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实验二-层流火焰传播速度的测定实验实验二层流火焰传播速度的测定实验一、预备知识1、火焰传播和化学反应燃烧发生了一系列化学反应，在这些反应中，燃料在一些自由基例如O、OH、H碰撞下发生反应，产生更多的H或者是分解成更小的碎片。
例如，CH4被连续地转化成CH3，CH2，CH。
最初形成的各种氧化的中间产物与燃料中的碳结合而首先变为CO，并且燃料中的氢基变为H2，所有的中间产物将接着进一步氧化，再一次通过自由基的作用，而变为CO2和H2O。
总热量的一大部分释放都是发生在第二阶段。
这个次序使燃烧具有自持性，且只能够发生在高温下（如1500K以上）。
因为只有在高温下，才能是自由基产生的速率比消耗的速率快，而这对燃料完全变形以及中间产物的氧化是有必要的。
当点燃预混燃料时，局部温度将提高到一个非常高的值，提高了反应速率，从而也引起燃料的燃烧，并且释放出热量。
通过热传导把热量引导到了未燃的相邻区域，相邻区域的温度以及反应率都提高了，因此燃烧就在那里发生了。
我们知道，热量的扩散是火焰传播的原因，燃烧波传播的速度取决于燃烧后的温度以及未燃混合物的热扩散性。
为了把高温区域的自由基传递到与之接触的低温的未燃混合物中，质量扩散也是很重要的；通常质量和热扩散率是相同的。
在本实验中，未燃混合物的压力和温度与环境大气一致。
火焰传播速度只依赖于混合物中的燃料/氧化剂的数量，它们反过来又控制着火焰的温度。
贫油(Φ<1)和富油(Φ>1)的火焰温度比化学恰当比(Φ=1)时更低因为偏离化学恰当比时多余的物质吸收了由可燃燃料燃烧所产生的热量。
实际上，温度最大值出现在当量比比1稍大一些的地方，因为产物的比热容比化学恰当比时稍低。
如果混合物过贫，燃气温度将太低，而不能产生大量的自由基，因此火焰传播变得不可能。
如果混合物过富，大量的燃料将吸收自由基，因此使燃烧第二阶段不能进行。
因此，火焰传播只在某个当量比范围内才有可能，这被称为可燃极限。
燃烧1．为什么说能源与环境问题和燃烧学密切相关？答：当今世界能源的获取超过86%来自于燃料的燃烧，而燃烧会释放出很多的气体：CO2，NOx，S化物等等。
其中CO2是大气温室气体导致全球变暖；NOx，S化物是有害气体对人类的健康、工业、农业都有害。
2．试写出两个以上燃烧学者的名字：Zeldovich、Spalding、Williams、Robert Bensen3．煤油和氢气的理论空气量各为多少？答：煤油约为15，氢气约为354．某燃料由C、H两种元素组成，则其含H量越高，理论空气量越大。
5．一般燃料的理论燃烧温度(空气)大约为多少？答：2000℃左右6．油/气比？当量比？余气系数？相互关系？ RP-3燃料与空气化学恰当混合时，各自的值？答：油/气比ƒ：在燃烧过程中，参加反应的燃料质量与参加反应的空气质量之比。
当量比Φ：在燃烧过程中，实际的油气比与化学恰当的油气比之间的比值。
余气系数α：在燃烧过程中，实际的空气消耗量与化学恰当时的空气消耗量之比。
两者之间的关系：Φ= ƒ/ƒs（其中ƒs为化学恰当的油气比）、Φα =1RP-3燃料，甲烷：ƒ≈0.05882，汽油/煤油：ƒ≈0.06667，氢气：ƒ≈0.028577．影响燃料的理论燃烧温度的因素有哪些？答：燃料的种类、当量比、压力8．不考虑离解时所计算的燃烧温度比理论燃烧温度高低？相差？答：离解时温度低，约100℃9．定压燃烧与定容燃烧的理论燃烧温度谁高？大约相差多少？答：定容理。
大约相差600℃10．一般碳氢燃料化学恰当比下定容燃烧所造成的压力上升大约为？大约上升10atm 11．用空气和纯氧作助燃剂的燃烧温度谁高？相差？答：用纯氧高。
相差3500℃12．理论上，当量比1时，燃料绝热火焰温度Tf达到最大值。
实际上出现在当量比1.1 时。
13．热力学第二定律对分析燃烧反应帮助？可根据熵增原理判断燃烧反应是否化学平衡。
14．燃烧热力学和化学动力学各关心什么问题？答：燃烧热力学：确定化学反应的热效率；分析化学平衡条件以及平衡时系统的状态。
本生灯法测定燃气法向火焰传播速度测试装置仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢2本生灯法测定火焰法向传播速度实验指导书一、实验目的1．巩固火焰传播速度的概念，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。
2．测定液化石油气的层流火焰传播速度。
3．掌握不同的气/燃比对火焰传播速度的影响，测定出不同燃料百分数下火焰传播速度的变化曲线。
二、实验原理层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。
