当前课程知识点：燃烧理论 > 第九章 层流非预混火焰 > 9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度 > 两个例子
我们刚才已经对
它的基本的这些求解方法
或者它的影响因素
做了一个介绍
我们下面就用两个例子来看看
我们定量的去分析一下
实际的燃烧过程
我们在实际计算当中
怎么用这些关系式
第一例子的话
非常简单
我们大家都做实验对吧
我们在实验室
要用一个方口的燃烧器
我们希望产生一个什么
500毫米长的一个扩散火焰
那么用的燃料是
用的是丙烷
而且我们希望大家能够知道一下
体积流量需要多少
而且最好可以确定一下
火焰的功率
功率是多少
第二个
我们把丙烷换成甲烷
也同样产生500毫米
它的流量怎么样
体积流量多少
功率是多少
可以可以来算算看
好 我们方口
那我们就去找方口的
公式对吧
我们也可以选用理论的公式
也可以用实验的公式
一般来说怎么样
一般我们会选用实验的公式
好 我们就拿实验公式
1045这个公式
我们这里边要求什么
要求它的温度
求它的S对不对
好 我们温度都知道
无穷远处燃料的温度都是300K
对不对
这就很容易了
我们重要的是求它的S
S怎么样
3+8/4 对吧
丙烷嘛
乘上4.76
也就是0.21分之1
那算出来大概是23点几
我们同时拿23.8这个数
我们去求它的什么
反误差函数
就算出反误差函数总数
就是0.18
那么好
我们就用500对不对
500毫米的
我们就能够把QF怎么样
把它算出来
我们把它整个的
L如果用500代替
我们就求QF
就可以算出来了
大概就是1.55乘
10的负6次方的立方米每秒
数看上去不大
500很容易算出来
那么根据理想状态方程
我们也求它的密度
我们怎么样
就可以获得它的功率
功率就很简单
直接一乘就可以了
乘上Δh
对不对
它的密度
就是128W
我们记住了
那个数的话
前面那个流量是1.55乘
10的负6次方
瓦数128W
这我们就要求出来了
那么下面我们求什么
求甲烷
那么对甲烷来说
S怎么样
S显然要小的多对不对
等于2乘上4.76
等于多少
9.65
我同样去算
算出来Q等于什么
Q就是3.75乘10的负6次方的
立方米每秒
比刚才那个大了多少
大好多对不对
体积上大好多
为什么会大
大家可以想一下
很简单
因为你的怎么样
密度小
甲烷比丙烷密度小
而它的功率怎么样
功率我们也同样算出来
122W
你有没有发现两个功率怎么样
非常接近
它的甲烷的体积流量
是丙烷的2.4倍
但它们两个的功率怎么样
很接近
从这里边我们可以想一下
如果用别的
别的烷
那么说明它的热
发的热量怎么样
是很接近
也就是说体积流量可能差别很大
实际上它的质量流量
或者说它的发热量怎么样
可能会非常接近
这是一个非常有趣的
我们前面讲了
主要跟体积流量有关
这是什么
这是针对同一种燃料的前提底下
我火焰长度跟体积流量是成正比
实际上这里边更隐含着什么意思
更隐含着如果不同的燃料
体积流量可能不成正比
跟它的热量怎么样
放热量或者功率怎么样
可能是成正比的
好 我们下面看另外一个例题
前面那个是一个分析的例题
我怎么去分析它
选燃料情况
例题的话
是做一个实际的题目
餐饮业的天然气
那我们的是什么
就是希望用一个圆管
圆管的话
我布置好多好多的小的喷嘴
那么圆管的直径的话
是160毫米
那么希望达到怎么样
是满负荷的时候
它的功率是2.2KW
而且希望混入40%的一次风
为了保证稳定燃烧
那么喷嘴的也不能烧坏对吧
那么我烧嘴的功率
希望不超过10W每平方毫米
图就是下面图
那么同时的话
满负荷的火焰高度
希望不要超过20毫米
那么希望求求看
一共需要布置多少个喷嘴
每一个喷嘴的直径是多少
那么想一想
我们能不能去做这个题目
那么我们假设用燃料是用甲烷
对吧
实际的天然气
我们是用天然气的性质
我们是可以直接用甲烷
我们想一想
如果需要负荷的话
那么我们需要是
比如我们有几个方案
一个方案的话
我们先来假设它的喷嘴的数量
我们假设一个喷嘴的数量
