燃燒學(xué)實(shí)驗報告

1、實(shí)驗一 Bensun火焰及Smithell法火焰分離所屬課程：燃燒學(xué) 1.實(shí)驗?zāi)康?. 觀察Bensun火焰的圈頂效應(yīng)、壁面淬熄效應(yīng)及火焰外凸效應(yīng)；燃料濃度對火焰顏色的影響；氣流速度對火焰形狀的影響等各種火焰現(xiàn)象。2. 了解本生燈火焰內(nèi)外錐分離的原理和方法。2.實(shí)驗儀器及器材名稱型號規(guī)格生產(chǎn)廠家空氣壓縮機(jī)BX-2025福建巨霸機(jī)械有限公司丙烷氣罐及丙烷氣MS-12.2L江蘇民生高壓容器制造有限公司玻璃轉(zhuǎn)子流量計（空氣）LZB-6上海天川儀表廠玻璃轉(zhuǎn)子流量計（燃?xì)猓㎜ZB-3WB上海天川儀表廠空氣及燃?xì)鈮毫Ρ鞿B-Y-60上海正保儀表廠空氣壓力定值器AR-2000浙江三正氣動有限公司本生燈噴口內(nèi)

2、徑11.2mm上海長玻玻璃儀器有限公司石英玻璃管內(nèi)徑9.2mm上海長波玻璃儀器有限公司點(diǎn)火槍BDP-250韓國大陸制罐數(shù)碼相機(jī)D5000NIKON3.實(shí)驗原理預(yù)混合燃燒即動力燃燒，其機(jī)理是燃?xì)馀c燃燒所需的部分空氣進(jìn)行預(yù)先混合，燃燒過程在動力區(qū)進(jìn)行，形成的火焰稱之為Bensun火焰。當(dāng)燃料和空氣流量調(diào)節(jié)到化學(xué)當(dāng)量比時，本實(shí)驗臺上即能出現(xiàn)穩(wěn)定的Bensun火焰，其內(nèi)錐為藍(lán)綠色的預(yù)混火焰(內(nèi)錐表面呈白色)，外錐為淡黃色的擴(kuò)散火焰。同時能觀察到火焰的圓形頂點(diǎn)效應(yīng)、壁面淬熄效應(yīng)及火焰外凸效應(yīng)。改變可燃?xì)獾幕旌媳?，可以觀察到火焰顏色的變化。當(dāng)空氣濃度較低時，擴(kuò)散火焰占主要部分，反應(yīng)不完全炭顆粒被析出，火焰

3、呈黃色；空氣濃度增大后變成預(yù)混火焰，反應(yīng)溫度高，完全燃燒，火焰呈藍(lán)色。富燃料的Bensun火焰可以用Smithell分離法進(jìn)行內(nèi)外錐分離。Bensun火焰及Smithell火焰分離現(xiàn)象如圖1所示。4.實(shí)驗步驟1. 開啟排風(fēng)扇，保持室內(nèi)通風(fēng)，防止燃?xì)庑孤┰斐蓪θ藛T的危害。2. 開啟空壓機(jī)，使空壓機(jī)上壓力表達(dá)到0.4MPa。保證儲氣罐有足夠的空氣量。3. 按實(shí)驗原理系統(tǒng)圖，檢查并連接好各管路，裝上I號長噴管(內(nèi)徑7.18mm)，并套上支撐環(huán)架及I號玻璃管。4. 打開空氣(進(jìn)氣)總閥，按要求設(shè)定預(yù)混空氣定值器壓力(定值器已預(yù)先調(diào)整好，勿需學(xué)生調(diào)整)。開啟液化石油氣開關(guān)閥，使燃?xì)夤艹錆M石油氣，然后打開

