燒嘴燃燒:層流火焰?zhèn)鞑ソ缦?/h2>
添加時間:2018/8/28 14:46:41 瀏覽次數(shù):2473
一、火焰?zhèn)鞑ソ缦?/span>
燒嘴火焰?zhèn)鞑ソ缦?,?shí)際上是可燃混合氣在什么條件下才能進(jìn)行燃燒的問題。任何可燃混合氣如果不是太稀的話(即燃料不是過少),只要有足夠強(qiáng)烈的點(diǎn)火源都可以使它著火。但著火以后能不能維持燃燒,即維持火焰在其中傳播,則不一定。因?yàn)榭扇蓟旌蠚庵谢鹧鎮(zhèn)鞑サ哪芰κ桥c可燃混合氣的組成及與周圍介質(zhì)的換熱條件有關(guān)。
由實(shí)驗(yàn)可知,可燃混合氣的燃燒并不是在混合氣所有各種組成下都能進(jìn)行的。對于某種可燃混合氣,在某給定的初始溫度和壓力下存在著一定的傳播濃度界限。在此界限以外,即使以強(qiáng)烈的熱源使可燃混合氣著火,也不能使火焰在其中傳播,而將是熄滅。
因燃料過貧或過富,火焰?zhèn)鞑ニ俣葧眲眲∠陆?,以致不能維持火焰在可燃燃混合氣中傳播,這種現(xiàn)象稱為淬熄。淬熄時的臨界條件就是火焰的燒嘴傳播界限。
以前曾認(rèn)為火焰?zhèn)鞑ソ缦蘧褪荢L≈0時的參數(shù),且從進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)SL未接近零時就已發(fā)生淬熄現(xiàn)象。這是因?yàn)槿紵齾^(qū)對外散熱(通過導(dǎo)熱或熱輻射)的緣故??扇蓟旌蠚庖蛉剂线^貧或其他原因降低了燃燒溫度,導(dǎo)致了化學(xué)反應(yīng)速度變慢,使得SL減??;但這時散熱損失卻相對地增大,因而使燃燒溫度更加下降,*達(dá)到某一數(shù)值后火焰就不能再繼續(xù)傳播。實(shí)驗(yàn)表明,各種燃料相應(yīng)于火焰不能傳播時的*小很 限火焰?zhèn)鞑ニ俣葹? ~10cm/s,見圖6-16。

可燃混合氣因燃料過貧而使火焰?zhèn)鞑ミ_(dá)到臨界狀態(tài)的組成稱為火焰?zhèn)鞑サ臐舛认孪?alpha;L(αL>1);反之,因燃料過富而致火焰不能傳播的組成稱為濃度上限αU( αu<1)。在濃度上下限之間,可燃混合氣的任一組成都能保證火焰的傳播。在傳播界限外,可燃混合氣并非不可能燃燒,而只是不能以層流火焰?zhèn)鞑サ男问絹磉M(jìn)行,例如可用絕熱壓縮的方法使很 稀薄的燃料/空氣混合氣發(fā)生燃燒。
火焰?zhèn)鞑舛冉缦迣?shí)際上也就是著火濃度很 限。
二、影響火焰?zhèn)鞑舛冉缦薜囊蛩?/span>
火焰?zhèn)鞑ソ缦夼c許多因素有關(guān),如燃料的種類、混合氣的組成以及混合氣的溫度與壓力等。燃料的性質(zhì)對傳播界限具有很大的影響。如果然料不是在空氣中而是在純氧中燃燒,則其火焰?zhèn)鞑ソ缦迣@著擴(kuò)大,且主要擴(kuò)大其上限。這是與燃料在純氧中燃燒具有較大的火焰速度有關(guān)。
提高可燃混合氣的壓力可擴(kuò)大其火焰?zhèn)鞑ソ缦?,上限尤其顯著。壓力對火焰?zhèn)鞑ソ缦薜挠绊懺诘蛪簳r特別明顯。當(dāng)壓力降低到某一很 限值時上下兩界限會聚集在一起。此后,若再繼統(tǒng)降低壓力,則不論混合氣為何種組成都無法使火焰?zhèn)鞑ァ?/span>
對于烴類化合物與空氣的混合氣在溫度為15 ~ 20時,這很 限壓力為4000 ~4700Pa;若將空氣換以純氧或升高其溫度,則可使很 限壓力下降到267 ~ 1333Pa。
可燃混合氣溫度的提高,可使反應(yīng)速度加快,燃燒溫度提高,有利于火焰?zhèn)鞑ソ缦薜臄U(kuò)大。溫度與火焰?zhèn)鞑ソ缦拗g呈線性正比關(guān)系。
火焰在管子中傳播時,管徑的大小對火焰?zhèn)鞑ソ缦抟灿泻艽笥绊憽.?dāng)管徑減小時,因?yàn)閷鼙诘纳嵯鄬υ龃螅鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣葴p小。當(dāng)管徑小到某一很 限值時,向管壁的散熱損失可增大到使火焰無法傳播,這時的管徑就稱為臨界直徑或淬熄直徑(淬熄距離),見圖6-17。淬熄直徑在工程上具有很實(shí)用的意義,例如利用孔徑小于淬熄直徑的金屬網(wǎng)來制止火焰的通過,這是*常用的防止回火的措施。

不同可燃混合氣,淬熄直徑與其理論火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛪毫Τ煞幢取?/span>

管徑對火焰?zhèn)鞑ソ缦薜挠绊懕硎驹趫D6-18中,從圖中可以看出,增大管徑可擴(kuò)大傳播范圍,但超出某一很 限后,作用就不顯著了。
火焰在管中傳播所以會被淬熄,主要是受到活化*的和熱量的擴(kuò)散作用?;鹧嬖诠苤袀鞑r,管壁將吸取火焰的熱量并向外散失。管子直徑越小,管子的相對散熱面積越大,因而容積熱損失也就越大。同樣,管子直徑越小,活化*與管壁碰撞的機(jī)會越多,因而這此活化*被銷毀的量也就越多。管壁的結(jié)構(gòu)材料和條件對活化*銷毀速度也起到一定的作用。提高初始溫度可減緩熱量的損失和活化中的銷毀,故可使淬熄直徑減小;減小壓力可增大氣體分子的平均自由程,促進(jìn)活化*與管壁的相互碰撞,加速它們的銷毀速度,從而使火焰?zhèn)鞑ソ缦蘅s小。這對于在低于大氣壓力下,需在管內(nèi)作火焰?zhèn)鞑サ娜紵b置(如噴氣發(fā)動機(jī)燃燒室中的傳焰管裝置)來說,具有非常實(shí)用的意義。因這時傳焰管需選用大于該壓力下的淬熄直徑,否則火焰無法傳播。在可燃混合氣中摻人不可燃組分,依據(jù)摻人組分的性質(zhì)和數(shù)量會不同程度地縮小傳播界限。

火焰?zhèn)鞑ソ缦抟话阃ㄟ^實(shí)驗(yàn)來確定,如圖6-19所示,在一端封閉的玻璃管內(nèi)充以一定濃度的可燃混合氣,然后把玻璃管開口端垂直浸人水銀槽內(nèi)。用玻璃管下端的點(diǎn)火器點(diǎn)火,若火焰不能傳播到管子上端時,則此時濃度就為火焰?zhèn)鞑舛冉缦蕖?br /> 鄭州中威環(huán)保設(shè)備有限公司多年經(jīng)驗(yàn)確定::傳播界限上限一般約是化學(xué)當(dāng)量計(jì)算濃度的3倍,下限大約是它的50%。
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