燃燒理論基礎(chǔ) 層流預(yù)混火焰課件

預(yù)混合火焰：氧化劑和燃料在燃燒前充分混合八層流預(yù)混火焰擴(kuò)散火焰：氧化劑和燃料在燃燒前無混合預(yù)混合火焰：氧化劑和燃料在燃燒前充分混合八層流預(yù)混火焰擴(kuò)預(yù)混合燃燒過程：在充滿預(yù)混合氣的燃燒設(shè)備內(nèi)，通常是在某一局部區(qū)域首先著火，接著在著火區(qū)形成一層相當(dāng)薄的高溫燃燒區(qū)，稱為燃燒區(qū)或火焰面。依靠火焰面的熱量使鄰近的預(yù)混合氣引燃，逐漸把燃燒擴(kuò)展到整個混合氣范圍。這層高溫燃燒區(qū)如同一個分界面，把燃燒完的已燃?xì)怏w(燃燒產(chǎn)物)和尚未進(jìn)行燃燒的未燃混合氣分隔開來。在它的前方是未燃的混合氣，而在它的后方是已燃的燃燒產(chǎn)物。隨時間推移，火焰面在預(yù)混合氣中不斷向前擴(kuò)展，呈現(xiàn)火焰?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象。預(yù)混火焰預(yù)混合燃燒過程：在充滿預(yù)混合氣的燃燒設(shè)備內(nèi)，通常是在某一局部2022/11/193層流預(yù)混火焰的例子：煤氣灶、加熱爐、本生燈等。層流預(yù)混火焰研究有助于理解湍流火焰：物理、化學(xué)過程相同或相似。層流預(yù)混火焰本章主要內(nèi)容：基本特征，簡化分析；火焰速度，火焰形狀；火焰穩(wěn)定性；熄火，回火，可燃性；點(diǎn)火本生燈2022/11/113層流預(yù)混火焰的例子：煤氣灶、加熱爐、本2022/11/194火焰的定義（火焰是什么？）火焰的定義：亞音速下，可自維持傳播的局部燃燒區(qū)域。局部：火焰在任何時候只占可燃混合物的很小一部分。音速傳播的燃燒波：緩燃波超音速傳播的燃燒波:爆震波2022/11/114火焰的定義（火焰是什么？）火焰的定義：2022/11/195火焰的主要參數(shù)傳播速度火焰鋒面厚度溫度分布放熱率2022/11/115火焰的主要參數(shù)2022/11/196火焰速度SL：以波峰為參考系，火焰速度等于未燃?xì)怏w速度νu。根據(jù)總質(zhì)量守恒一般？火焰的傳播速度火焰鋒面點(diǎn)燃2022/11/116火焰速度SL：以波峰為參考系，火焰速2022/11/197快速化學(xué)反應(yīng)區(qū)緩慢反應(yīng)區(qū)圖8.2層流火焰結(jié)構(gòu)溫度分布、放熱率火焰?zhèn)鞑シ较蛞讶細(xì)怏w區(qū)未燃?xì)怏w區(qū)2022/11/117快速化學(xué)反應(yīng)區(qū)緩慢反應(yīng)區(qū)圖8.2層流火焰前鋒：未燃?xì)怏w和已燃?xì)怏w的分界面即為火焰鋒面，亦稱火焰前沿（前鋒）。常壓條件下火焰前鋒的厚度：10-2~10-1mm火焰鋒面火焰鋒面（快速反應(yīng)區(qū)）：溫度梯度和組分濃度梯度大，主要是雙分子反應(yīng)。（為什么是雙分子反應(yīng)？）緩慢反應(yīng)區(qū)：幾mm寬，主要是三分子的慢反應(yīng)。鋒面緩慢反應(yīng)區(qū)預(yù)熱區(qū)火焰前鋒：未燃?xì)怏w和已燃?xì)怏w的分界面即為火焰鋒面，亦稱火焰前火焰輻射-顏色空氣過量：藍(lán)色（高溫激活的CH自由基）燃料過量：藍(lán)綠色（C2輻射）燃料過量更多：形成碳煙，發(fā)亮黃到暗橘色的光火焰輻射-顏色空氣過量：藍(lán)色（高溫激活的CH自由基）2022/11/1910本生燈火焰是競爭火焰：預(yù)混與擴(kuò)散火焰競爭內(nèi)錐產(chǎn)生的CO和H2燃燒形成擴(kuò)散火焰富燃區(qū)火焰的速度分布和散熱共同決定了火焰的形狀。火焰速度=？氣流速度分布如何？火焰速度取決于什么？2022/11/1110本生燈火焰是競爭火焰：內(nèi)錐產(chǎn)生的CO2022/11/19118.2本生燈火焰速度2022/11/11118.2本生燈火焰速度2022/11/1912產(chǎn)生一維扁平層流火焰一維平流層火焰2022/11/1112產(chǎn)生一維扁平一維平流層火焰2022/11/1913實(shí)驗(yàn)室用的燃燒器水冷盤：將火焰產(chǎn)生的熱散出去，降低火焰的速度，產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰。2022/11/1113實(shí)驗(yàn)室用的燃燒器水冷盤：將火焰產(chǎn)生的2022/11/1914例題8.1：求火焰形狀一個穩(wěn)定燃燒的層流預(yù)混火焰，混合氣可視為一維流動，其軸向速度vu與水平坐標(biāo)x呈線性關(guān)系，如圖8.6所示，試確定火焰形狀以及火焰面與軸向所呈的局部角度。假設(shè)火焰速度均為0.4m/s,（可看成化學(xué)當(dāng)量比下甲烷－空氣預(yù)混火焰的速度）混合氣軸向速度與水平坐標(biāo)的關(guān)系2022/11/1114例題8.1：求火焰形狀一個穩(wěn)定燃燒2022/11/1915求解根據(jù)圖8.7，可以通過公式8.2來計(jì)算火焰面與軸向平面所呈的角度?；鹧驿h面（對稱結(jié)構(gòu)，取半軸）8.2SL已知=0.42022/11/1115求解根據(jù)圖8.7，可以通過公式8.22022/11/1916其中，根據(jù)圖8.62022/11/11162022/11/1917因此，有計(jì)算結(jié)果繪于圖8.6（上圖），當(dāng)x=0時,角度為30o;當(dāng)x=20時,角度為19.5o2022/11/1117因此，有為了計(jì)算火焰形狀，我們先在x-z平面上得到火焰面局部斜率(dz/dx)的表達(dá)式，然后對其求積分解出z(x)，根據(jù)圖8.7我們可以看到：火焰形狀計(jì)算火焰形狀計(jì)算，即：確定火焰鋒面在x-z坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)表達(dá)式?；鹧娓叨葹榱擞?jì)算火焰形狀，我們先在x-z平面上得到火焰面局部斜率(d2022/11/1919A/SL=2，B/SL=0.052022/11/1119A/SL=2，B/SL=0.2022/11/19202022/11/11202022/11/1921簡化分析(基于Spalding的理論):找出層流火焰速度的簡化表達(dá)形式如果考慮：傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)動力學(xué)、熱力學(xué)火焰速度計(jì)算將很復(fù)雜一般情形下的火焰速度？反應(yīng)流的簡化方程2022/11/1121簡化分析(基于Spalding的理論反應(yīng)流的簡化守恒方程補(bǔ)充內(nèi)容（第7章內(nèi)容）

