洞的擴(kuò)大產(chǎn)生較大的油滴；由于大油滴在各種外力(運(yùn)

7、動(dòng)液體的慣性力，氣體動(dòng)力，表面張力，粘性力等)的作用下發(fā)生振動(dòng)，分散成小油滴；小油滴之間的碰撞可能產(chǎn)生更小油滴或聚合成較大油滴，這些油滴的綜合體稱為油束(spray)。噴霧特性燃料噴射到靜止空氣中的影像空間輪廓(長(zhǎng)度、寬度、噴射的錐角，輸送的空氣或氧氣的速度場(chǎng)等)；噴射橫截面上的液體分布；霧化液體的液滴大?。混F化液體液滴大小的均勻性。θ噴油器LB1.噴霧油束的空間形狀油束錐角(sprayangle)——噴油嘴孔口處油束外包絡(luò)線的兩條切線之間的夾角Sitkei給出的經(jīng)驗(yàn)公式：θs噴油器LB增大噴射壓差則流出噴孔燃油流速增大，使Re增加，造成增大。增

8、加噴孔直徑與噴孔通道長(zhǎng)度比也可增大。噴霧油束的貫穿距離(spraypenetration)——在給定時(shí)間內(nèi)，油束頂端實(shí)際到達(dá)的位置與噴油