2020燃烧爆炸基础-6-射流扩散火焰

动力与电气工程：燃烧学测试题三1、填空题粉尘爆炸应同时具备三个条件：（1）（）；（2）（）；（3）（）。

正确答案：粉尘本身是可燃的；以一定的浓度悬浮在空气中；有一定强度的点火源2、填空题液体的自燃点受（）（（江南博哥））（）（）（）因素的影响。

正确答案：压力；蒸气浓度；氧含量；催化剂；容器特性3、填空题（）和（）对爆轰波的波速有影响正确答案：混气的密度；混气的混合比4、名词解释阿累尼乌斯定律正确答案：阿累尼乌斯通过对反应过程中浓度随时间的变化关系的研究发现，温度对反应速率的影响，集中反映在反应速率常数k上，即阿累尼乌斯定律说明了燃料本身的活性与反应温度对化学反应速度的影响。

阿累尼乌斯定律是实验得出的结果，并不是所有的化学反应都符合阿累尼乌斯定律。

5、填空题高闪点液体的引燃方式有两种一种方法是（），另一种方法是（）。

正确答案：对液体进行整体加热；灯芯点火6、问答题影响湍流扩散火焰长度的主要因素有哪些？如何保证其稳定性？正确答案：主要因素：湍流扩散火焰的长度主要取决于煤气的种类和燃烧器的结构尺寸。

热值高的燃料，燃烧时所需的理论空气需要量越大，火焰越长；当喷口尺寸增加时，火焰长度增加，因为如果流量一定，则流速减小，燃气与氧化剂的扩散混合减弱，火焰变长，流速一定，煤气流量增加，必然需要更长的路程才能与所需要的空气量混合，火焰长度增加；旋流火焰长度比不旋流的短，其减少的数值与旋流数成正比。

湍流扩散火焰的稳定性问题主要是脱火问题。

煤气或空气的流出速度过大，喷口直径过小，都会产生脱火。

因此必须采取稳定火焰的措施，如高温燃烧产物回流、旋转气流、采用稳焰器等。

在提高扩散火焰的燃烧强度的时候，必须保证火焰的稳定性。

7、名词解释闪燃正确答案：在一定的温度范围内，可燃液体蒸气与空气的混合物遇火源产生的一闪即灭的燃烧现象。

8、名词解释射流外边界正确答案：射流外侧速度为零点的包络线9、填空题爆轰波的波速相对于波前气体是（），且混气密度下降，爆轰波的波速（）。

9
RR 9.55 *10 * (0.1997)
5
1.75
0.0301 0.1 0.1095 1.65 *( ) *( ) * 44 44 32
107.3kg /(s m 3 )
热扩散系数为
a
(T ) u c p (T )
在计算时应注意到平均温度针对于整个火焰厚度而言，这是因为 热传导不仅发生在反应区，而且在预热区也是存在的，故
化学参数的影响
（1）混合比（混气成分）的影响
层流火焰传播速度随燃料-氧化剂配比而变化， 主要是由于温度随混合比的变化所引起。对碳氢化 合物燃料，在化学恰当比或者燃料稍富的混气中， 火焰传播速度达到最大。
一般认为火焰温度最高的混合物火焰速度也最大， 在很贫或者很富的燃气中，由于燃料或者氧化剂太 少，反应生成热太少，而实际燃烧设备不可能绝热， 固难以维持火焰传播必需的热量积累，火焰在其中 不能传播。 火焰传播有浓度的上下限
变化
假设燃气中没有氧气或者燃料，可以得出氧气和燃料的平均质量 分数分别为：
w f 0.5( w f ,u 0) 0.06015* 0.5 0.0301 wo2 0.5[0.2331* (1 w f ,u ) 0] 0.1095
其中0.2331为空气中氧的质量分数，化学恰当比的丙烷-空气混合 物空燃比A/F=15.625 而化学反应速率为：


Tu 350K ; Tu , ref 298K ; Pref 1atm S L, ref BM B2 ( M )
2
指数γ、β为当量比ф的函数，表示为： γ= 2.18-0.8（ ф -1） β= -0.16+0.22（ ф -1）
惰性物质或添加剂的影响：

