燃烧原理燃烧传播过程教学PPT.ppt

燃烧学原理 no7 燃烧传播过程 后天 是2004年的一部美国科幻电影 描述全球暖化和全球寒冷化后所带来的灾难 该片是20世纪福克斯公司的年度科幻巨片 投资达1 25亿美元 火灾是高楼最大的安全隐患 钢筋铁骨般的纽约世贸中心其实不是被飞机撞塌的 而是被大火烧塌的 原来 纽约世贸中心整体都是钢结构 钢材在500摄氏度的温度下 承载能力会降低一半 超过800摄氏度 其承载能力将微乎其微 飞机撞击世贸中心后 大火熊熊燃烧 温度高达1000摄氏度 于是 钢材在高温下软化 难以支撑成千上万吨的楼重 因此 整幢大楼像熔化了的巧克力一样轰然坍塌了 纽约世贸大厦原貌 燃烧的热量传递 2000年5月12日 我国台湾汐止科技园区 一幢26层高的写字楼底部的香烛店起火 火苗顺着井道飞快上蹿 不到1分钟就引燃了写字楼楼顶 大火肆虐了整整43个小时 经济损失多达6 7亿元新台币 燃烧的热量传递 1 燃烧前沿 面 火焰正常传播 第一种是在管子开口端附近的火焰传播 这种火焰传播的形式称为正常火焰传播 第二种 爆燃 其火焰的传播速度超过了声速 一般可达1000 4000m s 爆燃主要是由于气体燃料受冲击波的绝热压缩而引起的 2 火焰传播速度 1 正常 层流 传播速度ul 当可燃混合物为层流流动或静止不动时所得到的燃烧前沿传播速度 这时 火焰前沿是一平整的形状 2 紊流传播速度 ut 当可燃混合物为紊流流动时所得到的燃烧前沿传播速度 这时 火焰前沿是不平整的 是紊乱的 曲折的 这也是实际条件下得到的 3 回火与脱火 可燃气体的火焰正常传播 由于火焰是一层很狭窄的燃烧区域 燃料的化学反应只在该区域内进行 在这种情况下 可近似地把它当作一个数学表面 这一表面把未燃的新鲜燃料和燃烧产物分开 而所有的火焰传播现象即为此表面的传播 模型假设条件 影响火焰正常传播速度的主要因素 4 1 1过量空气系数的影响 4 1 2燃料化学结构的影响 4 1 3添加剂的影响 4 1 4混合可燃物初始温度t0的影响 4 1 5火焰温度的影响 4 1 6压力的影响4 1 7惰性物质含量的影响 4 1 8热扩散系数和比热的影响 过量空气系数的影响 可燃气体混合物的火焰传播速度uh将随着过量空气系数 而改变 对于各种不同可燃气体混合物其最大的uhmax并非处于可燃气体混合物的过量空气系数 等于1的情况 即混合物按化学当量的比例来混合的成份 实验表明 其uhmax系发生在含可燃物浓度比化学当量的比例稍大的混合物中 即 1 燃料化学结构的影响 不同的燃料对火焰正常传播速度影响很大 从图中可以看出一个规律 燃料的分子量愈大 可燃性的范围就愈窄 图显示了三族燃料的最大火焰速度与其分子中的碳原子数的关系 对于饱和碳氢化合物 烷烃类 其最大火焰速度 0 7m s 几乎与分子中的碳原子数n无关 而对于一些非饱和碳氢化合物 无论是烯烃还是炔烃类 碳原子数较小的燃料 其层流火焰速度却较大 当n增大到4时 uh的值将陡降 而后 随n进一步增大而缓慢下降 直到n 8时 就接近于饱和碳氢化合物的uh值 提高可燃物初始温度t0可以大大促进化学反应速度 因而增大uh值 火焰温度的影响 图表示几种混合物的最大火焰速度与火焰温度的关系 tr对uh的影响显然是很强的 可以说uh主要取决于tr 压力的影响 增加压力一般都能提高燃烧强度 缩小燃烧设备的体积 另外一些高空飞行器的燃烧室又都在低压下工作 因为火焰传播速度与化学反应速度有关 而压力的改变会影响化学反应速度的大小 因而亦就影响了uh值 惰性物质含量的影响 惰性物质 一方面直接影响燃烧温度从而影响燃烧速度 另一方面 通过影响可燃混合气的物理性质来影响火焰传播速度 大量实验证明 惰性物质的加入 将使火焰传播速度降低 可燃界限缩小 以及使最大的火焰传播速度值向燃料浓度较少