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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）。
第4章着火（自燃与引燃）本章内容：着火的概念谢苗诺夫的热着火理论（热）自燃的着火延迟链着火理论强制着火着火范围4.1 着火的概念燃烧过程一般可分为两个阶段，第一阶段为着火阶段，第二阶段为着火后的燃烧阶段。
在第一阶段中，燃料和氧化剂进行缓慢的氧化作用，氧化反应所释放的热量只是提高可燃混合物的温度和累积活化分子，并没有形成火焰。
在第二阶段中，反应进行得很快，并发出强烈的光和热，形成火焰。
与连续、稳定的燃烧阶段不同，着火是一个从不燃烧到燃烧的自身演变或外界引发的过渡过程，是可燃混合物的氧化反应逐渐加速、形成火焰或爆炸的过程。
在这个过渡过程中，反应物的消耗及产物的生成尚不明显，它们之间的相互扩散的量级不大，扩散速度对此过渡过程的化学反应影响极微。
因此，着火是一个化学动力学控制的过程。
火焰的熄火过程也是一个化学反应速度控制的过程。
但与着火过程相反，它是一个从极快的燃烧化学反应到反应速度极慢，以至不能维持火焰或几乎停止化学反应的过程。
4.1.1 两种着火类型有两种使可燃混合物着火的方式：自发着火及强制着火。
自发着火有时又叫自动着火或自燃(以后统称为自燃)。
它是依靠可燃混合物自身的缓慢氧化反应逐渐累积热量和活化分子，从而自行加速反应，最后导致燃烧。
自燃有两个条件：1）可燃混合物应有一定的能量储蓄过程。
2）在可燃混合物的温度不断升高，以及活化分子的数量不断积累后，从不显著的反应自动转变到剧烈的反应。
有许多燃料与氧化剂在高温下迅速混合并导致自燃的例子。
例如，柴油喷到高温的压缩空气中在极短的时间内，部分地蒸发并与空气混合，在经历一定的延迟后反应便进行得非常快而着火燃烧；在冲压式喷气发动机及涡轮喷气发动机中燃料喷雾在加力燃烧器中的着火；汽油机中的爆震等。
强制着火是靠外加的热源（外部点火源）向混合物中的局部地方加入能量，使之提高温度和增加活化分子的数量，迫使局部地方的可燃混合物完成着火过程而达到燃烧阶段，然后火焰向可燃混合物的其他部分传播，导致全部可燃混合物燃烧。
第三章着火和灭火理论一、谢苗诺夫自燃理论1.基本思想：某一反应体系在初始条件下，进行缓慢的氧化还原反应，反应产生的热量，同时向环境散热，当产生的热量大于散热时，体系的温度升高，化学反应速度加快，产生更多的热量，反应体系的温度进一步升高，直至着火燃烧。
2.着火的临界条件：放、散热曲线相切于 C 点。
3. ?T=T BRT02 T0E4.改变体系自燃状态的方法qq1降低αq2T增加 Pq q2T ① 改变散热条件②增加放热二、区别弗兰克－卡门涅茨基热自燃理论与谢苗诺夫热自燃理论的异同点1.谢苗诺夫热自燃理论适用范围：适用于气体混合物，可以认为体系内部温度均一；对于比渥数 Bi 较小的堆积固体物质，也可认为物体内部温度大致相等；不适用于比渥数 Bi 大的固体。
2.弗兰克－卡门涅茨基热自燃理论：适用于比渥数Bi 大的固体（物质内部温度分布的不均匀性）；以体系最终是否能得到稳态温度分布作为自燃着火的判断准则；自燃临界准则参数δ cr 取决于体系的几何形状。
三、链锁自然理论1.w0 w 0t123反应速率与时间的关系2.运用链锁自燃理论解释着火半岛现象在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P（1）保持系统温度不变而降低压力，P 点则向下垂直移动自由基器壁消毁速度加快,当压力下降到某一数值后， f < g,φ< 0---------------------- 第一极限（2）保持系统温度不变而升高压力，P 点则向上垂直移动自由基气相消毁速度加快,当压力身高到某一数值后， f < g,φ< 0---------------------- 第二极限（3）压力再增高，又会发生新的链锁反应HO2MHO2M HO 2H 2H2OOH 导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸。
压----------------------第三极限力 1000非爆炸区mmHg100爆炸区10·P360400440480520560600温度℃图 3-12氢氧着火半岛现象3.基于 f（链传递过程中链分支引起的自由基增长速率）和g（链终止过程中自由基的消毁速率）分析链锁自燃着火条件a.在低温时， f 较小（受温度影响较大），相比而言， g 显得较大，故： f g 0这表明，在fg0的情况下，自由基数目不能积累，反应速率不会自动加速，反应速率随着时间的增加只能趋势某一微小的定值，因此， f<g 系统不会着火。
