工学火焰传播与稳定理论6课时课件

燃烧学

陈志强燃烧学1第6、7、8讲火焰传播与稳定理论第6、7、8讲2火焰传播的条件

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着火具备传播可能，首先必须构成一个足够高温度的燃烧发源地，并且燃烧本身必须有一定的化学反应能力，能不经过明显的准备阶段就燃烧起来，且燃烧很快结束。气体燃料都具有能快速从开始状态过渡到燃烧状态的能力，所以可以把火焰看成是一个非常狭窄的区域。在这个区域中，燃料在一定的热源条件下很快地完成燃烧过程。火焰传播的条件

————————————————3火焰传播类型－－火焰正常传播与爆燃—————————————————火焰传播类型－－火焰正常传播与爆燃4火焰正常传播

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火焰正常传播是依靠气体分子热运动的导热方式将热量从高温的燃烧区(即火焰前沿)传给与火焰临近的低温未燃气体燃料，使未燃的新鲜气体燃料的温度提高到着火温度而燃烧，燃烧的火焰就会一层层地传播到整个容器。这种传播形式的传播速度，一般1～3m/s，传播是稳定的，在一定的物化条件下（例如浓度、温度、压力、混合比)，其传播速度是一不变的常数。未燃气燃烧产物u火焰正常传播

————————————————————5可燃气体和空气混合物在20度及760毫米水银柱下的

火焰前沿移动的正常速度值

可燃气体和空气混合物在20度及760毫米水银柱下的

火焰前沿6爆震燃烧波

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爆震燃烧波的传播不是通过传热传质发生的，它是依靠冲击波的绝热压缩作用使未燃气体燃料的温度升高而引起化学反应，从而使燃烧波不断向未燃气体燃料中推进。这种形式的传播速度超过声速，一般1000～4000m／s，这与正常火焰传播速度形成了明显的对照。其传播过程也是稳定的。未燃气燃烧产物u爆震燃烧波

———————————————————7从化学流体力学角度讨论燃烧波

——————————————————为了研究基本特点，考察最简单的情况，即一维运动的平面波，假定混合气体的流动(或燃烧波的传播速度)是一维的稳定流动；忽略粘性力及体积力；并假定混合气体为完全气体，其燃烧前后的定压比热Cp为常数；其摩尔质量也保持不变；反应区相对于管子的特征尺寸(如管径)是很小的；与管壁无摩擦无热交换。p0U0h0prUrhr未燃气燃烧产物UU0Ur从化学流体力学角度讨论燃烧波

———————————————8对该问题列连续方程对该问题列动量方程对该问题列能量方程对驻定燃烧波上下游的气体分别列状态方程对该问题列连续方程对该问题列动量方程对该问题列能量方程对驻定9焓方程反应热方程瑞利(Rayleigh)线利用连续方程与动量方程，可以推导出以上方程式，该方程在p－1/图上是一条直线，斜率为-qm2，称为瑞利线，意味着给定初态p0、0之下，终态pr

、r应满足的关系。焓方程反应热方程瑞利(Rayleigh)线利用连续方程与动量10雨果尼特（Hugoniot）方程

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由瑞利线联立能量方程、状态方程，引入Cp/R=г(比热容比)/г-1可以推导出以上方程式，该方程在P－1/图上是叫Hugoniot曲线，意味着给定初态p0、0及反应热之下，终态pr和r的关系。雨果尼特（Hugoniot）方程

_____________11过程与声速的关系过程与声速的关系121/ρrprp01/ρ0ABpr>>p0,1/ρr略<1/ρ0Ma>1pr略<p0,1/ρr>>1/ρ00<Ma<11/ρrprp01/ρ0ABpr>>p0,1/ρr略<1/ρ13可燃气体的火焰正常传播

_________________________________________火焰前沿

均匀混合气局部加热而着火并形成火焰。依靠导热的作用将能量输送给火焰邻近的冷混合气层，使这些层的混合气温度升高而引起化学反应，并形成新的火焰。一层一层的新鲜混合气依次着火，化学反应区开始由点燃的地方向未燃混合气传播，化学反应区使已燃区和末燃区之间形成了明显的分界线，我们称这层薄薄的化学反应发光区为火焰前沿（前锋或波前)。分析中，可以把它看成为几何面。可燃气体的火焰正常传播