簡化方程守恒可以方便理解燃燒過程物理和化學(xué)的本質(zhì)！反應(yīng)流的簡化守恒方程補(bǔ)充內(nèi)容（第7章內(nèi)容）簡化方程守(1)總質(zhì)量守恒(連續(xù)性方程)質(zhì)量流Kg/s控制體內(nèi)質(zhì)量增加單位時間流入控制體的質(zhì)量單位時間流出控制體的質(zhì)量任意位置的質(zhì)量流量x(1)總質(zhì)量守恒(連續(xù)性方程)質(zhì)量流控制體內(nèi)質(zhì)量增加單位時兩邊同時除以，并令更通用的三維形式均為x的函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的定義A為常數(shù)變?yōu)閮蛇呁瑫r除以，并令更通用的三維形式均平面(僅x軸)的穩(wěn)定流球形(僅r軸)的穩(wěn)定流二維軸對稱(僅x和r軸)的穩(wěn)定流穩(wěn)定流中，控制體內(nèi)總質(zhì)量不隨時間變化7.4a7.4b平面(僅x軸)的穩(wěn)定流球形(僅r軸)的穩(wěn)定流二維軸對稱(僅x(2)組分質(zhì)量守恒(組分連續(xù)性方程)考慮一個一維的控制體，如圖3.3所示，厚度為x.

(2)組分質(zhì)量守恒(組分連續(xù)性方程)考慮一個一維的控制體，在控制體內(nèi)A質(zhì)量的凈增加率與質(zhì)量流率和反應(yīng)速率相關(guān):控制體內(nèi)A質(zhì)量的隨時間變化率A流入控制體的質(zhì)量流率A流出控制體的質(zhì)量流率化學(xué)反應(yīng)引起的組分A的產(chǎn)生速率3.28注意與總體質(zhì)量守恒的區(qū)別，系統(tǒng)總質(zhì)量守恒不需要考慮源項(xiàng)在控制體內(nèi)A質(zhì)量的凈增加率與質(zhì)量流率和反應(yīng)速率相關(guān):控制體內(nèi)

是組分A在單位體積內(nèi)的產(chǎn)生率(kgA/m3-s).(第4章中方程4.28）控制體內(nèi)A的質(zhì)量為：mA,cv=YAmcv=YAVcv

，體積為：

Vcv=Ax,

方程3.28可寫為:是組分A在單位體積內(nèi)的產(chǎn)生率(kgA/m3-s除以Ax并讓x0,式3.29成為3.293.30注意與總體質(zhì)量守恒的區(qū)別，組分守恒需要考慮擴(kuò)散項(xiàng)。3.293.30注意與總體質(zhì)量守恒的區(qū)別，組分守恒需要考慮擴(kuò)

對于平面穩(wěn)定流方程7.9是一維穩(wěn)態(tài)流動混合物的組份守恒方程（假設(shè)組分?jǐn)U散僅因濃度梯度引起）。對于多維情況，3.30式變?yōu)椋杭?.97.8或3.30式變?yōu)閭髻|(zhì)（擴(kuò)散和宏觀流動）進(jìn)入控制體的A的質(zhì)量等于反應(yīng)產(chǎn)生的A的質(zhì)量）對于平面穩(wěn)定流即7.97.8或3.30式變?yōu)閭髻|(zhì)（擴(kuò)散和宏二維軸對稱坐標(biāo)7.10對穩(wěn)定流動球坐標(biāo)二維軸對稱坐標(biāo)7.10對穩(wěn)定流動球坐標(biāo)(3)多組分?jǐn)U散（不講）

在對燃燒系統(tǒng)的建模和學(xué)習(xí)理解中，尤其是對層流預(yù)混和非預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)的研究中，不能用二元混合物來做簡化。在這種情況下，組分的輸運(yùn)公式必須同時考慮眾多且性質(zhì)差別很大的組分。例如，我們可以推斷，大燃料分子的擴(kuò)散速度要小于氫原子的擴(kuò)散速度。

另外，火焰中典型的大溫度梯度，形成了濃度梯度之外另一個推動傳質(zhì)過程的作用力。這種作用被稱為熱擴(kuò)散或者Soret效應(yīng)，它使得較輕的分子從低溫處擴(kuò)散到高溫處，相對的，令較重的分子從高溫處擴(kuò)散到低溫處。

(3)多組分?jǐn)U散（不講）在對燃燒系統(tǒng)的建模和學(xué)習(xí)理解多組分?jǐn)U散的通用性方程濃度梯度引起的分子擴(kuò)散；由溫度梯度引起的熱擴(kuò)散；有壓力梯度引起的壓力擴(kuò)散；除重力外其他體力引起的強(qiáng)迫擴(kuò)散；（1）（2）（3）（4）多組分?jǐn)U散的通用性方程濃度梯度引起的分子擴(kuò)散；（1）（2）（作業(yè)：8.6作業(yè)：2022/11/1935簡化分析(基于Spalding的理論)目標(biāo)：找出層流火焰速度的簡化表達(dá)形式.如果考慮：傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)動力學(xué)、熱力學(xué)火焰速度計(jì)算將很復(fù)雜一般情形下的火焰速度？2022/11/1135簡化分析(基于Spalding的理論2022/11/1936假設(shè)1.一維，穩(wěn)流，等面積,2.動能、勢能、粘性力做功以及熱輻射均忽略3.忽略火焰面兩側(cè)微小的壓力差;即壓力恒定4.熱擴(kuò)散和質(zhì)量擴(kuò)散由傅立葉（Fourier）定律及費(fèi)克（Fick）定律決定，且假定是二元擴(kuò)散（Binarydiffusion）.2022/11/1136假設(shè)1.一維，穩(wěn)流，等面積,2022/11/19375.劉易斯（Lewis）數(shù)Le：熱擴(kuò)散率與質(zhì)量擴(kuò)散率的比,假定Le＝1.即k/cp=D,將大大簡化能量方程。2022/11/11375.劉易斯（Lewis）數(shù)Le2022/11/19386.混合物的比熱與溫度或組分無關(guān)。相當(dāng)于假設(shè)所有組分的比熱均為常數(shù)且相等。7.燃料與氧化劑經(jīng)一步放熱反應(yīng)生成燃燒產(chǎn)物。8.氧化劑為化學(xué)當(dāng)量值或過量；即燃料完全氧化。2022/11/11386.混合物的比熱與溫度或組分無關(guān)。相2022/11/1939火焰分析的控制體Δxx=+x=-x控制體T(x)一維，穩(wěn)流，質(zhì)量流率恒定2022/11/1139火焰分析的控制體Δxx=+x=-2022/11/1940質(zhì)量守恒（總質(zhì)量）質(zhì)量:或7.4b7.4a穩(wěn)態(tài)流動：控制體中流體總質(zhì)量不隨時間變化2022/11/1140質(zhì)量守恒（總質(zhì)量）7.4b7.4a穩(wěn)2022/11/1941組分守恒或者，根據(jù)費(fèi)克定律7.97.8組分守恒傳質(zhì)（擴(kuò)散和宏觀流動）進(jìn)入控制體的A的質(zhì)量等于反應(yīng)產(chǎn)生的A的質(zhì)量）2022/11/11417.97.8組分守恒傳質(zhì)（擴(kuò)散和宏觀2022/11/19421kg燃料+vkg氧化劑(v+1)kg產(chǎn)物那么：根據(jù)7.8簡化的總包反應(yīng)燃料（本質(zhì)上是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的消耗速度，或反應(yīng)速率）