4、燃?xì)?進(jìn)氣)總閥。5. 緩慢打開預(yù)混空氣調(diào)節(jié)閥，使空氣流量指示在150L/h左右。再打開燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，使燃?xì)饬髁恐甘驹?7L/h左右，用點(diǎn)火器在噴管出口點(diǎn)火。6. 調(diào)節(jié)空氣流量，觀察不同空燃比時火焰顏色及形狀的變化。待管口形成穩(wěn)定的Bensun火焰時(空氣流量約275L/h左右)，記錄燃?xì)夂涂諝鈮毫?、流量值?. 火焰內(nèi)外錐分離：調(diào)節(jié)空氣流量(約150L/h左右)，使火焰內(nèi)錐出現(xiàn)黃尖，托起支撐環(huán)架，使玻璃外管升高，當(dāng)外管口超過內(nèi)管口時，火焰便移到外管口上；外管再升到一定距離，外錐仍留在外管口處，而內(nèi)錐移至內(nèi)管口燃燒，從而實(shí)現(xiàn)了火焰分離；玻璃外管繼續(xù)升高，外錐被吹脫。記錄燃?xì)夂涂諝鈮毫?、流量值?

5、. 關(guān)閉燃?xì)夂涂諝忾y門，整理試驗現(xiàn)場。5.數(shù)據(jù)記錄與處理火焰形式丙烷流量空氣流量擴(kuò)散火焰400ml/min10L/h預(yù)混火焰（黃尖）400ml/min40L/h純預(yù)混火焰400ml/min100L/h6.實(shí)驗結(jié)果在丙烷流量不變的條件下，空氣流量的變化會使火焰形式發(fā)生改變。實(shí)驗二 本生燈法層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定所屬課程：燃燒學(xué) 實(shí)驗人：實(shí)驗?zāi)康?. 鞏固火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊母拍?，掌握本生燈法測量火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑砗头椒ā?. 測定液化石油氣的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣取?. 掌握不同的氣/燃比對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?，測定出不同燃料百分?jǐn)?shù)下火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊淖兓€。2.實(shí)驗儀器及器材名稱型號規(guī)格生產(chǎn)廠家空氣壓縮機(jī)BX

6、-2025福建巨霸機(jī)械有限公司丙烷氣罐及丙烷氣MS-12.2L江蘇民生高壓容器制造有限公司玻璃轉(zhuǎn)子流量計（空氣）LZB-6上海天川儀表廠玻璃轉(zhuǎn)子流量計（燃?xì)猓㎜ZB-3WB上海天川儀表廠空氣及燃?xì)鈮毫Ρ鞿B-Y-60上海正保儀表廠空氣壓力定值器AR-2000浙江三正氣動有限公司本生燈噴口內(nèi)徑11.2mm上海長玻玻璃儀器有限公司石英玻璃管內(nèi)徑9.2mm上海長波玻璃儀器有限公司點(diǎn)火槍BDP-250韓國大陸制罐數(shù)碼相機(jī)D5000NIKON3.實(shí)驗原理層流火焰?zhèn)鞑ニ俣仁侨剂先紵幕緟?shù)。測量火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊姆椒ê芏唷１驹囼炑b置是用動力法即本生燈法進(jìn)行測定。正常法向火焰?zhèn)鞑ニ俣榷x為在垂直于層流火焰前沿

7、面方向上火焰前沿面相對于未燃混合氣的運(yùn)動速度。在穩(wěn)定的Bensun火焰中，內(nèi)錐面是層流預(yù)混火焰前沿面。在此面上某一點(diǎn)P處，混合氣流的法向分速度與未燃混合氣流的運(yùn)動速度即法向火焰?zhèn)鞑ニ俣认嗥胶?，這樣才能保持燃燒前沿面在法線方向上的燃燒速度(圖7)，即u0=us式中：us混合氣的流速（cm/s）；火焰錐角之半?；騯0式中：qv混合氣的體積流量（L/s）；h火焰內(nèi)錐高度（cm）；r噴口半徑（cm）?；鹧娓叨萮，可由自制簡易測高儀測出。4.實(shí)驗步驟1. 開啟排風(fēng)扇，保持室內(nèi)通風(fēng)，防止燃?xì)庑孤┰斐蓪θ藛T的危害。2. 啟動壓縮空氣泵，直至壓氣機(jī)停止工作，保證儲氣罐有足夠的空氣量。3. 按試驗原理系統(tǒng)圖，檢