__________________14火焰移动速度(真实值）

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火焰移动速度是火焰前沿在未燃气中前进相对于实验坐标系（附近未燃气）的速度，其前沿的法向指向末燃气体。若火焰前沿在t和t+dt时间间隔内的位移为dn则移动速度为:

uH=dn/dt火焰移动速度(真实值）

—————————————————15火焰传播速度（观察值）

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火焰传播速度是火焰相对于无穷远处的末燃混气（即空间静止坐标）在其法线方向上的速度。

若设火焰移动速度为uH，未燃气体流速为，它在火焰前沿法向上的分速为n，则火焰传播速度up为：

up＝uH±n

当移动速度uH与气流速度的方向一致时，则取正号。反之则取负号。当气流速度＝0时，up＝uH

，这时我们所观察到的火焰移动速度就是火焰传播速度。火焰传播速度（观察值）

—————————————————16本生灯测量火焰移动速度（实验法）

—————————————————本生灯的锥形表面为火焰前沿，火焰前沿不动，即火焰传播速度up为零。说明气流在锥形表面某点处的法线方向上分速度wn等于火焰前沿移动速度uH。本生灯测量火焰移动速度（实验法）

—————————————17本生灯火焰前沿dS表示火焰前沿微元面面积，dσ表示与微元面相应的气流微元面积由于火焰前沿达到平衡，火焰传播速度up＝0本生灯火焰前沿dS表示火焰前沿微元面面积，由于火焰前沿达到平18qV表示通过本生灯整个管子断面的可燃混合气流量，SL表示火焰前沿总表面积火焰移动速度可理解为在单位火焰前沿表面上其所能燃烧的可燃混合气流量火焰内锥表面只要测出可燃混合气在单位时间内流过半径为r0的喷嘴的流量，用摄影法或屏蔽法测出火焰锥体高度h，即可计算火焰移动速度。qV表示通过本生灯整个管子断面的可燃混合气流量，火焰移动速度19火焰正常传播理论

——————————————————————目的：建立火焰传播速度与混气的物理化学参数之间的关系简化分析模型：一绝热圆管内火焰前沿以速度uH沿管子传播，假定火焰前沿为平面形状，其表面与管子的轴线相垂直。并假定火焰前沿是驻定的，即混合气初速度u0恰好等于uH流入管内使火焰前沿静止不动。火焰正常传播理论

—————————————————————20火焰前沿火焰前沿21火焰前沿具有的特征

———————————————————Ti至Tr之间的区域称为燃烧区,在燃烧区中可燃物的化学反应速率是不同的.由于化学反应速率w不仅与温度有关，并且还与可燃物的浓度有关。在着火处附近，虽然可燃物的浓度最大，但是该处的温度较低，所以可燃混合物在着火后的一段距离内只进行较慢的化学反应；而在燃烧区的末端，其温度虽然已达到很高的数值，但可燃物几乎完全消耗掉，所以在燃烧区域的末端必然没有化学反应。化学反应主要集中在中间很窄的区域c中进行，温度略低于燃烧温度Tr,

称其为化学反应区。混气经过此区域后95—98％发生了反应。火焰前沿具有的特征

———————————————————22数学模型

———————————————————数学模型

———————————————————23结论

1、火焰前沿移动的正常速度是与其平均导热系数的平方根成正比例，而与其定压比热Cp的平方根成反比例，因此正常速度与气体混合物的物理常数有关。2、正常速度随着差值（Ti-T0）的减小而增加，随着燃烧室中的燃烧温度Tr的降低而减小。因此如果将气体预先加热然后再送入燃烧室，则其正常速度能得以提高。3、可燃气体混合物的热效应及化学反应速率亦显著地影响正常传播速率，从第2点及公式可知，当可燃气体混合物的热效应及化学反应速率降低的情况下，则正常速度数值亦小。4、可燃气体混合物的过量空气系数亦将影响其正常速度,当可燃混合物中的空气含量不足（α<1）或过多时（α>1）都会使燃烧温度Tr降低，因而亦降低正常速度。结论