测量火焰传播速度的方法很多，本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。
在稳定的Bensun 火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面。
在此面上某一点处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图1)，即0sin s u u α=⨯式中：u s －混合气的流速（cm/s ）；α－火焰锥角之半。
或 022318vu r r h=+式中：q v －混合气的体积流量（L/s ）；h －火焰内锥高度（cm ）； r －喷口半径（cm ）。
上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度0u 的计算式。
在我们的实验中，可燃混合气体的体积流量v q 是用湿式流量计分别测定燃气与空气的体积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r 可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h 可由测高尺测量。
三、实验设备结构实验台由本生灯、旋涡气泵、湿式气体流量计、U 型管压差计、测高尺等组成。
旋涡气泵产生的空气通过泻流阀、稳压罐、湿式气体流量计、调压阀后进入本生灯，燃气经减压器、湿式气体流量计、防回火器、调压阀后进入本生灯与空气预混合，点燃后通过测量内焰锥高度计算火焰的传播速度。
四、实验步骤1、启动旋涡气泵，调节风量使本生灯出口流速约为0.6m/s，并由湿式流量计读出空气流量。
约为0.8、0.9、2、由以上空气流量，可粗略地估算出一次空气系数11.0、1.1、1.2时的燃气流量。
R Q Y Y-3本生灯法测量火焰传播速度实验指导书中南大学能源科学与工程学院二0一一年四月本生灯法测量火焰传播速度 实验指导书一、实验目的1．了解本生灯的工作原理和结构构成，观察火焰结构，巩固火焰传播速度的概念。
2. 测定液化石油气的层流火焰传播速度，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。
3．测定不同燃料百分数下火焰传播速度，掌握不同油气比对火焰传播速度的影响，二、实验原理层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。
测量火焰传播速度的方法很多，本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。
在稳定的Bensun 火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面。
在此面上某一点处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图1)，即0sin s u u α=⨯式中：u s －混合气的流速（cm/s ）；α－火焰锥角的一半。
或 2201000hr r q u v+=π cm/s式中：q v －混合气的体积流量（L/s ）； h －火焰内锥高度（cm ）； r －喷口半径（cm ） 10—单位换算系数u的计算式。
上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度q是用浮子流量计分别测定燃气与空气的单位体在我们的实验中，可燃混合气体的流量v积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h可由测高尺测量。
三、实验内容利用火焰试验系统，调节预混空气调节阀，观测预混火焰的回火和脱火等现象。
利用本生灯火焰试验系统，调节预混空气调节阀，观测本生灯火焰的内、外火焰锋面。
按照生灯法测量火焰传播速度的原理和方法，测定不同空气消耗系数时的火焰传播速度，从而绘制得到火焰传播速度与空气消耗系数的关系曲线。
四、实验设备结构实验台由本生灯、旋涡气泵、浮子气体流量计、测高尺等组成。
燃烧学及燃烧理论实验指导书一、实验目的1、了解气体燃料着火与燃烧的基本要素2、了解不同过量空气系数下气体火焰的特性3、了解脱火及回火现象4、掌握气体火焰传播速度的测量方法二、实验原理气体火焰是指燃气与空气的混合物燃烧时的反应带。
火焰锋面是指混合气体的成分、温度发生急剧变化的区域。
1、气体燃料着火与燃烧的基本要素有：燃料气体、助燃的氧气及一定的温度。
通过隔绝空气熄灭火焰来证明氧气的助燃是必不可少的。
利用室温孔板的导热降低火焰温度使火焰熄灭；以及利用高温金属点燃混合气体来证明温度是着火与燃烧的基本要素之一。
