004_燃烧学-大连理工燃烧学126

1、燃烧学第6章，田江平内燃机研究所414，回顾上次授课，谢苗诺夫方程式热自点火诱导期和环境温度，压力关系临界温度，临界压力曲线链自点火理论点火临界条件：=f-g=0诱导期和链锁反应速度的关系爆炸热爆炸分支爆炸，燃烧学，2，爆炸极限， 倾倒上限对温度更敏感的温度580可在任何压力下爆炸，燃烧学，3，氢氧混合气(2:1 )的爆炸极限(7.4cm球形反应器)，链锁反应速度，r表示反应物，p表示生成物，b表示链载体，倍增因子：链的诱发：表示链的传递，链锁反应：=1， 链锁反应： 1越大分母越小，分母接近0则反应速度无限大，爆炸的kw、kg增大则反应速度降低不爆炸的kw与分子向器壁的扩散有关。 压力降低，

2、分子运动的自由行程增大，kw增大，决定爆炸下限的kg与气相分子的碰撞频率有关。 压力增加，kg增大，爆炸的上限决定。 为什么温度会上升，爆炸压力的上限会变大？ 温度越高，产生的链载体越多，为了避免爆炸，增大kg需要更高的压力。 爆炸的第三个极限原因是热爆炸。 (并非所有的爆炸反应都有第三个限制)、燃烧学、五、瓦斯气体组成对爆炸反应的影响、燃烧学、六、实际点火过程、烃类燃料与氟化剂的混合瓦斯气体大多数在实验测定和点火半岛曲线上存在差异的实际燃烧反应中，链载体与热效应作用于云同步，但在某些压力或温度范围内没有任何限制、燃烧学、7、点火理论、点火、强制混合气温度低的混合气反应、热自点火、自发混合气温

3、度高的反应在整个空间中进行，燃烧学、8、点火成功的条件：局部点火，并出现稳定的火焰传播。 影响着火过程的残奥表：混合气的物理化学性质、浓度、温度、压力、着火方法、着火能、混合气流动的性质。 由于点火过程的复杂性，目前的点火理论基本上是简化理论。 热体点燃理论，将热物体放入静止的气体中，气体温度为t，热物体表面温度为Tw，Tw T，热物体周围温度分布情况。 如果瓦斯气体是不燃性瓦斯气体，则是通常的热物体和瓦斯气体之间的热交换现象，如果是图中的实线部分的可燃瓦斯气体，则根据壁温，周围温度分布不同，用折断线表示。 以数学形式表示的点火条件、燃烧学、9、高温体点火条件、高温体点火模型如果忽略微小要素内

4、的变化，则能量守恒方程式留心由于边界处温度梯度为零，所以向外部放出的热量全部从化学反应中发热。燃烧学、10、燃烧学、11、边界热量平衡：采用一些近似处理，过程稍微有点(可以参考傅氏燃烧热力学基础)是热物体的着火条件。 其中，Nu=hd/由实验结果可知，当高温球体置于静止可燃瓦斯气体中时，由于Nu=2，因此能够得到Tw温度下的最小球径：其他条件不变时，d增大，临界着火温度Tw降低。 燃烧学，12，点火温度与热球径的关系，滞燃期与点火温度的关系，燃烧学，13，点火与自点火同样，存在滞燃期。 定义：从点火源接触可燃瓦斯气体到产生火焰的时间。 实验表明，点火温度与慢燃期关系密切：电火花点火，特点：点火

5、能量虽不大，但瞬间在狭窄范围内发生高温。 两种理论热理论认为火星塞是加热的高温热源，使与之接近的局部混合气温度上升(热传导、对流作用)，达到着火的临界条件着火后，出现火焰传播使容器内的混合气着火燃烧。电离理论认为是在混合气体点火时接近火花的部分的瓦斯气体电离形成活化基团，给出引起链锁反应的条件，链锁反应的结果使混合气体点火燃烧。 实验表明两者存在于云同步中。 低压时电离发挥主要作用，压力上升时热发挥主要作用。燃烧学，14，火花点火后空间温度分布和变化，燃烧学，15，实线：无化学反应时，产生的高温向周围传热，温度随时间增加而衰减的折断线：发生化学反应时，放出热量，周围温度增加，形成火焰传播。 火