1、火焰前沿移动的正常速度是与其平均导热系数的24影响火焰正常传播速度的主要因素

_______________________________________________1过量空气系数的影响2燃料化学结构的影响3添加剂的影响4混合可燃物初始温度T0的影响5火焰温度的影响6压力的影响7惰性物质含量的影响8热扩散系数和比热的影响影响火焰正常传播速度的主要因素

______________25过量空气系数的影响

______________________可燃混合气的火焰传播速度uH将随着过量空气系数α而改变。对于各种不同可燃混合气其最大的uHmax并非处于可燃气体混合物的过量空气系数α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α<1）。过量空气系数的影响

____________________26燃料化学结构的影响

———————————燃料分子结构对uH有明显影响，燃料相对分子质量越大，可燃性范围越窄。对于饱和碳氢化合物（烷烃类），最大火焰速度几乎与分子中的碳原子数n无关；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，层流火焰速度较大。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。主要是热扩散性影响，热扩散性是燃料相对分子质量的函数。燃料化学结构的影响

———————————燃料分子结构对uH27添加剂的影响

————————————————采用添加剂的主要目的是提高着火温度及缓和过早着火和爆震的趋势，添加剂对火焰速度本质上没有影响，如有是因为加入的物质改变了燃料热扩散系数或改变了化学反应速度。若两种以上具有相同火焰传播速度的混合气相互混和时，不论其混合比例如何，混合后气体火焰速度仍能保持不变。添加剂的影响

————————————————采用添加剂的主28混合可燃物初始温度T0的影响

———————————————————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。混合可燃物初始温度T0的影响

———————————————29混气初温增加会使火焰传播速度迅速提高.由于初温提高，使最大燃烧温度Tr提高，从而使化学反应速度增加，进而提高uH.混气初温增加会使火焰传播速度迅速提高.30火焰温度的影响

——————————如图Tr对uH的影响显然是很强的。可以说uH主要取决于Tr

。当Tr超过2500℃时，火焰温度的影响不符合热力理论。因为高温下离解反应易于进行，从而自由基浓度增加，不仅促进反应进行，而且增强火焰传播。而且相对质量越小的自由基扩散越容易,比如H原子浓度,例如加水蒸气和氢的CO/O2火焰播速度更快.火焰温度的影响

——————————如图Tr对uH的影响显然31压力对uH的影响

———————————速度cm.s-1压力指数m变化关系反应级数＜50m＜0uH随压力下降而增大n＜250～100m＝0uH不随压力变化n＝2＞100m＞0uH随压力升高而增大n＞2压力对uH的影响

———————————速度cm.s-1压力32一般轻质碳氢燃料在空气中燃烧，其总反应级数均为n≤2,故火焰传播速度uH随着压力下降而增加。但此时可燃混合气的着火和燃烧稳定性将恶化。当压力增大时，虽然uH下降，流过火焰面的质量流量ρuH增加，单位时间内燃料燃烧量增加。一般轻质碳氢燃料在空气中燃烧，其总反应级数均为n≤2,故火焰33惰性物质含量的影响

———————————————————添加惰性物质，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的方向移动。不同惰性物质的影响主要表现在热导率与比定压热容比值λ/cp上，加入某种惰性物质使可燃混合气λ/cp增大，则uH将增大，反之将减小。当可燃混合气氧化剂或燃料过量时，过量部分的作用类似于添加惰性物质。惰性物质含量的影响

———————————————————添34[工学]火焰传播与稳定理论6课时课件35可燃物体积分数相同时，He混合物中的uH要比Ar混合物中的大，这是由于氦的相对分子质量比氩要小得多，因此热扩散率就大得多，火焰温度相等时，热扩散率越大，uH越大。故He混合物中的uH要比Ar混合物中的大。Ar和N2热扩散率系数几乎相同，单原子气体Ar的cp要比双原子气体N2小，当系统释热量相同时，比定压热容cp越小，火焰温度越高，uH越大，故Ar混合物中的uH要比Ar混合物中的大。热扩散率和比定压热容的影响——————————————可燃物体积分数相同时，He混合物热扩散率和比定压热容的影响36几种气体在与空气混合时的火焰传播浓度极限（在0.1MPa，20℃时）火焰传播界限———————————————————几种气体在与空气混合时的火焰传播浓度极限（在0.1MPa，237火焰传播界限

