当前课程知识点:燃烧理论 > 第十二章 湍流燃烧入门(选修) > 12.6 湍流非预混火焰 > 火焰长度
好 我们对于湍流
非预混火焰的话呢
我们刚才说了它的火焰长度
非常重要
我们来看看火焰长度
它的一般的影响因素
到底有哪些
那么第一个的话呢
实际上火焰中射流的
动量和作用在上面的
浮力比
实际上是非常重要的一个参数
当然化学当量比也很重要
还有一个就是来流的密度
和环境的密度之比
一个初始的射流的直径
这些呢都会影响火焰的长度
那么我们想一想
回忆一下我们前面怎么样
前面实际上我们在研究
层流非预混火焰的时候
影响火焰长度
那主要我们讲了一个什么
讲了一个实际上就是
非常简单
就是一个流量 对吧
流量是最最重要的
而这里边的话呢
可能影响因素更多
那么这张图实际上刚才
我们已经有很多很多的实验
都说过了
火焰长度和流速
刚才我们是按体积流量
你可以看出来
还是跟刚才一样
前面一个阶段怎么样
它是非常清楚的
是一个线性的关系
而到了怎么样
到了湍流以后
它就跟什么
流速(的变化曲线)就几乎水平了
关系不大了
这跟刚才我们讲的完全一样
对不对
那么这里边呢
强调了有没有什么
有没有浮力产生的影响
你看在没有浮力的情况下
一般来说怎么样
湍流的转捩就会晚
有浮力的时候怎么样
湍流转捩会快
所以你看它速度很快
而且它火焰高度
就会短很多
没有浮力的时候
火焰长度就会长很多
产生了湍流以后
它同样也会高很多
现象呢
希望大家能理解浮力
对它的影响
而这是一个射流火焰
跟弗劳德数数的关系
弗劳德数是什么
动量控制
还是浮力控制的一个关系式
你看这张图靠左边这一块
就是弗劳德数比较小
实际上是表达什么
实际上是浮力控制的
右边是弗劳德数大于1的时候
也就是属于纯的动量(控制)
空间当然是过渡区
你可以看出来它的
火焰长度跟他们之间的关系
在纯动量控制
几乎是水平不变了
那么实际上是
在非预混火焰里边
实际上我们在层流里边也讲到
我们最最关注的
还有一个很大的问题
就是碳烟的问题
那么你这张图
就可以看出来
不同的湍流里边
它辐射的强度
或者是不同的
碳烟的强度
实际上你可以看出来
随着空气喷射量的增加
怎么样
碳烟怎么样
是不断的减少的
不断的减少的
很清楚
从这三个
不管是乙炔也好
是丙烯也好
还是甲烷也好
当然甲烷不是那么明显对吧
乙烯和乙炔和丙烯的话呢
规律非常非常明显
这是一个甲烷和空气的
热辐射的特性
你可以看出来什么呀
它分子的这一块
有一个很强的波
但是它的碳烟那块
不是特别强
而对乙烯的话呢
情况就不一样了
它分子波段和碳烟的波段怎么样
都具有很强的
连续辐射的特性
这说明它碳烟的强度
大大提高了对吧
另外的话呢
实际上我们也提到
就是针对非预混火焰
对湍流的燃烧的话
就同样有它的稳定性
所以我们要研究
它的推举的高度
就是显示了什么
甲烷 丙烷和乙烯的
射流的得到的火焰的高度
推举的高度
所以射流速度的一个变化
很明显
速度的变化怎么样
推举高度
特别是甲烷和丙烷
就是烷烃类的
推举的高度
就会速度就非常快速的增加
乙烯呢稍微好一些
明显由于它的辐射特性
保证它推举
不容易产生
就火焰更加稳定
那么这是一张就是通用的
吹熄的曲线
也就是说它
你看它是一个
用了一个火焰和推举高度
火焰的层流火焰传播速度
和推举高度定义的
雷诺数
这表明了什么
速度越快
表明它的火焰稳定性越强
或者化学反应速度越高
那么推举的速度
也就越大
它非常好的一个线性的关系
那么大家可以仔细去看一下
这张图
左边实际上就是
非预混燃烧
也有很多的这种燃烧器
那么它的典型的话呢
一般是燃料在中间
外部通过空气
那么中心是燃料射流
这是一个非常典型的
中心燃料射流
由环隙的空气流
产生的一个环形的这样一个
我们叫做非预混的火焰燃烧器
那么这是一个
非常带典型的切向的
也就是中心是通燃料
周边什么呀
是切向的空气
带进去的一个非常典型的
一个非预混的燃烧
它在燃烧出口才开始
边预混边燃烧
我们叫做非预混燃烧
那么这是一个
我们常常用于燃料的
也是中心一个管子什么
燃料的喷管
也是一个旋流
它是一个带有一个
它那个旋流叶片是可以活动的
你可以看右边它
有一个可以活动的模块
是可以调整上边旋流强度的
也是一个非常典型的一种燃烧器
那么在这种固定的空气流速底下
那么旋流的燃烧器呢
它要产生一个富燃料的极限
和贫燃料的极限
那么在中间的某一个区间
它是稳定的
如果比如贫燃料
那么它很可能就会吹熄
那么富燃料也可能就不稳定
所以中间的稳定
这是一个非常典型的稳定区
我们设计的时候
就要利用这样的稳定区
来进行设计
这也是一个非常典型的
旋流实际上
我们知道针对非预混火焰来说
我们很重要的就是控制它什么
火焰的长度
和火焰的形状
对不对
包括它的碳烟的产生
那么旋流实际上
我们在预混燃烧时讲到
旋流是可以很好的进行
湍流火焰的稳定的作用
那么对于非预混火焰呢
它还有一个很大的作用
就是可以调整长度
你看这张图
旋流对火焰长度
你看最左边是没有旋流的
那火焰这么高
你看最右边是旋流强度
一定达到了1.1的
你看一开始的时候
变化非常明显
它火焰很快就变短
而且变胖一点对吧
火焰 而且一开始你看
在零的时候
它刚刚喷口的时候
火焰就并不大
拖的很长
你到了旋流很大了以后
它这边上怎么样
就显得就是火焰非常短
而且就在出口
就形成了很好的火焰
像这种现象
希望大家能够非常灵活的了解
以后的话呢
真正在实际燃烧器的时候
你就可以利用这样的手段
来调整你的火焰的形状
要什么样的形状
你就可以留什么样的形状
-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