2022/11/11421kg燃料+vkg氧化劑(v+2022/11/1943氧化劑產(chǎn)物2022/11/1143氧化劑2022/11/1944單位體積內(nèi)對流（平流）引起的顯焓變化速率單位體積內(nèi)擴(kuò)散引起的顯焓變化速率單位體積內(nèi)化學(xué)反應(yīng)引起的顯焓變化速率7.8比較7.63Shvab-Zeldovich能量方程組分A質(zhì)量守恒能量守恒2022/11/1144單位體積內(nèi)對流（平流）引起的顯焓變化2022/11/1945燃燒熱8.7燃燒熱因此7.63式變化為（兩邊除以cp）7.63=2022/11/1145燃燒熱8.7燃燒熱因此7.63式變化2022/11/1946我們的任務(wù)：找到SL8.7需要求解方程8.72022/11/1146我們的任務(wù)：找到SL8.7需要求解方2022/11/1947T(x)-0x層流預(yù)混火焰時的假設(shè)溫度分布邊界條件邊界條件解未燃邊界條件:已燃邊界條件：圖8.92022/11/1147T(x)-2022/11/19488.7對8.7一次積分（-∞，+∞），并代入邊界條件2022/11/11488.7對8.7一次積分（-∞，+∞2022/11/1949只在區(qū)域δ內(nèi)不為0(燃料濃度有變化），并且區(qū)域δ內(nèi)根據(jù)圖8.98.11代入8.118.122022/11/1149只在區(qū)域δ內(nèi)不為0(燃料濃度有變化）2022/11/1950消去x，引入T定義平均反應(yīng)速度8.158.15是兩個未知數(shù)的簡單代數(shù)方程需要增加一個方程燃料消耗速率是溫度的函數(shù)這是進(jìn)一步的簡化2022/11/1150消去x，引入T定義平均反應(yīng)速度8.12022/11/1951對8.7一次積分（-∞，δ/2），并代入邊界條件邊界條件在x=δ/2處8.12因?yàn)榛鹧娣磻?yīng)區(qū)在高溫區(qū)，假設(shè)在區(qū)間（-∞，δ/2）近似8.72022/11/1151對8.7一次積分（-∞，δ/2），并2022/11/19528.178.15聯(lián)立方程2022/11/11528.178.15聯(lián)立方程2022/11/1953根據(jù)定義且燃燒熱轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物的顯焓根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以從理論上分析燃料-空氣混合氣體性質(zhì)如何影響SL和δ。其中2022/11/1153根據(jù)定義且燃燒熱轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物的顯焓根據(jù)2022/11/1954例8.2用簡化方法的結(jié)果(上述)來計(jì)算化學(xué)當(dāng)量的丙烷空氣混合物的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?。采用總包的一步反?yīng)機(jī)理（第5章）來計(jì)算平均反應(yīng)速度。2022/11/1154例8.2用簡化方法的結(jié)果(上述)來計(jì)主要是求燃料平均消耗速度（與反應(yīng)速度有關(guān)，因此也與溫度有關(guān)）2022/11/1955解用式：求式中的各物理量溫度確定后可查這幾個物性參數(shù)，求出熱擴(kuò)散系數(shù)α值已知氧氣的量未燃?xì)怏w平均密度（與溫度有關(guān)）主要是求燃料平均消耗速度（與反應(yīng)速度有關(guān)，因此也與溫度有關(guān)）2022/11/1956簡化理論認(rèn)為反應(yīng)在火焰厚度的后半段(δ/2,+∞)發(fā)生（Tb=Tad=2260K,Tu=300K)這個平均溫度用來計(jì)算反應(yīng)的速度。T(x)-0x附錄B.1后半段平均溫度下面考察后半段燃料反應(yīng)速度2022/11/1156簡化理論認(rèn)為反應(yīng)在火焰厚度的后半段(2022/11/1957因假設(shè)火焰反應(yīng)區(qū)在高溫區(qū)，故在區(qū)間（-∞，δ/2）近似燃料不燃燒，在δ/2處燃料在混合氣中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為燃燒前的值空氣中氧氣的質(zhì)量百分比在∞處燃料在混合氣中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0火焰反應(yīng)區(qū)(δ/2,+∞)燃料和氧氣的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)2022/11/1157因假設(shè)火焰反應(yīng)區(qū)在高溫區(qū)，故在區(qū)間（2022/11/1958根據(jù)5.2式，丙烷消耗速度其中表5.1獲得相關(guān)參數(shù)2022/11/1158根據(jù)5.2式，丙烷消耗速度其中表5.2022/11/1959得到平均溫度下平均燃燒速率要求未燃混合氣體平均密度組分i摩爾濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系—附錄6A.7代入下式已知已知已知2022/11/1159得到平均溫度下平均燃燒速率要求未燃混從方程6.29近似認(rèn)為未燃?xì)怏w分子量等于空氣分子量從方程6.29近似認(rèn)為未燃?xì)怏w分子量等于空氣分子量2022/11/1961熱擴(kuò)散率的定義因?yàn)閷?dǎo)熱發(fā)生在整個火焰區(qū)域，而不僅是反應(yīng)的半個區(qū)域，上式的平均溫度應(yīng)當(dāng)是整個火焰區(qū)域的平均溫度。根據(jù)這溫度，查得空氣的特性（附錄C）注意與的區(qū)別（對應(yīng)溫度不同）300K時的值2022/11/1161熱擴(kuò)散率的定義因?yàn)閷?dǎo)熱發(fā)生在整個火焰2022/11/1962SL=0.425m/s計(jì)算中有太多的簡化和不完美，這就是工程科學(xué)F=maE=MC2上帝設(shè)計(jì)了這個規(guī)律，并且安排人來發(fā)現(xiàn)它SL=0.389m/s實(shí)測值2022/11/1162SL=0.425m/s計(jì)算中有太多的課后作業(yè)8.28.3（混合氣的分子量取27.63kg/kmol)8.6課后作業(yè)8.22022/11/1964完全分析Chemkin：Sandia國家實(shí)驗(yàn)室,1990-1991利用詳細(xì)的化學(xué)動力學(xué)和混合氣體的輸運(yùn)性質(zhì)對層流預(yù)混火焰做數(shù)值模擬已經(jīng)發(fā)展成為標(biāo)準(zhǔn)的研究工具，可以獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。前面關(guān)于火焰速度的計(jì)算采用了總包反應(yīng)模型，結(jié)果不是很精確2022/11/1164完全分析利用詳細(xì)的化學(xué)動力學(xué)和混合氣2022/11/19651、控制方程連續(xù)性方程7.4a2022/11/11651、控制方程連續(xù)性方程7.4a2022/11/1966組分守恒能量守恒8.228.232022/11/1166組分守恒8.228.232022/11/1967輔助方程和數(shù)據(jù)理想氣體狀態(tài)方程（2.2）擴(kuò)散速度關(guān)系（7.23，7.25，7.31）與溫度有關(guān)的參數(shù):hi(T),cpi(T),ki(T),Dij(T)混合物特性MWmix,k,Dij