————————————————————由混气成分(或余气系数)对火焰传播速度影响的实验可以发现，对每一种混合气而言，不是在任何浓度下火焰都能传播的，只有在一定浓度范围内火焰才能进行传播，超过此浓度范围，火焰就无法传播。这个传播范围称为火焰传播的浓度界限(简称火焰传播界限)。燃料含量较多者称为富油(即＜1)，燃料含量较少为贫油(

＞1)，相应地存在最小火焰传播速度，小于此值火焰就停止传播，这个最小的火焰传播速度3-8cm/s。火焰传播界限

————————————————————由混气38在实际的条件下，火焰存在着向环境散热的热损失，例如火焰与管壁接触会把热量传给固壁，反应区会向燃烧产物散热，反应区会向周围环境辐射热量。这三种散热构成了火焰反应区的热损失，由于热损失的存在，降低了火焰的燃烧温度Tr，从而引起uH的降低，它又引起火焰厚度的增加，从而使热损失增加，火焰温度进一步降低，这就导致传播界限的存在。在实际的条件下，火焰存在着向39火焰基本性质

___________________________________火焰的存在是说明燃烧过程进行的最明显的标志，在日常生活和工业设备中我们常常碰到的是所谓稳定火焰，即其位置和形状平均地看来不随时间而变化。火焰基本性质

_______________________40动力燃烧的火焰

_________________________________________此火焰为预先混合好的化学均匀可燃气体混合物的火焰。此火焰由内外两个圆锥体所组成，内部的稍暗、温度较低，外部的光亮、温度较高。在内圆锥体里面，可燃气体混合物不断得到加热，火焰的燃烧区宽度最薄。这种火焰称动力燃烧的火焰。动力燃烧的火焰

______________________41扩散燃烧的火焰

_______________________________________一种为气体可燃物与燃烧所需的部分空气预先混合好后，由喷燃器喷出，燃烧所形成的火焰。此火焰由三个圆锥体所组成，在第三个圆锥体内靠着从周围空间空气扩散进行燃烧。扩散燃烧的火焰

______________________42扩散燃烧的火焰

_______________________________________另一种为气体可燃物和空气不预先混合的情况下，燃烧所形成的火焰，气体可燃物燃烧时所需的空气完全由周围空间的空气扩散来供应的，此火焰有两个圆锥体所组成，火焰的长度最长。扩散燃烧的火焰

______________________43火焰基本性质

________________________________________扩散火焰由燃料和氧化剂边混合边燃烧的，扩散过程对燃烧反应起着控制作用。这种燃烧方式由于氧化剂供应不足，使高温下的燃料蒸汽受到激烈的加热而析出碳，这种温度很高的碳粒便发出相当强的可见辐射，因此这种火焰常呈黄色。预混火焰(或叫单相火焰)中燃料和氧化剂是在燃烧之前预先混合好的，这时化学动力因素对燃烧反应起着显著作用。火焰基本性质

_______________________44预混火焰与扩散火焰相比，其优点：

火焰的长度容易控制；不容易产生碳黑；燃烧完全；燃烧产物的温度比较高。其麻烦之处是要加一个混合装置。预混火焰与扩散火焰相比，其优点：45火焰中的碳

——————————————————纯扩散火焰与纯预混火焰的重要差别之一是前者大量生成碳，而后者基本上不生成碳。介于其间的火焰则有不同的生成碳能力。生成碳有工程上意义，例如轮胎橡狡中的碳黑就是用燃烧的方法取得的。但在大多数的燃烧设备中有时由于火焰中生碳过多引起壁上结碳，对安全和经济性都是不利的。火焰中的碳

——————————————————纯扩散火焰与46火焰中的碳

——————————————————从本生灯类型的火焰可以观察到，生成碳的能力首先与混气成分有关，过量空气系数越小，生成碳的能力越强。对纯扩散火焰而言，当燃料流量很小时，也没有碳的生成。随着燃料流量的加大，火焰开始发黄，最终甚至出现冒烟。火焰温度越高，压力越高，则生成碳越多。就燃料种类而言，生碳能力由强到弱的次序是萘、苯、烯、烷，而烷类分子量越大则生碳能力越强。生碳的主要原因是重烃分子在高温环境(如火焰的预热区)中发生热裂解(一般是成为碳原子、甲烷和氢，而碳原子又聚合成为碳粒)。火焰中的碳