8、查并連接好各管路，裝上II號長噴管及冷卻器(出口直徑10.0mm)，接通循環(huán)冷卻水；罩上有機(jī)玻璃擋風(fēng)罩，稍開冷卻水閥，確保冷卻器中有少量水流過。4 .調(diào)整自制簡易測高儀，使測高儀的不銹鋼箭頭對準(zhǔn)火焰內(nèi)錐。5. 打開空氣(進(jìn)氣)總閥，按要求設(shè)定預(yù)混空氣定值器壓力(定值器已預(yù)先調(diào)整好，勿需學(xué)生調(diào)整)。開啟液化石油氣開關(guān)閥，使燃?xì)夤艹錆M石油氣，然后打開燃?xì)?進(jìn)氣)總閥。6. 緩慢打開預(yù)混空氣調(diào)節(jié)閥，使空氣流量指示在150L/h左右。再打開燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，使燃?xì)饬髁恐甘驹?.8L/h左右，用點(diǎn)火器在噴管出口點(diǎn)火。7. 根據(jù)液化石油氣火焰的穩(wěn)定性曲線，預(yù)先估計制得各種混合比所需的空氣和燃料流量，以避免燃料百

9、分比數(shù)過于接近而影響曲線的繪圖。8. 緩慢調(diào)節(jié)空氣和燃?xì)饬髁?，?dāng)火焰穩(wěn)定后，用測高儀測得火焰內(nèi)錐高度。測量狀況不少于6種，為減少測量誤差，對每種情況最好測三次，然后取平均值。5.實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄序號燃?xì)鉁y量值空氣測量值折算流量總流量qv（ml/s）燃?xì)怏w積百分?jǐn)?shù)氣體流速us火焰速度u0()壓力(bar)流量(ml/min)壓力(bar)流量(L/h)燃?xì)?ml/s)空氣(ml/s)1231029010.335060.3317.12%319.9372.70133338.8947.2217.64%250.4167.5215.6432410216013.6788.89102.5

10、613.33%543.87109.6711.636.數(shù)據(jù)處理7.實(shí)驗結(jié)果實(shí)驗三 預(yù)混火焰穩(wěn)定濃度界限測定所屬課程：燃燒學(xué) 實(shí)驗人實(shí)驗?zāi)康挠^察預(yù)混火焰的回火和吹脫等現(xiàn)象，測定預(yù)混火焰的穩(wěn)定濃度界限。2.實(shí)驗儀器及器材名稱型號規(guī)格生產(chǎn)廠家空氣壓縮機(jī)BX-2025福建巨霸機(jī)械有限公司丙烷氣罐及丙烷氣MS-12.2L江蘇民生高壓容器制造有限公司玻璃轉(zhuǎn)子流量計（空氣）LZB-6上海天川儀表廠玻璃轉(zhuǎn)子流量計（燃?xì)猓㎜ZB-3WB上海天川儀表廠空氣及燃?xì)鈮毫Ρ鞿B-Y-60上海正保儀表廠空氣壓力定值器AR-2000浙江三正氣動有限公司本生燈噴口內(nèi)徑11.2mm上海長玻玻璃儀器有限公司石英玻璃管內(nèi)徑9.2mm

11、上海長波玻璃儀器有限公司點(diǎn)火槍BDP-250韓國大陸制罐數(shù)碼相機(jī)D5000NIKON3.實(shí)驗原理火焰穩(wěn)定性是氣體燃料燃燒的重要特性，在不同的空氣/燃料比時，火焰會出現(xiàn)冒煙、回火和吹脫現(xiàn)象。本試驗裝置可以定量地測定燃料濃度對火焰?zhèn)鞑シ€(wěn)定性的影響，從而繪制得到火焰穩(wěn)定性曲線(回火線)。4.實(shí)驗步驟1. 開啟排風(fēng)扇，保持室內(nèi)通風(fēng)，防止燃?xì)庑孤┰斐蓪θ藛T的危害。2. 啟動壓縮空氣泵，直至壓氣機(jī)停止工作，保證儲氣罐有足夠的空氣量。3. 按試驗原理系統(tǒng)圖，檢查并連接好各管路，裝上II號長噴管及冷卻器(出口直徑10.0mm)，接通循環(huán)冷卻水；罩上有機(jī)玻璃擋風(fēng)罩，稍開冷卻水閥，確保冷卻器中有少量水流過。4.

