新燃烧原理第六次上课内容

1、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，而是被大约世贸中心其实不是被飞机撞塌的，而是被大火烧塌的。火烧塌的。原来，纽约世贸中心整体都是钢结构。钢材原来，纽约世贸中心整体都是钢结构。钢材在在500500摄氏度的温度下，承载能力会降低一半；摄氏度的温度下，承载能力会降低一半；超过超过800800摄氏度，其承载能力将微乎其微。飞机摄氏度，其承载能力将微乎

2、其微。飞机撞击世贸中心后，大火熊熊燃烧，温度高达撞击世贸中心后，大火熊熊燃烧，温度高达10001000摄氏度。于是，钢材在高温下软化，难以摄氏度。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。化了的巧克力一样轰然坍塌了。 纽约世贸大纽约世贸大厦原貌厦原貌燃烧的热量传递燃烧的热量传递2000年年5月月12日，我国台湾汐止科技园区。一幢日，我国台湾汐止科技园区。一幢26层高的写层高的写字楼底部的香烛店起火，火苗顺着井道飞快上蹿，不到字楼底部的香烛店起火，火苗顺着井道飞快上蹿，不到1分分钟就引燃了写字楼楼顶，大

3、火肆虐了整整钟就引燃了写字楼楼顶，大火肆虐了整整43个小时，经济个小时，经济损失多达损失多达6.7亿元新台币。亿元新台币。燃烧的热量传递燃烧的热量传递 1、燃烧前沿（面）、燃烧前沿（面） 稳定位置的条件：W = uW燃烧前沿燃烧产物W：可燃混合物流速u：燃烧前沿速度封闭端开口端可燃混合物燃烧产物正常燃烧火焰正常传播v第一种是在管子开口端附近的火焰传播，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。这种火焰传播的形式称为正常火焰传播。v第二种：爆燃，其火焰的传播速度超过第二种：爆燃，其火焰的传播速度超过了声速，一般可达了声速，一般可达100010004000m/s400

4、0m/s，爆，爆燃主要是由于气体燃料受冲击波的绝热燃主要是由于气体燃料受冲击波的绝热压缩而引起的。压缩而引起的。 2、火焰传播速度火焰传播速度（1）、正常（层流）传播速度）、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（）、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、回火与脱火脱火，向右移动，驻定不动回火，向左移动wuwuwu可燃气体的火焰正常传播可燃气体的火焰正常传播v由于火焰是一

5、层很狭窄的燃烧区域，燃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烧产物分开，而所有的火焰传播现象即为此表面的传播。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v4.1.1过量空气系数的影响。v4.1.2燃料化学结构的影响。v4.1.3添加剂的影响。v4.1.4混合可燃物初始温度T0的影响。v4.1.5火焰温度的影响。v4.1.6压力的影响v4.1.7惰性

6、物质含量的影响。v4.1.8热扩散系数和比热的影响。过量空气系数的影响v可燃气体混合物的火焰传播速度可燃气体混合物的火焰传播速度uH将随着过将随着过量空气系数量空气系数而改变。对于各种不同可燃气体而改变。对于各种不同可燃气体混合物其最大的混合物其最大的uHmax并非处于可燃气体混合并非处于可燃气体混合物的过量空气系数物的过量空气系数等于等于1的情况，即混合物的情况，即混合物按化学当量的比例来混合的成份。实验表明，按化学当量的比例来混合的成份。实验表明，其其uHmax系发生在含可燃物浓度比化学当量的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（即比例稍大的混合物中（即1）燃料化学结构的影响

7、v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n8 时，就接近于饱和碳氢化合物的uH值。混合可燃物初始温度T0的影响v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。ueHERTr2uTHm0火焰温度的影响v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v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。v 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。upHmupHn21惰性物质含量的影响v 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