当前课程知识点:燃烧理论 > 第十二章 湍流燃烧入门(选修) > 12.5 湍流预混火焰 > 12.5.3 例题
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
-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