——————————————————从本生灯类型47火焰的辐射和电离

———————————————————火焰的另一特点是辐射和电离。含有碳粒或金属氧化物颗粒的火焰，总是发出固体的连续光谱辐射，给出不同颜色的可见光。火焰的透明部分(如本生灯的内锥和高温燃烧产物)则是带状光谱的气体辐射。由火焰的辐射特性和颜色往往可以定性地判断火焰的温度、混合程度和燃料性质等。一般烃类燃料和空气燃烧的火焰中，特别是层流火焰中的气体，有较高的电离度。在电场的作用下，火焰会发生弯曲、变长或变短，着火和灭火的条件会发生变化。火焰的辐射和电离

———————————————————火焰48火焰的稳定

———————————————————低速下层流火焰的稳定（本生灯）高速气流下的火焰稳定扩散火焰的稳定火焰的稳定

———————————————————低速下层流49一维火焰稳定条件分析

———————————————————uH>W火焰前沿向可燃混气方向移动，称回火uH<W火焰前沿向燃烧产物侧移动，直至火焰前沿被可燃气吹走，称吹熄、脱火为维持一维火焰的稳定，必须uH=W一维火焰稳定条件分析

———————————————————50实际过程的层流火焰稳定由于边壁效应、散热、摩擦、粘性力、浮力，使火焰面歪曲，火焰各处的法向火焰传播速度并不相同，火焰在某一个位置稳定的条件是：必须保证火焰传播速度等于气流速度，大小相等，方向相反。回火稳定临界吹灭实际过程的层流火焰稳定由于边壁效应、散热、摩擦、粘性力、浮力51本生灯火焰的稳定

气流速度较小会出现与气流方向相垂直的稳定火焰，在较大的气流速度下，出现与气流方向成一斜角的稳定火焰本生灯火焰的稳定

气流速度较小会出现与气流52本生灯火焰的稳定条件

———————————————————1、法向条件:Wcosφ=S12、切向条件:火焰根部必须存在功率足够大的连续点火源。由于Wt存在，将使火焰前沿沿AB方向吹向下游，在火焰根部有一连续点火源可不断将可燃混合气点燃，从而源源不断补充被气流带走的已燃质点，维持火焰稳定地存在。本生灯火焰的稳定条件

———————————————————53本生灯火焰的实际特征

———————————————————火焰根部有一圈w=uH的点火环，靠近管壁处存在猝熄距离。原因：1、气流靠近壁面处速度w→0，2、管壁附近部分活化分子被中断，链反应变慢，uH变小。3、管壁有散热损失，温度较低，uH变小。4、管内压力稍大于环境压力火焰顶部形成圆角，原因：锥顶可燃气传导热量大于其他部分，火焰传播速度更快燃烧火焰的移动速度与喷嘴的直径有关。本生灯火焰的实际特征

———————————————————54如果在管内气流速度w与火焰传播速度Sl的分布如图所示，也即w＞Sl则火焰前沿将被气流带走，并假定直到灯口(即2—2截面)时w还是大于Sl

。这时火焰前沿将继续随气流向右移动。自动连续点火源的建立如果在管内气流速度w与火焰传播速度Sl的分布如图所示，自动连55当火焰向右移动时，由于管壁散热作用对火焰的影响越来越小，在壁附近的Sl逐渐增加。能找到某一平衡位置如左图的3—3截面处，这时Sl分布曲线与w的分布曲线在离管壁某点A处相切，如果能达到这一条件火焰就能被稳定在灯口上。当火焰向右移动时，由于管壁散热作用对火焰的影响越来56如果仍然有某些因素使火焰继续住上移动，如移到截面4－4，则由于管壁散热影响的继续减弱，使Sl继续增加，以致与w相交于B、C，在BC范围内，Sl＞w，因此使整个火焰往回移动。因此，若有这种偶然的扰动，火焰还是能回到A点，保持火焰稳定。如果仍然有某些因素使火焰继续住上移动，如移到截面57若由于外界某些原因使火焰移到截面5－5，这时Sl不可能无限地增加，由于周围空气的稀释作用，相反会下降，因此又使Sl与w曲线相切于D点，这又是一极限位置，只要稍有一扰动，也即火焰稍向右移动，则Sl只有下降的趋势，因此高于截面5－5的任何地方，w总是大于Sl，这时火焰就被气流吹熄了。若由于外界某些原因使火焰移到截面5－5，这时Sl不可能无58回火区ABDCA