詳細(xì)的化學(xué)動力學(xué)機(jī)理(用來求解組分反應(yīng)速度）各種濃度（質(zhì)量，摩爾）之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系2022/11/1167輔助方程和數(shù)據(jù)理想氣體狀態(tài)方程（2.2022/11/19682、邊界條件8.228.237.4a邊界值問題：給定上下游信息（邊界條件），求解兩個邊界之間的函數(shù)。2022/11/11682、邊界條件8.228.237.4a2022/11/1969例子：CH4-air火焰的結(jié)構(gòu)（不講）1atm,化學(xué)當(dāng)量,CH4-air火焰。GRI-MECH2.11:提供化學(xué)動力學(xué)機(jī)理CHEMKIN：提供程序代碼2022/11/1169例子：CH4-air火焰的結(jié)構(gòu)（不2022/11/19702022/11/11702022/11/19712022/11/11712022/11/19722022/11/11722022/11/1973影響火焰速度和厚度的因素1過量空氣系數(shù)的影響。2燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響。3混合可燃物初始溫度T0的影響。4火焰溫度的影響。5壓力的影響2022/11/1173影響火焰速度和厚度的因素1過量空氣系2022/11/1974過量空氣系數(shù)的影響可燃?xì)怏w混合物的火焰?zhèn)鞑ニ俣萐L將隨著當(dāng)量比（實(shí)際燃空比/理論燃空比）而改變。對于各種不同可燃?xì)怏w混合物其最大的SL并非處于可燃?xì)怏w混合物的當(dāng)量比Φ等于1的情況（即混合物按化學(xué)當(dāng)量的比例來混合）。實(shí)驗(yàn)表明，最大SL發(fā)生在含可燃物濃度比化學(xué)當(dāng)量的比例稍大的混合物中（即Φ>1，稍稍缺氧）。2022/11/1174過量空氣系數(shù)的影響可燃?xì)怏w混合物的火2022/11/1975當(dāng)量混合物中燃料百分比=6.63%當(dāng)量比Φ=1當(dāng)量混合物中燃料百分比>6.63%即當(dāng)量比Φ>1，出現(xiàn)峰值2022/11/1175當(dāng)量混合物中燃料百分比=6.63%當(dāng)2022/11/1976火焰厚度隨當(dāng)量比變化規(guī)律：在接近理論當(dāng)量比（Φ=1）時火焰最薄。2022/11/1176火焰厚度隨當(dāng)量比變化規(guī)律：在接近理論2022/11/1977燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響不同的燃料對火焰正常傳播速度影響很大。飽和碳?xì)浠衔铮ㄍ闊N類）：其最大火焰速度（0.7m/s）幾乎與分子中的碳原子數(shù)n無關(guān)；一些非飽和碳?xì)浠衔铮o論是烯烴還是炔烴類）：碳原子數(shù)較小的燃料，其層流火焰速度較大。當(dāng)n增大到4時，SL的值將陡降，而后，隨n進(jìn)一步增大而緩慢下降，直到n≥8時，非飽和烴就接近于飽和碳?xì)浠衔锏腟L值。圖分子中碳原子個數(shù)對最大火焰速度的影響2022/11/1177燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響不同的燃料對火焰正C.K.Law（普林斯頓大學(xué)）C.K.Law（普林斯頓大學(xué)）2022/11/1979未燃?xì)怏w溫度的影響提高可燃物初始溫度Tu可以大大促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度，因而增大SL值。n是總包反應(yīng)級數(shù)2022/11/1179未燃?xì)怏w溫度的影響提高可燃物初始溫度2022/11/19802022/11/11802022/11/1981壓力的影響因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣扰c化學(xué)反應(yīng)速度有關(guān)，而壓力的改變會影響化學(xué)反應(yīng)速度的大小，因而影響SL值。n=2時，火焰速度與壓力無關(guān)？實(shí)際情況是火焰速度與壓力成反比僅適用于甲烷，P>5atmBradley發(fā)現(xiàn)：2022/11/1181壓力的影響因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣扰c化學(xué)反應(yīng)2022/11/19822022/11/11822022/11/1983不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

標(biāo)準(zhǔn)工況下（298K，1atm）的火焰速度根據(jù)燃料不同而改變的值（書上表8.3）稀釋率Metghalhi-Kech關(guān)系式（Tu≥350K）2022/11/1183不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)2022/11/1984常數(shù)BM，B2和ΦM是由燃料類型確定的，如表8.3不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