✓火焰位移速度：火焰前沿在未燃混合气中相对于静 止坐标系的前进速度，其法向指向未燃气体。
u dn dt
.
17
层流火焰传播速度分析：
Tm
Ti
Ⅰ
Ⅱ
C
T
x
其主要思想为：若Ⅱ区导出的热量能使未燃混合气温 度上升至着火温度Ti，则火. 焰就能保持温度的传播。18
假定反应区内温度为线性分布，即：
dT Tm Ti
✓波面上的反应：ABCDQ
✓当给予反应物A+B活化能E时，它们成为活化状态， 变为生成物C+D，并放出能量W，则反应热Q=W-E
✓基本反应浓度n，则单位体积放出能量nW；放出的能 量作为新反应的活化能，α为活化概率，则第二批 单位体积内得到活化的分子数为αnW/E，放出的能 量为αnW2/E
.
39
第四节 爆炸极限理论及计算
23第一节层流预混燃烧火焰传播影响火焰传播速度的因素燃料氧化剂比值燃料结构的影响压力的影响火焰温度的影响惰性添加剂的影响活性添加剂的影响24燃料氧化剂比的影响204060801002802402001601208040燃料的体积分数aircoo1012605040302010空气中燃料的体积分数25碳原子数的影响26压力的影响10100030201010203cms127混合气体初始温度的影响28火焰温度的影响p105惰性添加剂的影响p105活性添加剂的影响p10629第二节湍流燃烧与扩散燃烧按燃烧物质的流态燃烧可分为层流燃烧湍流燃烧湍流燃烧的特点火焰长度显著缩短发光区厚度较厚火焰面有抖动火焰轮廓较模糊有明显噪声30第二节湍流燃烧与扩散燃烧湍流燃烧特点产生的原因湍流可能使火焰面弯曲增大了反应面积而且在弯曲的火焰面的法向仍保持层流火焰速度
0 -0.1 -0.2 -0.3 0

一、层流预混火焰 概念1、火焰：火焰是一个以亚音速传播的、自维持的、局部的燃烧区域2、层流预混火焰：将燃料与氧化物充分混和后进行燃烧产生的火焰3、扩散火焰：燃料与氧化剂边混和边燃烧产生的火焰4、本生灯：一个层流预混火焰的例子。

试管底部的燃料射流使得空气也从大小可以调节的开口流入试管，而且当流过试管的时候，二者充分混合5、湍流火焰：雷诺数超过一定范围的燃烧火焰6、火焰速度：随火焰移动的观察者以一定的速度经过未燃的混合物，这个速度就是火焰速度7、火焰厚度：在距离δ上，温度从u T 变化到b T ，满足简单的线性变化，δ定义为火焰厚度8、火焰形状：燃烧时火焰的样子，取决于火焰的传播速度与在试管壁的热量损失 9、吹熄：当气流速度大于火焰速度的时候10、回火：火焰进入燃烧器管、口时，能传播出去而不熄灭的现象就是回火（简单化：当气流速度小于火焰速度的时候发生回火）11、可燃极限：可燃上限（允许火焰传播的燃料含量最高的混和气体1Φ>）可燃下限（允许火焰传播的燃料含量最低的混和气体1Φ<） 13、爆燃：以音速传播的不连续的燃烧波 14、爆炸：以超音速传播的燃烧波15、预热区：燃料与氧化剂混和的区域，在该区中几乎没有热量释放出来 16、反应区：燃料与氧化剂混合后发生反应的区域，有大量的化学能释放17、单位体积热量释放率： c F h m Q∆'''-=''' 18、Le 数：表示热扩散系数和质量扩散系数的比值，p DDkLe c αρ≡=19、熄火距离：火焰进入圆形管熄灭而不是传播过去的临界直径20、最小点燃能量：在电火花点火过程中，使临界体积内混合物温度升高至燃烧后温度所需的能量。

即电极之间距离为临界半径时点燃混合物所需的能量21、准则1：仅当足够多的能量加入到一个和稳态传播的层流火焰一样厚的板状区域内，使其中气体的温度升高到绝热火焰温度，才能点燃22、准则2：板形区域内化学反应的放热速率必需近似平衡于由于热传导从这个区域散热的速率23、抬升火焰：火焰和燃烧器管口并不接触，而是稳定在离管口一定距离的位置，这种现象则称之为火焰抬升24、Yellow Tip Zone ：燃烧过程中缺氧，产生烟灰，导致黑体的连续辐射，人眼的感光性使得我们看到的是亮黄色到暗桔色的发射光25、临界半径：对电火花点火来说，考虑一球形空间内的燃气，它能被点燃要求的最小半径为临界半径。