天然氣燒嘴：擴散火焰與預混火焰燃燒機理
添加時間：2017/7/26 11:25:49 瀏覽次數：2168
火焰是燃氣與氧化劑 (空氣或氧氣) 進行劇列氧化反應的反應區, 伴隨有高溫和發光現象。根據燃氣是否預混空氣,可將燃燒方式分為:ll「散燃燒和動力燃燒(預混燃燒) ,兩種燃燒方式所形成的火焰分別稱為擴散燃燒火焰(簡稱為擴散火表臼 )和動力燃燒火焰(預混火焰) ; 按照由于氣體介質流速引起的流態的不同, 火焰還可分為層流火焰和湍流火焰。
-、 燃燒方式與火焰結構
一般來說, 氣體燃料燃燒所需的全部時間由兩部分組成, 即氣體燃料與空氣混合所需的時間τmin和燃料氧化的化學反應時間Tch。如果不考慮這兩種過程在時間上的重疊,整個燃燒過程所需時間為
T=Tmix+Tch (5-1)
燃料與空氣的混合有分子擴散及湍流擴散畫種方式, 因此燃料與空氣混合的時間可寫成
Tmix= 1
1 + 1
Tm Tt （5-2） 中, Tm、 Tt分別是分子擴散時間、湍流;擴散時同。
若擴散混合的時問與氧化反應時間相比非常小而可以忽略, 即當Tmix＜Tch時, 則整個燃燒時間即可近似地等于氧化反應時間,即T≈Tch。也就是說,燃燒過程將強烈地受到化學反應動力學因素的控制, 例如可燃混合氣的性質、 溫度、 燃燒空同的壓力和反應物濃度等; 而一些擴散方面的因素, 如氣流速度、 氣流流過的物體形狀與尺寸等對燃燒速率的影響很小。 這種燃燒稱為化學動力燃焼或動力燃燒。 預混可燃氣體的燃燒屬于動力燃燒。
反之, 如果燃燒過程的擴散混合時問大大超過化學反.應所需時間, 即當Tmix＞Tch 時, 則整個燃燒時問近似等于擴散混合時間, 即T≈Tmix 。 這種情況可稱為擴散燃燒或燃燒在擴散區進行, 此時燃燒過程的進展與化學動力因素關系不大, 而主要取決于流體動力學的擴散混合因素。 例如在大多數工業燃燒設備中, 燃料和空氣分別供入燃燒室, 邊擴散混合邊燃燒。此時爐內溫度很高, 燃燒化學反應可在瞬同完成, 而擴散混合則幾乎占了整個燃燒過程。 在擴散燃燒中, 燃料所需的氧化劑是依靠空氣的擴散獲得的, 因而擴散火焰顯然產生于燃料與氧化劑的父界面上 。 燃料和空氣分別從火焰的兩側擴散到交界面, 而燃燒所產生的燃燒反應產物則向火焰兩側擴散開去。所以對于和散火焰來說, 不存在火焰的傳播 。
可燃混合氣由燃燒器出口流出而著火, 將產生圓館形形狀的火焰 。 對于一定的燃燒器形式, 火焰的結構 (形狀和長短) 取決于燃氣與空氣在燃燒器中的混合方式。
1) 在由燃燒器出口送入燃燒室或爐體進行燃燒之前, 燃氣與燃燒所需的空氣已完全預先混合均勻。所產生的火焰由內、外兩個圓錐體構成,其中內焰錐稍暗,溫度較低,外焰錐較明発,溫度較高.可燃混合氣在內能體內*不斷加熱,然后著火、燃燒。
2)燃氣與燃燒所需的部分空氣(一次風)預先混合好后,噴入燃燒室或爐膛燃燒,所形成的火焰由內錐 、外錐和肉眼看不見的外焰膜三部分組成,預混的燃氣和一次風混合氣在內錐燃燒, 該區域由于空氣不是而含有大量未燃的燃氣及氧化反應中間產物, 屬于還原性的預混火焰; 火焰外錐是上述未燃盡的物質依靠周圍空間空氣 (二次風) 的擴散_繼續燃燒,從而形成的氧化性擴散火焰; *, 高溫畑氣在外錐的外側形成透明的高溫外焰膜, 這種火焰稱為部分預混火焰或半預混火焰, 有時也將部分預混火焰歸類于擴散燃燒火焰。
3) 燃氣完全不與任何空氣預先混合而送入爐膛, 其燃燒時所需空氣完全由周圍空間的空氣擴散來供給,產生的火焰由內、外兩個錐體組成,燃燒區較厚,火焰*長, 稱為擴散燃燒火焰。
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