2022/11/1184常數(shù)BM，B2和ΦM是由燃料類型確定2022/11/1985

例8.3略不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

γ，β確定：2022/11/1185

例8.3略不同工況（溫度和壓力）層流預(yù)混火焰是穩(wěn)定傳播過程實(shí)際的燃燒過程會經(jīng)歷瞬態(tài)過程:火焰熄火和著火熄火和著火層流預(yù)混火焰是穩(wěn)定傳播過程熄火和著火2022/11/1987熄火加入稀釋劑：水（降溫），CO2（稀釋）吹熄：把火焰從反應(yīng)物吹開當(dāng)通道小到一定程度，火焰會在通過時熄滅（本節(jié)討論的內(nèi)容）。2022/11/1187熄火2022/11/1988冷壁面熄火當(dāng)火焰進(jìn)入一個充分小的通道中時，就會熄滅。如果通道不是太小，火焰就會傳播過去。火焰進(jìn)入圓形管熄滅而不傳播過去的臨界直徑，稱為熄火距離。本生燈試驗(yàn)：在反應(yīng)物流突然停止的時候，觀察穩(wěn)定在試管上方的火焰是否回火→減小本生燈的燃料管的直徑，重復(fù)試驗(yàn)→當(dāng)不發(fā)生回火而直接熄滅時的最大直徑為熄火距離。2022/11/1188冷壁面熄火當(dāng)火焰進(jìn)入一個充分小的通道2022/11/1989熄火距離也可以用長寬比較高的矩形狹槽來確定：兩個長邊之間的距離，即開口的開度。熄火距離基于圓管的測量值比基于狹縫的測量值大一些（大約20—30%）2022/11/1189熄火距離也可以用長寬比較高的矩形狹槽2022/11/1990著火和熄火準(zhǔn)則Williams給出了支配著火和熄滅的兩個基本準(zhǔn)則。準(zhǔn)則1——僅當(dāng)足夠多的能量加入到可燃?xì)怏w中，使和穩(wěn)態(tài)傳播的層流火焰一樣厚的一層氣體的溫度升高到絕熱火焰溫度，才能點(diǎn)燃。F.A.Williams2022/11/1190著火和熄火準(zhǔn)則Williams給出了2022/11/1991準(zhǔn)則2——板形區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的放熱速率必需近似平衡于由于熱傳導(dǎo)從這個區(qū)域散熱的速率。（可用于分析熄火問題）接下來，用這些準(zhǔn)則對火焰熄滅作一個簡化分析。2022/11/1191準(zhǔn)則2——板形區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的放熱速2022/11/1992簡化熄火分析如圖8.18所示的兩平行板組成一個狹縫，火焰恰好進(jìn)入其中。利用Williams的第二個準(zhǔn)則，可以寫出一個使反應(yīng)生成的熱量和壁面導(dǎo)熱損失的熱量相等的能量平衡式，即8.34熄火距離火焰厚度2022/11/1192簡化熄火分析如圖8.18所示的兩平行2022/11/1993其中，單位體積的放熱率和前面定義的的關(guān)系是在繼續(xù)分析之前，有一點(diǎn)很重要，就是注意到分析中已經(jīng)取板狀氣體區(qū)域（圖8.18）的厚度為δ，即方程8.21表示的絕熱火焰厚度?，F(xiàn)在的目標(biāo)是確定滿足方程8.34所表達(dá)的熄火準(zhǔn)則的距離d，即熄火距離。8.352022/11/1193其中，單位體積的放熱率和2022/11/1994根據(jù)傅立葉定律，從火焰區(qū)域損失到壁面的熱量是其中熱導(dǎo)率k和溫度梯度都是用壁面處的氣體來估算的。面積A可表示成，其中L是狹縫的厚度（垂直于紙面），乘以2是因?yàn)榛鹧婧蛢蛇叺谋诿娼佑|。8.36x2022/11/1194根據(jù)傅立葉定律，從火焰區(qū)域損失到壁面2022/11/1995求解溫度梯度dT/dx比較困難。假設(shè)中心面的溫度Tb下降到壁面溫度Tw是線性變化的結(jié)果，那么dT/dx的值是(Tb-Tw)/(d/2)。由于溫度梯度dT/dx很可能遠(yuǎn)大于這個數(shù)值，所以引入一個任意常數(shù)b，由下式定義,8.37b通常是比2大很多的數(shù)字（由實(shí)驗(yàn)確定）2022/11/1195求解溫度梯度dT/dx比較困難。8.2022/11/1996利用方程8.35-8.37，熄滅判別式（方程8.34）變成下面的形式：或8.38a8.38b2022/11/1196利用方程8.35-8.37，熄滅判別假設(shè)Tw=Tu,

利用前面推導(dǎo)出的和SL之間的關(guān)系，再利用關(guān)系式：hc=(v+1)cp(Tb-Tu),8.39a方程8.38b變?yōu)?.38b假設(shè)Tw=Tu,利用前面推導(dǎo)出的和SL之間2022/11/1998或者用表示：8.39b方程8.39b表明，熄火距離比火焰厚度大。多種燃料的熄滅距離如表8.4所示。b值大于12022/11/11988.39b方程8.39b表明，熄火距燃燒理論基礎(chǔ)層流預(yù)混火焰課件2022/11/19100可燃?xì)怏w混合物中的可燃物含量過濃或過稀，即使在容器的一處著火后，其火焰仍不能傳播到整個容器，因而對于每種可燃?xì)怏w混合物來講，都有火焰?zhèn)鞑サ臐舛冉缦??？扇嘉镌诨旌衔镏械臐舛鹊陀谀持刀够鹧嫠俣葹榱愕臐舛戎捣Q為下限，而高于某值而使火焰速度為零的濃度值稱為上限?？扇紭O限2022/11/11100可燃?xì)怏w混合物中的可燃物含量過濃或2022/11/19101幾種氣體在與空氣混合時的火焰?zhèn)鞑舛葮O限（在0.1MPa，20℃時）2022/11/11101幾種氣體在與空氣混合時的火焰?zhèn)鞑庵鹬鹑紵^程的要求：可靠的著火；穩(wěn)定的燃燒。消防要求：在任何條件下不著火；一旦著火可以迅速熄滅。著火一般可分為三類：化學(xué)自燃—不需外界加熱，靠自身化學(xué)反應(yīng)就可著火。如火柴受摩擦而發(fā)火；炸藥受撞擊而爆炸；金屬鈉在空氣中的自燃；煙煤堆積過高而自燃。熱自燃—混合氣加熱到一定溫度在整個容積中著火，如熱容器壁、壓縮。燃燒過程的要求：可靠的著火；

點(diǎn)燃—混合氣局部加熱著火，靠火焰?zhèn)鞑グl(fā)展到整個反應(yīng)空間。如用電火花、電弧、熾熱物體等高溫源點(diǎn)火。點(diǎn)燃—混合氣局部加熱著火，靠火焰?zhèn)鞑グl(fā)展到整個反應(yīng)空影響著火的因素：化學(xué)動力學(xué)因素：燃料性質(zhì)，燃料與氧化劑的比例，環(huán)境壓力和溫度等。流體力學(xué)因素：氣流速度，流動特性，燃燒設(shè)備的幾何特性等。對一定的可燃混氣，其著火條件可表示為：閉口系統(tǒng)：開口系統(tǒng)：其中：影響著火的因素：對一定的可燃混氣，其著火條件可表示為：在燃燒技術(shù)中，為了加速著火，往往由外界加入熱量，使局部地區(qū)的可燃混合物著火而燃燒。這種由外界加入能源，使可燃混合物在加入能源的附近發(fā)生著火燃燒的方法稱為點(diǎn)燃著火法。點(diǎn)燃著火和熱自燃在本質(zhì)上并沒有原則的差別。電火花或電弧點(diǎn)燃：從二電極之間的空隙所產(chǎn)生的電火花或電弧作為外加能源，使附近的可燃混合物溫度升高和活性分子濃度增加而點(diǎn)燃。

強(qiáng)制點(diǎn)火在燃燒技術(shù)中，為了加速著火，往往由外界加入熱量，使局部地區(qū)的電火花點(diǎn)火是實(shí)際裝置中最普遍的點(diǎn)火方式：內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，燃燒器。重點(diǎn)：最小點(diǎn)火能量電火花塞點(diǎn)火電火花點(diǎn)火是實(shí)際裝置中最普遍的點(diǎn)火方式：內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，燃電火花塞點(diǎn)火準(zhǔn)則2——板形區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的放熱速率必需近似平衡于由于熱傳導(dǎo)從這個區(qū)域散熱的速率。1、簡化點(diǎn)火分析根據(jù)準(zhǔn)則計(jì)算：（1）臨界半徑；（2）最小點(diǎn)火能量臨界半徑：如果電火花引燃球形氣體足以使火焰?zhèn)鞑ラ_來，則滿足此條件的最小球形半徑為臨界半徑（Rcrit）。最小點(diǎn)火能量：點(diǎn)燃并形成火焰?zhèn)鞑ニ璧淖钚∧芰俊ｋ娀鸹ㄈc(diǎn)火準(zhǔn)則2——板形區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的放熱速率必需近似平電火花塞點(diǎn)火1、簡化點(diǎn)火分析或邊界條件：T(Rcrit)=Tb