12、打開空氣(進(jìn)氣)總閥，按要求設(shè)定預(yù)混空氣定值器壓力(定值器已預(yù)先調(diào)整好，勿需學(xué)生調(diào)整)。開啟液化石油氣開關(guān)閥，使燃?xì)夤艹錆M石油氣，然后打開燃?xì)?進(jìn)氣)總閥。5. 緩慢打開預(yù)混空氣調(diào)節(jié)閥，使空氣流量指示在150L/h左右。再打開燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，使燃?xì)饬髁恐甘驹?.8L/h左右，用點(diǎn)火器在噴管出口點(diǎn)火。6. 調(diào)節(jié)(增加)空氣流量，使火焰內(nèi)錐出現(xiàn)黃尖，記錄火焰發(fā)煙時的燃?xì)夂涂諝鈪?shù)。再增加空氣流量，使管口形成穩(wěn)定的Bensun火焰，記錄圓錐火焰的燃?xì)夂涂諝鈪?shù)。然后緩慢調(diào)小空氣流量，待形成平面火焰時，記錄燃?xì)夂涂諝鈪?shù)。管口形成平面火焰為回火的貧富燃料線界限。緩慢增加空氣流量，待火焰被吹脫時，記錄燃?xì)夂?/p>

13、空氣參數(shù)。上述各種現(xiàn)象時的燃?xì)夂涂諝鈮毫傲髁坑涗浻诒硪恢小?. 在3.85.2L/h之間，再選24個不同燃?xì)饬髁奎c(diǎn)，重復(fù)6.中的實(shí)驗內(nèi)容。8. 關(guān)閉燃?xì)夂涂諝忾y門，整理試驗現(xiàn)場。5.實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄序號黃尖預(yù)混火焰回火吹脫燃?xì)饪諝馊細(xì)饪諝馊細(xì)饪諝馊細(xì)饪諝饬髁?L/h)流量(L/h)流量(L/h)流量(L/h)113.230241409309502186019.21009201210032410013.25022.82004301506.數(shù)據(jù)處理氣/燃比黃尖預(yù)混火焰回火吹脫2.275.83.3.335.563.335.212.228.334.173.798.7757.實(shí)驗結(jié)果實(shí)驗四 靜壓法氣體燃料

14、火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y定所屬課程：燃燒學(xué) 實(shí)驗人：陸寅驊 實(shí)驗日期：2015年5月22日實(shí)驗?zāi)康幕鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣龋慈紵俣龋┦菤怏w燃料燃燒的重要特性之一，它不僅對火焰的穩(wěn)定性和燃?xì)饣Q性有很大的影響，而且對燃燒方法的選擇、燃燒器設(shè)計和燃?xì)獾陌踩褂靡灿袑?shí)際意義。通過本次試驗，要求學(xué)生熟悉靜壓法（管子法）測定火焰?zhèn)鞑ニ俣龋▎挝粫r間內(nèi)在單位火焰面積上所燃燒的可燃混合物的體積）的方法。了解火焰?zhèn)鞑ニ俣萿0、火焰行進(jìn)速度up和來流（供氣）速度us相互之間的關(guān)系。2.實(shí)驗儀器及器材名稱型號規(guī)格生產(chǎn)廠家空氣壓縮機(jī)BX-2025福建巨霸機(jī)械有限公司丙烷氣罐及丙烷氣MS-12.2L江蘇民生高壓容器制造有限公司玻璃轉(zhuǎn)子流