———————————————————混气流速增加，回火区向下游（右）方向移动并缩小，最终为一点，在增加流速则吹熄。混气流速降低，回火区扩大，A点向上游（左）移动，直至喷口处，继续降低则回火。回火区ABDCA

———————————————————混气59

ABCDA环形区域满足w≤S1，在边界上w＝S1，边界外w>S1,利用这一环形区域具有的特点可以使火焰稳定。由于BAC边界上w＝S1，故可使它成为一个连续的能自动补偿的火焰根部点火源，从而满足稳定火焰条件，使火焰根部稳定于A点。当增加气流速度使任何截面w都高于S1，稳定点火源不复存在，火焰被吹脱。ABCDA环形区域满足w≤S1，在边界上w＝S1，边60火焰回火的临界条件

———————————————————如果减小气流速度，A点向管口移动。假设Sl与w的曲线正好在管口相切，如果再继续降低气流速度，回火区就开始进入管内，使某些地方的Sl＞w，管内的w与Sl分布没有变化，意味着火焰前沿进入管内后不可能稳定，所以Sl与w在管口截面上相切是回火临界条件火焰回火的临界条件

———————————————————如61障碍物稳定本生灯火焰U012SU金属丝直径越大,火焰稳定性越好,因为尾部形成燃烧产物回流区起连续点火源作用;金属丝表面温度越高,猝熄效应减弱,火焰稳定性越好.金属丝温度很高时,火焰可以稳定在金属丝表面上某一位置.障碍物稳定本生灯火焰U012SU金属丝直径越大,火焰稳定性越62高速气流火焰的稳定→防火焰吹脱

_____________________________________根据稳定条件，从两方面入手流动方面w化学物理因素方面uH高速气流火焰的稳定→防火焰吹脱

______________63回流区的产生

——————————————————当高速气流流过钝体时，由于气体的黏性，将钝体后面的静止气体带向下游，从而降低钝体后的气体静压、在静压差的作用下，部分下游气体将产生回流流动，从而在钝体后面形成回流区。回流区的产生

——————————————————当高速气流64

将各截面气流轴向速度为零的各点相连得到回流区边界线，在边界线以外是主流区，在边界线以内是回流区。由于回流的是高温燃烧产物，可以起自动连续点火源的作用，从而使新鲜可燃混和气不断被点燃。常用于航空燃气轮机加力燃烧室和煤粉燃烧器。

65钝体稳燃机理

———————————————————钝体下游截面速度负值到正值的变化使气流速度等于火焰传播速度成为可能.回流区边界附近气流速度较低,为火焰稳定提供良好条件.钝体后的回流区中利用高温燃烧产物提供了预混可燃气点火必需的能量,充当连续点火源的作用.钝体稳燃机理

———————————————————钝体下游66Mi代表可燃物在钝体后停留时间和可燃物着火所需时间之比值。Mi≤1时,火焰被吹离回流区而熄灭,Mi=1是火焰稳定临界条件.保证稳定着火所需的回流区尺寸x随气流速度的升高，可燃混合物的温度及压力降低而增加，可燃物燃烧越快，所需回流区尺寸越小。火焰稳定模型1Mi代表可燃物在钝体后停留时间和可燃物着火所需时间之比值。保67通过从主流中分流出小部分流速较低的预混可燃气来实现值班火焰,该火焰形成一股热射流与主流在边界层处进行强烈热量交换和质量交换,使主气流着火,燃烧,从而保证主火焰的稳定.在燃气轮机燃烧室,高强度工业加热炉等设备中得到广泛应用.1、值班火焰稳定火焰通过从主流中分流出小部分流速较低的预混可燃气来实现68其它高速气流中的稳定火焰方法

———————————————————制造高温回流区要点：当回流区的回流量过小,或回流温度过低,都会使点火能量降低,导致点火失败,当回流区旋涡交替脱落时,也可能导致熄火.其它高速气流中的稳定火焰方法