6、花放电能量是两种一般形式的电容放电通过电容器的急速放电来实现的。 速度快，约0.01s。 感应放电是通过切断电气设备、切断变压器、点火线圈和电动机的线路来实现的。 放电能量容量放电：其中，c是容量，V1和V2分别是放电前后的电容器电压。 燃烧学，16，点火能量和电极距离的关系是，对于已知成分的混合气，电极间的距离是d。 实验表明，只有放电能量大于某一限制点的火能量时才能点火。 最小点火能量根据d而变化。 在E-d曲线上正好着火。 当d小时，电极从初始火焰传递大量的能量，为了保证火焰的传播需要大的点火能量。 d小于dq时，无论有多少点火能量都不能点燃混合气，将dq称为淬灭距离(quenching

7、 distance )。 d越大，火花必须向混合气体传递越多的热量以升温更多的混合气体。 存在适当的d以使点火能量最小化。燃烧学、17、最小点火能量、Emin和dq主要与混合气的物理化学性质、压力、速度和温度有关，电极形状和材料的关系小。 最小点火能量与淬灭剂距离的关系：与Emin的关系：=1附近出现最小点火能量。 火焰传播速率的最大被视为与最小点火能量的最小值相对应。 之所以随着烃化合物分子量的增加，与最小点火能量对应的过剩空气系数减少，是因为其扩散性能降低。燃烧学，18、许多烃和空气的混合物在常温常压下，其最小点火能约为0.18-0.3mJ。 最小点火能量、可燃界限点火与自点火同样地存在，

8、可燃界限过稀，或过浓的混合气不能点火的点火能量越小，能够点火的范围越小，与火星塞电极的流速的关系流速越小于20m/s，最小点火能量大致直线增加的流速超过20m/s 、燃烧学、19、开口系统的点火与灭火、(尿素模型)简化假设：开口系统是两端开口的燃烧室，体积为v，下图所示的初期温度T0、初期浓度A0的可燃混合气流人容器，其质量流率为(kg/s )，混合气体一进入人燃烧室就发生化学反应，燃烧室内温度保持t 然后，温度t、浓度a的生成物从出口排出，燃烧室的外壁被绝热，通过化学反应放出的热全部用于加热燃烧产物，燃烧室内的反应级数为1级，n=1。 燃烧学，20，能量平衡，系统内的化学反应发热都用于加热物

9、，从而带来系统发热速度：发热速度：去掉教科书，从6.41-6.44部分开始将两者描绘在同一图上：燃烧学，21，开口系统的发火和灭火，初期温度T0对发火的影响d点是自燃发火燃烧学，22，开口系统点火与灭火，初期温度T0对灭火的影响系统已经处于燃烧状态，如果降低初期温度，则上稳定点下降，灭火与否下降，灭火？ 灭火的临界条件。燃烧学，23，灭火不是点火的逆过程：点火：灭火：称为灭火延迟现象，开口系的点火和灭火，在燃烧室的瓦斯气体停留时间长，散热率曲线qG上升，点火变得容易为什么反应速度一定，时间越长散热速度越大。 如果开口系统的长度过短，或者混合气体的流速过大，则混合气体还没有急自点火，或者还没有完全燃烧就会从系统中流出。 随着逗留时间的增加，安全区域(B-C点间为安全区域)扩大。 灭火的可能性减少，改善了燃烧稳定性。燃烧学、24、开口系的点火和灭火、热值对点火灭火的影响热值影响散热速度。 热值越大，散热速度越大，临界温度越低，热值越大，安全区域越大，燃烧稳定性越好。 化学反应速率w对点火灭火的