15、量計（空氣）LZB-6上海天川儀表廠玻璃轉(zhuǎn)子流量計（燃?xì)猓㎜ZB-3WB上海天川儀表廠空氣及燃?xì)鈮毫Ρ鞿B-Y-60上海正保儀表廠空氣壓力定值器AR-2000浙江三正氣動有限公司本生燈噴口內(nèi)徑11.2mm上海長玻玻璃儀器有限公司石英玻璃管內(nèi)徑9.2mm上海長波玻璃儀器有限公司點(diǎn)火槍BDP-250韓國大陸制罐數(shù)碼相機(jī)D5000NIKON3.實(shí)驗原理在一定的氣流量、濃度、溫度、壓力和管壁散熱情況下，當(dāng)點(diǎn)燃一部分燃?xì)饪諝饣旌衔飼r，在著火處形成一層極薄的燃燒火焰面。這層高溫燃燒火焰面加熱相鄰的燃?xì)饪諝饣旌衔?，使其溫度升高，?dāng)達(dá)到著火溫度時，就開始著火形成新的焰面。這樣，焰面就不斷向未燃?xì)怏w方向移動，使

16、每層氣體都相繼經(jīng)歷加熱、著火和燃燒過程，即燃燒火焰鋒面與新的可燃混合氣及燃燒產(chǎn)物之間進(jìn)行著熱量交換和質(zhì)量交換。層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊拇笮∮煽扇蓟旌衔锏奈锢砘瘜W(xué)特性所決定，所以它是一個物理化學(xué)常數(shù)。過量空氣系數(shù)(即空氣消耗系數(shù))at對火焰燃燒溫度Tf的影響見圖3所示，預(yù)熱空氣溫度Ts對火焰燃燒溫度Tf影響見圖4所示，過量空氣系數(shù)圖6 靜壓法測定氣體燃料火焰?zhèn)鞑ニ俣仍囼炁_示意圖1.空壓機(jī)；2LPG罐；3燃?xì)忾y；4燃?xì)饬髁坑嫞?空氣流量計；6引射管；7溫度計；8穩(wěn)壓筒；9可燃?xì)膺M(jìn)口端；10空氣壓力表；11燃?xì)鈮毫Ρ恚?2預(yù)混空氣定值器 13石英玻璃管 14點(diǎn)火槍4.實(shí)驗步驟1. 開啟排風(fēng)扇，保持室內(nèi)通風(fēng)

17、，防止燃?xì)庑孤┰斐蓪θ藛T的危害。2. 起動壓縮空氣泵，直至壓氣機(jī)停止工作，保證儲氣罐有足夠的空氣量。3. 打開空氣(進(jìn)氣)總閥，按要求設(shè)定預(yù)混空氣定值器壓力(定值器已預(yù)先調(diào)整好，勿需學(xué)生調(diào)整)。4. 開啟液化石油氣開關(guān)閥，使燃?xì)夤艹錆M石油氣，然后打開燃?xì)?進(jìn)氣)總閥。5. 稍開預(yù)混空氣調(diào)節(jié)閥及燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，使石英玻璃管內(nèi)充滿一定濃度的燃?xì)?空氣可燃混合物(參考參數(shù)：燃?xì)饬髁?.2L/h；空氣流量280300L/h)。6. 用點(diǎn)火槍在石英玻璃管出口端點(diǎn)燃可燃混合氣(注意點(diǎn)火槍不能直接對著玻璃管中心，防止流動的可燃混合氣對點(diǎn)火花的吹熄)；如點(diǎn)火不成功，則重新調(diào)整燃?xì)夂涂諝獾牧髁?，保證可燃混合物處在著火濃度極限范圍內(nèi)，直至點(diǎn)火成功。7. 觀察石英玻璃管口的火焰形態(tài)。8. 交替調(diào)節(jié)預(yù)混空氣調(diào)節(jié)閥和燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，使火焰呈預(yù)混合火焰的特征。9. 微調(diào)空氣閥和燃?xì)忾y，使可燃混合氣流量微量減小，致使石英玻璃管口火焰鋒面朝著可燃混合氣一側(cè)緩慢移動。當(dāng)火焰鋒面基本置于石英玻璃管中間段位置時，微量調(diào)節(jié)空氣流量閥門，使可燃混合氣流量微量增大。當(dāng)燃燒速度等于可燃?xì)獾膩砹?供氣)速度時，火焰行進(jìn)速度等于零，此時，火焰鋒面在空間駐定靜止不動。如果供氣速度調(diào)節(jié)過大，會造成火焰脫火；反之，會造成回火而吹熄；此時重復(fù)510過程，直至燃燒火焰鋒面在石英