———————————————693、反吹射流稳定火焰3、反吹射流稳定火焰70反吹射流特点：1、反吹射流引入在燃烧器附近形成空气动力稳燃区。2、形成高温中心回流区。反吹射流为冷空气，与周围高温烟气混合后使温度有下降趋势，但反吹射流引入使局部氧浓度增高而加快燃烧速度，温度得到补偿。3、优点：流动阻力较小，火焰较短，火焰稳定范围较宽；缺点：逆向喷嘴消耗高压空气。反吹射流特点：712、旋转射流稳定火焰

流入圆筒形的燃烧室时，

稳燃机理：旋转射流流入燃烧室时受圆筒壁面约束，气流作螺旋形运动。在离心力和旋转射流的卷吸力作用下，使燃烧室前部中心气体静压下降，在静压差的作用下产生回流流动，回流的高温燃烧产物作为自动连续点火源，使火焰得以稳定。常用于燃气轮机燃烧室。2、旋转射流稳定火焰

流入圆筒形的燃烧室时，稳燃机理：72旋转射流流入不受壁面约束的自由空间，比如空间很大的炉膛情况旋转射流流入不受壁面约束的自由空间，比如空间很大的炉膛情73稳燃机理：

气流将沿流出旋转器时的气流方向作惯性运动，而形成放射性空心圆椎形射流，它存在两个边界面，外边界面由于气体的黏性，会卷吸周围的气体形成外回流区,内边界面由于被射流气流所包围，只能抽吸下游的气体。因此在内边界面内形成中心回流区。常用于锅炉燃烧器。

旋转射流稳焰与气流饶钝体相比的优点:1产生相同宽度的回流区,旋流器的尺寸比钝体的尺寸小得多,2旋转射流的回流区长度比饶钝体的回流区长度大得多,3随旋转强度变化,回流区尺寸及高温烟气回流量调节方便.稳燃机理：744、器壁凹槽稳定火焰（常用于工业炉）-火焰附壁面稳定优点：阻力小，稳定范围宽缺点：高温凹槽对材料选择和冷却保护提出很高要求。4、器壁凹槽稳定火焰（常用于工业炉）755、突扩管道燃烧器5、突扩管道燃烧器766、带孔圆筒稳定火焰当气流流过圆筒或圆椎时，气流从小孔（一排或多排小孔）进入罐内，因圆筒顶端存在滞止区，当其中气体被由小孔进入的射流卷吸带走后，在该处形成局部低压，以致气流回流向上补充形成回流区。新鲜混合气自小孔进入后，与回流区回流来的高温燃气相接触而被混合加热，在小孔和小孔截面上形成固定点火源以点燃向下流动的混合气。优点是可以人为控制第1排小孔的轴向位置和孔径大小来控制回流区尺寸和进入回流区的气流量.近期航空发动机（燃气轮机及冲动发动机）6、带孔圆筒稳定火焰当气流流过圆筒或圆椎时，气流从小孔（一排771、根据最低热负荷工况来决定可燃混合气的喷口尺寸，以保证气流速度总能高于火焰传播速度，2、对可燃混合气喷口进行冷却，以降低该处的火焰传播速度，3、使可燃混合气喷口处的气流速度分布尽可能均匀，以保证该截面的最低流速也能大于火焰传播速度，为此喷口作成收缩形。防止火焰回火的措施1、根据最低热负荷工况来决定可燃混合气的喷口尺寸，以防止火焰787、工业炉用煤气燃烧器混合气经过收缩喷口1然后进入燃烧道2燃烧，最后流入炉膛。喷口用铸铁铸造，可采用水冷，可燃混合气在喷口处流速较高，并带有强烈冷却，可起到防止回火作用，喷口后燃烧道尺寸为喷口3倍，可在突扩燃烧道前部形成稳定火焰所需回流区。7、工业炉用煤气燃烧器混合气经过收缩喷口1然后79

扩散火焰的稳定

简介利用大速差同向射流稳定火焰方法：利用高速气体对同流向的低速可燃混合气射流的卷吸作用，在两个射流之间产生一个回流区作为稳定火焰点火源。扩散火焰的稳定80思考