那么我们把条件建立起来
然后选择N D
看看火焰长度怎么看
是不是超标
对吧
超标的时候
我把D减小就行了
是吧很简单
还有一个办法
我先把总的功率知道了
所以我总的流量知道
我再给它分配
对吧
分配每一个的话
看它的火焰长度
或者我通过火焰长度怎么样
我根据上一个题目
我就可以反算出来
我每一个口的流量肯定有一个限制
对不对
我每一个口的流量
我总的流量知道了
我一除
也知道N了
那方法可以很多
那我们用
用下面方法
第一步怎么样
就来看
总的面积
那很简单
就是NπD平方
对吧
是一个很容易理解的
那么我们要求什么
mF乘Δhc
除以Atot怎么样
要小于什么
小于10W每平方毫米
对吧
那差不多就等于这个数
那么这样的话
N D平方就可以求出来了
那现在我们根据N D平方
我们就可以怎么样
来假设了
比如我们这两个可以很多组合
对吧
我们先假设N等于36
比如D等于2.79
那我们就可以去求了
那求体积流量怎么求
那么Q当然它根据热值
就可以求出来
mF等于什么
就等于2.2KW
就是2200KW
这个数应该等于什么
就是mF的一点乘上
它的热值对吧 Δh
好 那么mF就可以求出来
就等于4.4乘上
10的负5次方的公斤每秒
那我们再来求它的一次风
一次风的确定预混的燃料的量是40%
是吧
我们比A/Fstoic这个数
应该是多少
17.1乘上什么
燃料的流量
乘上4.4乘10的负5次方
再乘上40%
就获得了一次风量的
这样一个流率
那我总的流量多少
一次风加上燃料流量
这个算出来了以后
就能获得它里边的
总的里边的
一次风里边的Xz,pri
其中Z的话
就是一次的
我们叫做空燃比
那空燃比
我们也可以很简单的算出来
4.76乘上10%
等于3.81
对吧3.81
那有了这些参数以后
我们就可以获得什么
总的什么
在不同的温度底下
我们300K就可以获得
它的这两个总量的参数
Qtot
好 我们Qtot求出来了以后
我们就来看每一个
每一个喷嘴的流量
我们一共36个 是吧
就求出来了
每一个喷嘴的流量
它的S也可以求出来
我们每一个喷嘴的高度怎么样
就可以求出来
我们非常巧Lf要算出来
应该用圆管子
1330
用的什么
也是实验的这样一个参数
我算下来等于19.6毫米
刚好合适
是吧
等于20毫米就算出来了
实际上你参数也可以倒过来
因为20毫米算出来
倒过来算也可以
20毫米知道
通过式子怎么样
就可以把QF算出来
对不对
QF算出来你就倒过去
你就可以知道每一个我最多
就这么大
对吧
我就可以回过头去算什么
算它的数量
再算它的那个
我们这样算不就完成了
实际上还没有完成
要看什么
是否能够布置下36个
160毫米
2.7
那我大概是什么
它的2.7毫米
36个它每一个口之间的距离
是多少
我算一下
大概14毫米
应该14毫米布一个2.79毫米的
一个小口
能不能布置下
没有问题
所以这样的话
我们设计就可以完成
也就是说我们怎么设计
用的甲烷
我们布置36个小口
每一个口有2.79毫米
我们就可以保证火焰长度
比如说20毫米
总的功率2.2KW的这么一个要求
就可以实现了
-1.1 我们为什么要学习燃烧理论
-1.2 什么是燃烧：定义与现象
-1.3 燃烧科学发展简史
-1.4 燃烧科学的研究方法
-1.5 课程的结构
-2.1 概述
--概述
-2.2 状态参数复习
--状态参数复习
-2.3 热力学第一定律
--热力学第一定律
-2.4 反应物和生成物的混合物
--燃烧焓与热值
--例题
-2.5 绝热燃烧温度
--定压绝热燃烧温度
--定容绝热燃烧温度
-2.6 化学平衡
--第二定律的讨论
--吉布斯函数
--复杂系统（选修）
-2.7 燃烧的平衡产物
--全平衡（选修）
--水煤气反应的平衡
--压力影响
-2.8 应用
--例题
--烟气再循环
-2.9 小结
--小结
-第二章 燃烧与热化学--第二章作业
-3.1 传质概述
-3.2 传质理论基础
-3.3 传质应用实例
-3.4 小结
-第三章 传质引论--第三章作业