T(∞)=Tu8.408.41電火花塞點(diǎn)火1、簡化點(diǎn)火分析或邊界條件：T(Rcrit)=T電火花塞點(diǎn)火1、簡化點(diǎn)火分析8.42另外，假定球體表面溫度梯度：8.42代入8.41，得到8.438.20電火花塞點(diǎn)火1、簡化點(diǎn)火分析8.42另外，假定球體表面溫度梯電火花塞點(diǎn)火1、簡化點(diǎn)火分析8.44a臨界半徑大約等于層流火焰厚度，或者數(shù)量級接近。把8.20代入，并利用燃燒焓的關(guān)系式得到臨界半徑：8.44b或電火花塞點(diǎn)火1、簡化點(diǎn)火分析8.44a臨界半徑大約等于層流火電火花塞點(diǎn)火1、簡化點(diǎn)火分析8.45最小點(diǎn)火能量臨界質(zhì)量8.45轉(zhuǎn)換為：用理想氣體狀態(tài)方程消去ρb，得到其中8.47假設(shè)火花增加的能量把臨界體積中的氣體加熱到已燃?xì)怏w溫度所需要的能量（Eign）。電火花塞點(diǎn)火1、簡化點(diǎn)火分析8.45最小點(diǎn)火能量臨界質(zhì)量8.2022/11/19113表：室溫和大氣壓下，化學(xué)當(dāng)量比混合物的熄火距離和最小點(diǎn)火能量2022/11/11113表：室溫和大氣壓下，化學(xué)當(dāng)量比混電火花塞點(diǎn)火2、壓力和溫度對最小點(diǎn)火能量的影響8.48增加壓力，最小點(diǎn)火能量減?。簧叱跏紲囟纫矔档妥钚↑c(diǎn)火能量。電火花塞點(diǎn)火2、壓力和溫度對最小點(diǎn)火能量的影響8.48增加壓燃燒理論基礎(chǔ)層流預(yù)混火焰課件燃燒理論基礎(chǔ)層流預(yù)混火焰課件燃燒理論基礎(chǔ)層流預(yù)混火焰課件火焰穩(wěn)定回火回火回火：火焰進(jìn)入燃燒器和噴口內(nèi)繼續(xù)傳播而不熄滅（發(fā)生在燃料氣流減小或關(guān)閉時）回火危害：損壞燃燒設(shè)備，甚至爆炸火焰穩(wěn)定回火回火回火：火焰進(jìn)入燃燒器和噴口內(nèi)繼續(xù)傳播而不熄滅火焰穩(wěn)定火焰推舉火焰推舉：火焰與燃燒器管子或噴口不接觸，而是穩(wěn)定在離噴口一定距離的位置；容易形成未燃?xì)怏w逃逸。火焰推舉火焰穩(wěn)定火焰推舉火焰推舉：火焰與燃燒器管子或噴口不接觸，而是課后作業(yè)8.148.158.16預(yù)習(xí)第9章：層流擴(kuò)散火焰課后作業(yè)8.14Semenov自燃理論(不講）假定：有一體積為V(m3)的容器，其中充滿有化學(xué)均勻可燃?xì)怏w混合物，其濃度為C(kg/m3)，容器的壁溫為T0(K)，容器內(nèi)的可燃?xì)怏w混合物正以速度w(kg/m3s)在進(jìn)行反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)后所放出的熱量，一部份加熱了氣體混合物，使反應(yīng)系統(tǒng)的溫度提高，另一部份則通過容器壁而傳給周圍環(huán)境。為了簡化計(jì)算，采用零維方案，即不考慮容器內(nèi)的溫度、反應(yīng)物濃度等參數(shù)的分布，即假定：容器容積為V，表面積為F，容器內(nèi)各處的混合物濃度及溫度都相同；在反應(yīng)過程中，容器V內(nèi)各處的反應(yīng)速度都相同；容器的壁溫T0及外界環(huán)境的溫度，在反應(yīng)過程中保持不變，而決定傳熱強(qiáng)度的溫度差就是壁溫和混合物之間的溫壓；在著火溫度附近，由于反應(yīng)所引起的可燃?xì)怏w混合物濃度的改變可忽略不計(jì)。Semenov自燃理論(不講）假定：數(shù)學(xué)模型能量方程：

一級反應(yīng)燃燒產(chǎn)生的熱散熱混合物獲得的熱量Semenov自燃理論(不講）數(shù)學(xué)模型燃燒產(chǎn)生的熱散熱混合物獲得的熱量Semenov自燃理Q1為單位時間內(nèi)由于化學(xué)反應(yīng)而釋放的熱量，是一指數(shù)曲線；Q2為單位時間內(nèi)由容器傳給周圍環(huán)境的熱量，是直線下面分別討論三種不同的散熱強(qiáng)度條件下的情況：Semenov自燃理論(不講）Q1為單位時間內(nèi)由于化學(xué)反應(yīng)而釋放的熱量，是一指數(shù)曲線；Se

當(dāng)散熱強(qiáng)度很大時，如圖Q2′直線所示的情況:

隨著容器內(nèi)可燃混合物的化學(xué)反應(yīng)不斷進(jìn)行而使溫度提高，Q1按指數(shù)的關(guān)系隨溫度的升高而增加，散熱隨溫度（T－T0）的增大而增加。容器中的混合氣將處于T1的溫度水平，為緩慢的氧化反應(yīng)，不能自燃Semenov自燃理論(不講）當(dāng)散熱強(qiáng)度很大時，如圖Q2′直線所示的情況:Seme

在Q2′直線與Q1的另外一處交點(diǎn)2（不穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn)）

2－（溫度略低于T2時）TT1

2+（溫度略高于T2時）反應(yīng)加速，自燃Semenov自燃理論(不講）在Q2′直線與Q1的另外一處交點(diǎn)2（不穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn)）S