2、通过调节空气侧及燃气侧的调节阀门，可改变火焰的长短和预混空气的过量空气系数，了解不同空气过量系数下气体火焰的特性。
3、通过调节空气侧及燃气侧的调节阀门，在一次过量空气系数α≈1附近，观察脱火及回火现象。
1）、在混合气体从喷嘴流出、火焰正常燃烧时，气体流速在火焰锋面法向的分速度等于气体火焰传播速度。
在一定范围内，适当地调大与调小混合气体的流速，可发现火焰的高度也会随之变化，保持气体火焰传播速度等于气体流速在火焰锋面法向的分速度，可见火焰具有一定的自稳能力。
当超出其稳定能力范围后，就会发生脱火与回火现象；2）、当喷嘴混合气体流速在火焰锋面法向的分速度大于气体火焰传播速度时，火焰将无法稳定在石英玻璃管喷嘴位置而向上移动，随之熄灭，该现象称为脱火现象，也称为吹熄；3）、当喷嘴混合气体流速小于气体火焰传播速度时，火焰锋面将会向喷嘴内部移动，该现象称为回火现象。
当火焰锋面回火至铜质本生灯体时，由于铜具有良好的导热性以及一定的热容量(本生灯体壁厚较大)，使得火焰锋面进入本生灯体不远，即由于温度过低而熄灭，该现象称为淬熄现象。
4、气体火焰传播速度的测量火焰传播速度是指火焰锋面沿其法线方向朝临近未燃气体移动的速度。
气体火焰的传播速度与混合气体的流态有关。
1）、气体火焰传播的方式层流火焰传播速度(正常火焰传播速度)：未燃气体的着火，依靠已燃气体向未燃气体导热(传热)。
用本生灯法测定60.1%甲烷—39.9%二氧化碳混合气体的
火焰法向传播速度实验
一、实验目的
巩固火焰传播速度的概念，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。
测定可燃气的层流火焰传播速度。
二、实验原理
层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。
测量火焰传播速度的方法很多，本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。
在稳定的火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面。
在此面上某一点处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图1)，即
图一 火焰传播速度测试原理
0sin s u u α=⨯
式中：u s －混合气的流速（cm/s ）；
α－火焰锥角之半。
或 022v
q u r r h
=+
式中：q v －混合气的体积流量（L/s ）； h －火焰内锥高度（cm ）； r －喷口半径（cm ）。
上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度
u
0的计算式。
在我们的实验中，可燃混合气体的体积流量
q是用湿式流量计分
v
别测定燃气与空气的体积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h可由测高尺测量。
三、实验设备结构
实验台由本生灯、旋涡气泵、湿式气体流量计、测高尺等组成。
旋涡气泵产生的空气通过泻流阀、稳压罐、湿式气体流量计、调压阀后进入本生灯，燃气经减压器、湿式气体流量计、防回火器、调压阀后进入本生灯与空气预混合，点燃后通过测量内焰锥高度计算火焰的传播速度。
四、实验步骤
1、启动旋涡气泵，调节风量使本生灯出口流速稳定，并由湿式流量计读出空
气流量。
2、开启燃气阀，并持续进行点火，点燃燃气。
3、缓慢调节空气和燃气流量，当火焰稳定后，分别由湿式流量计测出燃气与
空气的体积流量；由测尺测出火焰内锥高度（从火焰底部，即喷口出口断面处到火焰顶部间的距离）。
u值。
4、记录室温，计算出
五、数据处理
1．根据理想气体状态方程式(等温)，将燃气和空气测量流量换算成(当地大气压下)喷管内的流量值，然后计算出混合气的总流量，求出可燃混合气在管内的流速u s，并求出燃气在混合气中的百分数。
2．计算出火焰传播速度u0，将有关数据填入表内。
六、需要测量的数据以及需要换算的数据表
以下为实验者需要测量和观测的数据
喷管口半径：0.40cm 室温：22 ℃当地大气压：101 kPa
七、结论
通过本生灯法系统的了解了本生灯等原理，知道了火焰传播的的形式。
并且得知了混合气体流量、空气流量与火焰传播速度的关系。
实验注意事项：
实验者在控制空气阀和可燃气体阀时，刚开始应该关闭空气阀把可燃气体阀调小流量通到本升灯内，此时同时用点火装置进行点燃可燃气体，要一直点燃该可燃气体以防止可燃气体发生与空气预混爆炸现象。
然后慢慢调节空气阀和可燃气体阀使本升灯预混的混合气体发生完全燃烧（即呈现完全的蓝色火焰并且火焰面三角形清晰可见）.此时才可读数。
即流量以及火焰高度等。
