《燃烧理论与应用》第七章 层流火焰

4)层流火炸 燃烧理论与应用 第七章层流火焰 华中科技大学 煤燃烧国家重点实验室 The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 第七章 层流火焰 燃烧理论与应用--- 华中科技大学 煤燃烧国家重点实验室 层流火焰

层流火焰--燃烧与火焰 、燃烧与火焰 ★燃烧燃料和氧化剂两种组份在空间激烈地发生放 热化学反应的过程 ★火焰发生燃烧反应的外部表现 (火焰一燃烧波、火焰前沿、火焰前锋) The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 层流火焰 ------燃烧与火焰 一、燃烧与火焰 ★ 燃烧 ★ 火焰 发生燃烧反应的外部表现 燃料和氧化剂两种组份在空间激烈地发生放 热化学反应的过程 （火焰－燃烧波、火焰前沿、火焰前锋）

4层流火焰-燃烧与火焰 火焰的几个重要特征 ★发光、发热热和辐射现象 ★电离 ★自行传播 The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 ★ 发光、发热 火焰的几个重要特征 ★ 电离 ★ 自行传播 层流火焰 ------燃烧与火焰 热和辐射现象

4层流火焰-燃烧与火焰 火焰前锋 容器 已燃气 未燃气 火焰前锋厚度一般约为10°m The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 O · 未燃气 火焰前锋 容器 已燃气 层流火焰 ------燃烧与火焰 火焰前锋厚度一般约为10-3 m

4层流火焰-燃烧与火焰 ◆缓燃(爆燃)一-燃烧波传播的速度为亚音速 deflagration ◆爆震一燃烧波传播的速度为超音速 detonation 爆炸--释热速率极大,不需要有燃烧波在介 质中的传播 The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 ◆ 缓燃（爆燃）-- 燃烧波传播的速度为亚音速 ◆ 爆震 -- 燃烧波传播的速度为超音速 ◆ 爆炸 -- 释热速率极大，不需要有燃烧波在介 质中的传播 deflagration detonation 层流火焰 ------燃烧与火焰

4层流火焰-燃烧与火焰 火焰分类 层流火焰 ◆根据混合气的流动状态分 湍流火焰 ◆根据混合气反应前的接触状态分/预混火焰 扩散火焰 The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 湍流火焰 ◆ 根据混合气的流动状态分 火焰分类 层流火焰 ◆ 根据混合气反应前的接触状态分 扩散火焰 预混火焰 层流火焰 ------燃烧与火焰

4层流火焰-燃烧与火焰 外锥(扩散 内锥〔预混 内火焰锥 空气→}0〈←空气 ←燃料 本生灯火焰 The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 本生灯火焰 层流火焰 ------燃烧与火焰

4层流火焰层流预混火焰 、层流预混火焰 1.火焰传播速度(SL) 定义:火焰相对于未燃混合气在其法线 方向上的速度 物理意义:S1= cm/s 代表单位时间内在火焰前锋的单位表面上所燃 去的混合气体的体积[cm/scm=cm/s] The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 层流火焰 ------层流预混火焰 二、层流预混火焰 1.火焰传播速度（SL） --- 定义：火焰相对于未燃混合气在其法线 方向上的速度 --- 物理意义： L dx S dt = 代表单位时间内在火焰前锋的单位表面上所燃 去的混合气体的体积 [cm3 /s·cm 2 =cm/s] cm/s

4层流火焰层流预混火焰 ★几个概念 火焰移动速度(Ua):火焰前锋在未燃混合气 中相对于静止坐标系的前进速度 混合气运动速度(vu) u=v+s L The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 ★ 几个概念 --- 火焰移动速度（Ua）：火焰前锋在未燃混合气 中相对于静止坐标系的前进速度 --- 混合气运动速度（vu） U v S a u L = + 层流火焰 ------层流预混火焰

4层流火焰层流预混火焰 火焰前锋 SL 未燃气→Vu U Vb—已燃气 U=1-S The State Key Lab of Coal Combustion, HUS 2021/2/22 Wuhan 430074 P. R. CHINA

The State Key Lab. of Coal Combustion, HUST Wuhan 430074, P. R. CHINA E-mail: lqzhang@263.net 2021/2/22 U v S a u L = − 未燃气 vu vb 已燃气 火焰前锋 Ua 层流火焰 ------层流预混火焰 SL