當(dāng)散熱強(qiáng)度很小時，如圖直線所示的情況:Tw

自燃Semenov自燃理論(不講）當(dāng)散熱強(qiáng)度很小時，如圖直線所示的情況:Sem

當(dāng)散熱強(qiáng)度按圖中直線所示的情況進(jìn)行時:Tw

，，B不穩(wěn)定臨界點(diǎn)，TB著火溫度相應(yīng)的周圍介質(zhì)的溫度TOB為自燃溫度；由初始溫度提高到自燃溫度所需要的時間為滯燃期τSemenov自燃理論(不講）當(dāng)散熱強(qiáng)度按圖中直線所示的情況進(jìn)行時:臨界點(diǎn)幾點(diǎn)結(jié)論著火是化學(xué)動力學(xué)因素和傳熱傳質(zhì)因素相互作用的結(jié)果著火條件是溫度，壓力，混合比，容器尺寸構(gòu)成的函數(shù)關(guān)系著火溫度隨壓力上升而下降，隨容器尺寸增大而下降壓力，直徑不變時如果改變混合比，存在著火溫度最小值和著火的貧限與富限Semenov自燃理論(不講）幾點(diǎn)結(jié)論Semenov自燃理論(不講）預(yù)混合火焰：氧化劑和燃料在燃燒前充分混合八層流預(yù)混火焰擴(kuò)散火焰：氧化劑和燃料在燃燒前無混合預(yù)混合火焰：氧化劑和燃料在燃燒前充分混合八層流預(yù)混火焰擴(kuò)預(yù)混合燃燒過程：在充滿預(yù)混合氣的燃燒設(shè)備內(nèi)，通常是在某一局部區(qū)域首先著火，接著在著火區(qū)形成一層相當(dāng)薄的高溫燃燒區(qū)，稱為燃燒區(qū)或火焰面。依靠火焰面的熱量使鄰近的預(yù)混合氣引燃，逐漸把燃燒擴(kuò)展到整個混合氣范圍。這層高溫燃燒區(qū)如同一個分界面，把燃燒完的已燃?xì)怏w(燃燒產(chǎn)物)和尚未進(jìn)行燃燒的未燃混合氣分隔開來。在它的前方是未燃的混合氣，而在它的后方是已燃的燃燒產(chǎn)物。隨時間推移，火焰面在預(yù)混合氣中不斷向前擴(kuò)展，呈現(xiàn)火焰?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象。預(yù)混火焰預(yù)混合燃燒過程：在充滿預(yù)混合氣的燃燒設(shè)備內(nèi)，通常是在某一局部2022/11/19131層流預(yù)混火焰的例子：煤氣灶、加熱爐、本生燈等。層流預(yù)混火焰研究有助于理解湍流火焰：物理、化學(xué)過程相同或相似。層流預(yù)混火焰本章主要內(nèi)容：基本特征，簡化分析；火焰速度，火焰形狀；火焰穩(wěn)定性；熄火，回火，可燃性；點(diǎn)火本生燈2022/11/113層流預(yù)混火焰的例子：煤氣灶、加熱爐、本2022/11/19132火焰的定義（火焰是什么？）火焰的定義：亞音速下，可自維持傳播的局部燃燒區(qū)域。局部：火焰在任何時候只占可燃混合物的很小一部分。音速傳播的燃燒波：緩燃波超音速傳播的燃燒波:爆震波2022/11/114火焰的定義（火焰是什么？）火焰的定義：2022/11/19133火焰的主要參數(shù)傳播速度火焰鋒面厚度溫度分布放熱率2022/11/115火焰的主要參數(shù)2022/11/19134火焰速度SL：以波峰為參考系，火焰速度等于未燃?xì)怏w速度νu。根據(jù)總質(zhì)量守恒一般？火焰的傳播速度火焰鋒面點(diǎn)燃2022/11/116火焰速度SL：以波峰為參考系，火焰速2022/11/19135快速化學(xué)反應(yīng)區(qū)緩慢反應(yīng)區(qū)圖8.2層流火焰結(jié)構(gòu)溫度分布、放熱率火焰?zhèn)鞑シ较蛞讶細(xì)怏w區(qū)未燃?xì)怏w區(qū)2022/11/117快速化學(xué)反應(yīng)區(qū)緩慢反應(yīng)區(qū)圖8.2層流火焰前鋒：未燃?xì)怏w和已燃?xì)怏w的分界面即為火焰鋒面，亦稱火焰前沿（前鋒）。常壓條件下火焰前鋒的厚度：10-2~10-1mm火焰鋒面火焰鋒面（快速反應(yīng)區(qū)）：溫度梯度和組分濃度梯度大，主要是雙分子反應(yīng)。（為什么是雙分子反應(yīng)？）緩慢反應(yīng)區(qū)：幾mm寬，主要是三分子的慢反應(yīng)。鋒面緩慢反應(yīng)區(qū)預(yù)熱區(qū)火焰前鋒：未燃?xì)怏w和已燃?xì)怏w的分界面即為火焰鋒面，亦稱火焰前火焰輻射-顏色空氣過量：藍(lán)色（高溫激活的CH自由基）燃料過量：藍(lán)綠色（C2輻射）燃料過量更多：形成碳煙，發(fā)亮黃到暗橘色的光火焰輻射-顏色空氣過量：藍(lán)色（高溫激活的CH自由基）2022/11/19138本生燈火焰是競爭火焰：預(yù)混與擴(kuò)散火焰競爭內(nèi)錐產(chǎn)生的CO和H2燃燒形成擴(kuò)散火焰富燃區(qū)火焰的速度分布和散熱共同決定了火焰的形狀?；鹧嫠俣?？氣流速度分布如何？火焰速度取決于什么？2022/11/1110本生燈火焰是競爭火焰：內(nèi)錐產(chǎn)生的CO2022/11/191398.2本生燈火焰速度2022/11/11118.2本生燈火焰速度2022/11/19140產(chǎn)生一維扁平層流火焰一維平流層火焰2022/11/1112產(chǎn)生一維扁平一維平流層火焰2022/11/19141實(shí)驗(yàn)室用的燃燒器水冷盤：將火焰產(chǎn)生的熱散出去，降低火焰的速度，產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰。2022/11/1113實(shí)驗(yàn)室用的燃燒器水冷盤：將火焰產(chǎn)生的2022/11/19142例題8.1：求火焰形狀一個穩(wěn)定燃燒的層流預(yù)混火焰，混合氣可視為一維流動，其軸向速度vu與水平坐標(biāo)x呈線性關(guān)系，如圖8.6所示，試確定火焰形狀以及火焰面與軸向所呈的局部角度。假設(shè)火焰速度均為0.4m/s,（可看成化學(xué)當(dāng)量比下甲烷－空氣預(yù)混火焰的速度）混合氣軸向速度與水平坐標(biāo)的關(guān)系2022/11/1114例題8.1：求火焰形狀一個穩(wěn)定燃燒2022/11/19143求解根據(jù)圖8.7，可以通過公式8.2來計(jì)算火焰面與軸向平面所呈的角度?；鹧驿h面（對稱結(jié)構(gòu)，取半軸）8.2SL已知=0.42022/11/1115求解根據(jù)圖8.7，可以通過公式8.22022/11/19144其中，根據(jù)圖8.62022/11/11162022/11/19145因此，有計(jì)算結(jié)果繪于圖8.6（上圖），當(dāng)x=0時,角度為30o;當(dāng)x=20時,角度為19.5o2022/11/1117因此，有為了計(jì)算火焰形狀，我們先在x-z平面上得到火焰面局部斜率(dz/dx)的表達(dá)式，然后對其求積分解出z(x)，根據(jù)圖8.7我們可以看到：火焰形狀計(jì)算火焰形狀計(jì)算，即：確定火焰鋒面在x-z坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)表達(dá)式?；鹧娓叨葹榱擞?jì)算火焰形狀，我們先在x-z平面上得到火焰面局部斜率(d2022/11/19147A/SL=2，B/SL=0.052022/11/1119A/SL=2，B/SL=0.2022/11/191482022/11/11202022/11/19149簡化分析(基于Spalding的理論):找出層流火焰速度的簡化表達(dá)形式如果考慮：傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)動力學(xué)、熱力學(xué)火焰速度計(jì)算將很復(fù)雜一般情形下的火焰速度？反應(yīng)流的簡化方程2022/11/1121簡化分析(基于Spalding的理論反應(yīng)流的簡化守恒方程補(bǔ)充內(nèi)容（第7章內(nèi)容）

