高等燃烧学讲义第4章(郑洪涛5学时)
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高等燃烧学王辉2016-11第四章预混气体燃烧中的爆震波和缓燃波1、本章学习提示⏹爆震波和缓燃波的概念及其产生机理定性分析⏹雨果尼奥曲线的导出及曲线的性质⏹C-J爆震波的速度⏹爆震波的结构⏹可燃气中缓燃波转变为爆震波的机理⏹爆震极限需要同学们学习的内容⏹什么是爆震波和缓燃波?⏹如何利用雨果尼奥曲线分析爆震波和缓燃波?⏹了解C-J爆震速度的计算⏹认识爆震波的结构⏹认识可燃气中缓燃波转变为爆震波的机理⏹什么是爆震极限?什么是爆震波和缓燃波?2、燃烧火焰的基本类型回顾⏹燃烧过程中的化学反应区通常被称为“火焰区域flamezone”、“火焰锋面flame front”、“反应波reaction wave”等⏹火焰一般分为两种类型预混火焰:反应前,反应物已经充分混合☐☐扩散火焰:反应中,反应物相互扩散依据燃烧波的存在及其在反应混合物中的传播速度,预混⏹气体的反应一般可分为三类☐爆炸:放热速率极快,在可燃介质中并不是以燃烧波形式推进D fl i☐缓燃:Deflagration,燃烧波以亚音速传播(火焰正常传播、正常燃烧)☐爆震:Detonation,燃烧波以超音速传播缓燃波和爆震波的区别缓燃:⏹火焰正常传播是依靠导热使未燃混气温度升高(或由于扩散使活化的中间产物输运到未燃混气中)而引起反应,从而使燃烧波不断向未燃混气中推进。
1~3m/s⏹这种传播形式的传播速度,一般不大于13m/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。
爆震:⏹而爆震燃烧波的传播不是通过传热传质发生的,它是依靠激波的压缩作用使未燃混气的温度升高而引起化学反应,从而使燃烧波不断向未燃混气中推进。
⏹这种形式的传播速度很高,常大于1000m/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。
3、爆震波和缓燃波的定性区别以一维管流为例:无限长管道中的情况:p1ρ1p2ρ2 u1u2T1 h1T2h2波前波后燃烧波以u1向左运动,可以看作未燃气以u1向燃烧波运动,而波前是静止的(把坐标系固定在燃烧波上)。
《高等燃烧学》习题集与解答第一章绪论1、什么叫燃烧?答:燃烧标准化学定义:燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。
燃烧的广义定义:燃烧是指任何发光发热的剧烈的化学反应,不一定要有氧气参加。
2、燃烧的本质是什么?它有哪些特征?举例说明这些特征。
答:燃烧的本质是一种氧化还原反应。
它的特征是:放热、发光、发烟并伴有火焰。
3、如何正确理解燃烧的条件?根据燃烧条件,可以提出哪些防火和灭火方法?答:可燃物、助燃物和点火原始燃烧的三要素,要发生燃烧,可燃物和助燃物要有一定的数量和浓度,点火源要有一定的温度和足够的热量。
根据燃烧的条件,可以提出一下防火和灭火的方法:防火方法:a、控制可燃物;b、隔绝空气;c、清除点火源灭火方法:a、隔离法;b、窒息法;c、冷却法;d、抑制法4、我国目前能源与环境的现状怎样?电力市场的现状如何?如何看待燃烧科学的发展前景?答:我国目前能源环境现状:一、能源丰富而人均消费量少我国能源虽然丰富,但是分布不均匀,煤炭资源60%以上在华北,水力资源70%以上在西南,而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。
虽然在生产方面,自解放后,能源开发的增长速度也是比较快,但由于我国人口众多,且人口增长快,造成我国人均能源消费量水平低下,仅为每人每年0.9吨标准煤,而1 吨标准煤的能量大概可以把400吨水从常温加热至沸腾。
二、能源构成以煤为主,燃煤严重污染环境从目前状况看,煤炭仍然在我国一次能源构成中占70%以上,成为我国主要的能源,煤炭在我国城市的能源构成中所占的比例是相当大的。
以煤为主的能源构成以及62%的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术被直接燃烧使用,成为我国大气污染严重的主要根源。
据历年的资料估算,燃煤排放的主要大气污染物,如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一硫化碳等,对我国城市的大气污染的危害已十分突出:污染严重、尤其是降尘量大;污染冬天比夏天严重;我国南方烧的高硫煤产生了另一种污染——酸雨;能源的利用率低增加了煤的消耗量。