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12.5.3 例题

下一节:层流火焰折皱模式

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12.5.3 例题课程教案、知识点、字幕

好 同学们

我们刚才就是已经对怎么去判断

一个火焰的模式

用一张图来表达出来

用五个参数

雷诺数 丹姆克尔数

再加上两个尺度的比例

都是用层流预混火焰的

这样一个厚度

和两个湍流的尺度

一个是积分尺度

还有一个Kolmogorov尺度

进行互相比较的话

构建了一张图

当然还有就是层流预混的

火焰的速度

和就是湍流的脉动的均方根

这样五个参数

进行了很好的这样一个判断

我们现在就拿一个例子

来看看我们怎么用

来进行判断

那实际上

我们真正只要有两个参数

就可以在图上

就定出点来了对不对

好 我们下面举一个例子

还是拿一个燃气轮机的

燃烧室来说事

那么我们就来计算一下什么

计算一下丹姆克尔数

l{\fs10}k{\r}和δ{\fs10}l{\r}

看一下火焰所应该处于什么模式

那我们假设

未燃气体的温度

大概是650K

已经烧完出来的话2000K

压力15个大气压

那么气流的平均速度是100m/s

燃料用的是异辛烷

燃烧的尺寸

和刚才一样 是0.3m

相对湍流强度10%

我们假设积分尺度大概是

整个直径的十分之一

也就积分尺度的话

应该是30毫米

燃料和空气完全混合

说明是一个预混的燃烧

好 那我们就想办法求什么

求丹姆克尔数

对不对

丹姆克尔数

然后就可以求湍流的雷诺数

那我们然后就去可以

刚才那个图里边

去找那个区域在什么地方对吧

这基本的思路就是这样

l{\fs10}0{\r}实际上我们已经知道了对吧

是多少 30是吧

30个毫米

S{\fs10}L{\r} V{\fs10}rms{\r}实际上也知道了

刚才是一百米10%

大概也就是10m/s

这两个参数一致

关键是δ{\fs10}l{\r}和S{\fs10}L{\r}

δ{\fs10}l{\r} S{\fs10}L{\r}这两个也

大家都非常容易求对不对

非常容易求

就只是我们前面学过的东西

所以很容易就算出来

那么计算的结果是什么样子

它的时间尺度

积分的比如是

流动的时间尺度

大概就是0.003秒

也就是三个毫秒

刚才说了

也就是刚才因为我们很简单的

就是用l{\fs10}0{\r}比上V{\fs10}rms{\r}

对吧 这两个一比就出来了

大家很容易就获得

V{\fs10}rms{\r} 10m/s

l{\fs10}0{\r}刚才是30mm

马上就一算就出来了

十分之0.03

大概就是0.003秒

好 我们再来看看

层流的火焰的传播速度

那么刚才我们已经有

它的温度压力

这些参数了以后

我们就来求

大概的层流火焰传播

在这个压力底下

88.4cm

88.4cm也就是0.884m

那我们再来计算一下

层流的火焰的厚度

那我们一样的计算方法

大概就是0.039个毫米

那我们化学时间尺度

很容易就求出来了

就是δ{\fs10}l{\r}/S{\fs10}L{\r}

就是0.884对吧

上面是3.85乘10的负5次方

也就是相当于

4.4乘10的负5次方秒

也就是等于什么

44个微秒

或者是0.044毫秒

那么这两个一比

丹姆克尔数就出来了对不对

τ{\fs10}flow{\r}/τ{\fs10}chem{\r}

等于多少 69

而雷诺数是多少

也可以算

是11477

那你看l{\fs10}k{\r}比上δ{\fs10}l{\r}是多少

大概差不多0.7左右

因为两个非常接近对吧

在1左右

你就把参数

你看看图你就知道了

说明什么

燃气轮机的透平的火焰

状态落在

方框的什么

方框的右边那个位置

它实际上刚好什么

两种状态之间在转移

就是l{\fs10}k{\r}比δ{\fs10}l{\r}等于1的位置

这说明什么

实际上这种设备

实际上是湍流的状态

实际上是小火焰这么一种

就是旋涡内小火焰的这么一个

状态附近

这是一个非常非常重要的一个例子

给大家来理解一下

我们一般的燃烧的

这样一种状态应该处于什么状态

燃烧理论课程列表:

第一章 导论

-1.1 我们为什么要学习燃烧理论

--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

--1.2 什么是燃烧:定义与现象

-1.3 燃烧科学发展简史

--1.3 燃烧科学发展简史

-1.4 燃烧科学的研究方法

--1.4 燃烧科学的研究方法

-1.5 课程的结构

--1.5 课程的结构

第二章 燃烧与热化学

-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

--反应物与生成物的组成

--绝对(或标准)焓和生成焓

--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

--回热式和蓄热式交换器

--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

第三章 传质引论

-3.1 传质概述

--3.1.1传质概述

-3.2 传质理论基础

--3.2.1菲克扩散定律

--3.2.2扩散的分子基础-分子动力学

--3.2.3扩散系数的微观推导(选修)

--3.2.4组分守恒方程推导

-3.3 传质应用实例

--3.3.1应用实例一:液面蒸发

--3.3.2蒸汽界面边界条件

--3.3.3液滴蒸发

-3.4 小结

--3.4.1液滴质量守恒+小结

-第三章 传质引论--第三章作业

第四章 化学动力学

-4.1 概述

--概述

-4.2 总包反应与基元反应

--总包反应与基元反应

-4.3 基元反应速率

--双分子反应和碰撞理论

--其他基元反应

-4.4 多步反应机理的反应速率

--净生成率

--反应速率常数与平衡常数关系

--稳态近似

--单分子反应机理

--链式反应和链式分支反应(一)

--链式反应和链式分支反应(二)

--化学时间尺度(一)

--化学时间尺度(二)

--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)

--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

第五章 一些重要的化学机理

-5.1 概述

--概述

-5.2 H2-O2系统

--H2-O2系统

--H2-O2系统爆炸特性

-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

--总包反应和准总包机理

-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

--氮氧化物的形成(一)

--氮氧化物的形成(二)

--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

第六章 反应系统化学与热分析的耦合

-6.1 概述

--6.1 概述

-6.2 定压-定质量反应器

--6.2 定压-定质量反应器

-6.3 定容-定质量反应器

--6.3 定容-定质量反应器

-6.4 全混流反应器

--6.4 全混流反应器

-6.5 柱塞流反应器

--6.5 柱塞流反应器

-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结

--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

第七章 反应流的简化守恒方程

-7.1 概述和总质量守恒

--7.1 概述和总质量守恒

-7.2 组分质量守恒

--7.2 组分质量守恒

-7.3 多组分扩散(选修)

--7.3 多组分扩散(选修)

-7.4 动量守恒方程(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

--7.5 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

--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

第八章 层流预混火焰

-8.1 概述及物理描述

--8.1 定义及重要特征与实验室典型火焰

-8.2 层流火焰分析

--8.2.1 简化分析

--8.2.1 简化分析(续)

--8.2.2 详细分析

-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素

--8.3.1 温度、压力和当量比,燃料选型及火焰速度选型

--8.3.2 火焰速度测量

-8.4 熄火、可燃性和点火

--8.4.1 冷壁熄火

--8.4.2 可燃极限和点火

-8.5 火焰稳定及小结

--8.5 火焰稳定及小结

-第八章 层流预混火焰--第八章作业

第九章 层流非预混火焰

-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

--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

--各种不同的解法(一)(选修)

--9.4.5 各种不同的解法(二)(选修)

-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度

--圆口和槽型口燃烧器火焰长度

--火焰长度的影响因素

--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

第十章 液滴的蒸发与燃烧

-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

--质量守恒和组分守恒

--温度分布

--液滴表面能量守恒

--火焰面处能量守恒

--液气平衡 总结和求解

--燃烧速率常数和液滴寿命

--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

--液滴数目和液滴相守恒

--总守恒方程

--气相成分和气相能量守恒

--液滴动量守恒 模型总结

--例题

-10.5 小结

--小结

-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业

第十一章 固体燃烧

-11.1 概述及燃煤锅炉

--11.1.1 概述

--11.1.2 燃煤锅炉

-11.2 非均相反应

--11.2.1 非均相反应及表面化学反应

--11.2.2 碳反应的半总包机理反应

-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型

--11.3.1 模型建立

--11.3.2 质量与组分守恒与表面化学动力学

--11.3.3 电路比拟与碳燃烧控制

--11.3.4 能量守恒

-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型

--11.4.1 模型建立

--11.4.2 组分守恒、封闭性和表面化学反应

-11.5 颗粒燃烧速度

--11.5 颗粒燃烧速度

-11.6 煤的热解及燃烧

--11.6 煤的热解及燃烧

-第十一章 固体燃烧--第十一章作业

第十二章 湍流燃烧入门(选修)

-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

--湍流模型方法(1)

--湍流模型方法(2)

-12.5 湍流预混火焰

--湍流火焰速度

--湍流火焰结构与模式

--12.5.3 例题

--层流火焰折皱模式

--分布式反应区模式和漩涡小火焰模式

--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

--课程总结

12.5.3 例题笔记与讨论

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