-4.1 概述
--概述
-4.2 总包反应与基元反应
-4.3 基元反应速率
--其他基元反应
-4.4 多步反应机理的反应速率
--净生成率
--稳态近似
--单分子反应机理
--部分平衡
-4.5 简化机理（选修）
--简化机理（选修）
-4.6 催化和非均相反应（选修）
-4.7 小结
--小结
-第四章 化学动力学--第四章作业
-5.1 概述
--概述
-5.2 H2-O2系统
--H2-O2系统
-5.3 一氧化碳的氧化
--一氧化碳的氧化
-5.4 高链烷烃的氧化
--三步机理
--八步机理
-5.5 甲烷燃烧
--复杂机理和起源
--甲烷燃烧动力学
--高温反应途径分析
--低温反应途径分析
-5.6 氮氧化物
--氮氧化物的危害
-5.7 小结
--小结
-第五章 一些重要的化学机理--第五章作业
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 定压-定质量反应器
-6.3 定容-定质量反应器
-6.4 全混流反应器
-6.5 柱塞流反应器
-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结
-第六章 反应系统化学与热分析的耦合--第六章作业
-7.1 概述和总质量守恒
-7.2 组分质量守恒
-7.3 多组分扩散（选修）
-7.4 动量守恒方程（选修）
-7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式
-7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义
-第七章 反应流的简化守恒方程--第七章作业
-8.1 概述及物理描述
-8.2 层流火焰分析
-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素
-8.4 熄火、可燃性和点火
-8.5 火焰稳定及小结
-第八章 层流预混火焰--第八章作业
-9.1 概述
--概述
-9.2 无反应的恒定密度层流射流
--物理描述
--求解
--两个例子
-9.3 射流火焰的物理描述
-9.4 简化理论描述
--概述
--守恒标量
--状态关系式
-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度
--两个例子
-9.6 碳烟的形成和分解
--碳烟的形成和分解
-9.7 对冲火焰（选修）
--对冲火焰（选修）
-9.8 小结
--小结
-第九章 层流非预混火焰--第九章作业
-10.1 概述
--概述
-10.2 液滴蒸发的简单模型
--基本假设
--气相分析
--气液界面能量平衡
--液滴寿命
-10.3 液滴燃烧的简化模型
--假设
--温度分布
--液滴表面能量守恒
--火焰面处能量守恒
--例题
--扩展到对流条件
-10.4 一维蒸发控制燃烧
--物理模型和假设
--总守恒方程
--例题
-10.5 小结
--小结
-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业
-11.1 概述及燃煤锅炉
-11.2 非均相反应
-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型
-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型
-11.5 颗粒燃烧速度
-11.6 煤的热解及燃烧
-第十一章 固体燃烧--第十一章作业
-12.1 概述
--概述
-12.2 湍流现象与描述
--湍流的现象与描述
-12.3 湍流尺度
--湍流尺度
-12.4 湍流模型
-12.5 湍流预混火焰
--湍流火焰速度
--层流火焰折皱模式
--火焰稳定
-12.6 湍流非预混火焰
--射流火焰
--火焰长度
-12.7 湍流燃烧小结
--湍流燃烧小结
-课程总结
--课程总结