簡化方程守恒可以方便理解燃燒過程物理和化學(xué)的本質(zhì)！反應(yīng)流的簡化守恒方程補(bǔ)充內(nèi)容（第7章內(nèi)容）簡化方程守(1)總質(zhì)量守恒(連續(xù)性方程)質(zhì)量流Kg/s控制體內(nèi)質(zhì)量增加單位時間流入控制體的質(zhì)量單位時間流出控制體的質(zhì)量任意位置的質(zhì)量流量x(1)總質(zhì)量守恒(連續(xù)性方程)質(zhì)量流控制體內(nèi)質(zhì)量增加單位時兩邊同時除以，并令更通用的三維形式均為x的函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的定義A為常數(shù)變?yōu)閮蛇呁瑫r除以，并令更通用的三維形式均平面(僅x軸)的穩(wěn)定流球形(僅r軸)的穩(wěn)定流二維軸對稱(僅x和r軸)的穩(wěn)定流穩(wěn)定流中，控制體內(nèi)總質(zhì)量不隨時間變化7.4a7.4b平面(僅x軸)的穩(wěn)定流球形(僅r軸)的穩(wěn)定流二維軸對稱(僅x(2)組分質(zhì)量守恒(組分連續(xù)性方程)考慮一個一維的控制體，如圖3.3所示，厚度為x.

(2)組分質(zhì)量守恒(組分連續(xù)性方程)考慮一個一維的控制體，在控制體內(nèi)A質(zhì)量的凈增加率與質(zhì)量流率和反應(yīng)速率相關(guān):控制體內(nèi)A質(zhì)量的隨時間變化率A流入控制體的質(zhì)量流率A流出控制體的質(zhì)量流率化學(xué)反應(yīng)引起的組分A的產(chǎn)生速率3.28注意與總體質(zhì)量守恒的區(qū)別，系統(tǒng)總質(zhì)量守恒不需要考慮源項(xiàng)在控制體內(nèi)A質(zhì)量的凈增加率與質(zhì)量流率和反應(yīng)速率相關(guān):控制體內(nèi)

是組分A在單位體積內(nèi)的產(chǎn)生率(kgA/m3-s).(第4章中方程4.28）控制體內(nèi)A的質(zhì)量為：mA,cv=YAmcv=YAVcv

，體積為：

Vcv=Ax,

方程3.28可寫為:是組分A在單位體積內(nèi)的產(chǎn)生率(kgA/m3-s除以Ax并讓x0,式3.29成為3.293.30注意與總體質(zhì)量守恒的區(qū)別，組分守恒需要考慮擴(kuò)散項(xiàng)。3.293.30注意與總體質(zhì)量守恒的區(qū)別，組分守恒需要考慮擴(kuò)

對于平面穩(wěn)定流方程7.9是一維穩(wěn)態(tài)流動混合物的組份守恒方程（假設(shè)組分?jǐn)U散僅因濃度梯度引起）。對于多維情況，3.30式變?yōu)椋杭?.97.8或3.30式變?yōu)閭髻|(zhì)（擴(kuò)散和宏觀流動）進(jìn)入控制體的A的質(zhì)量等于反應(yīng)產(chǎn)生的A的質(zhì)量）對于平面穩(wěn)定流即7.97.8或3.30式變?yōu)閭髻|(zhì)（擴(kuò)散和宏二維軸對稱坐標(biāo)7.10對穩(wěn)定流動球坐標(biāo)二維軸對稱坐標(biāo)7.10對穩(wěn)定流動球坐標(biāo)(3)多組分?jǐn)U散（不講）

在對燃燒系統(tǒng)的建模和學(xué)習(xí)理解中，尤其是對層流預(yù)混和非預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)的研究中，不能用二元混合物來做簡化。在這種情況下，組分的輸運(yùn)公式必須同時考慮眾多且性質(zhì)差別很大的組分。例如，我們可以推斷，大燃料分子的擴(kuò)散速度要小于氫原子的擴(kuò)散速度。

另外，火焰中典型的大溫度梯度，形成了濃度梯度之外另一個推動傳質(zhì)過程的作用力。這種作用被稱為熱擴(kuò)散或者Soret效應(yīng)，它使得較輕的分子從低溫處擴(kuò)散到高溫處，相對的，令較重的分子從高溫處擴(kuò)散到低溫處。

(3)多組分?jǐn)U散（不講）在對燃燒系統(tǒng)的建模和學(xué)習(xí)理解多組分?jǐn)U散的通用性方程濃度梯度引起的分子擴(kuò)散；由溫度梯度引起的熱擴(kuò)散；有壓力梯度引起的壓力擴(kuò)散；除重力外其他體力引起的強(qiáng)迫擴(kuò)散；（1）（2）（3）（4）多組分?jǐn)U散的通用性方程濃度梯度引起的分子擴(kuò)散；（1）（2）（作業(yè)：8.6作業(yè)：2022/11/19163簡化分析(基于Spalding的理論)目標(biāo)：找出層流火焰速度的簡化表達(dá)形式.如果考慮：傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)動力學(xué)、熱力學(xué)火焰速度計(jì)算將很復(fù)雜一般情形下的火焰速度？2022/11/1135簡化分析(基于Spalding的理論2022/11/19164假設(shè)1.一維，穩(wěn)流，等面積,2.動能、勢能、粘性力做功以及熱輻射均忽略3.忽略火焰面兩側(cè)微小的壓力差;即壓力恒定4.熱擴(kuò)散和質(zhì)量擴(kuò)散由傅立葉（Fourier）定律及費(fèi)克（Fick）定律決定，且假定是二元擴(kuò)散（Binarydiffusion）.2022/11/1136假設(shè)1.一維，穩(wěn)流，等面積,2022/11/191655.劉易斯（Lewis）數(shù)Le：熱擴(kuò)散率與質(zhì)量擴(kuò)散率的比,假定Le＝1.即k/cp=D,將大大簡化能量方程。2022/11/11375.劉易斯（Lewis）數(shù)Le2022/11/191666.混合物的比熱與溫度或組分無關(guān)。相當(dāng)于假設(shè)所有組分的比熱均為常數(shù)且相等。7.燃料與氧化劑經(jīng)一步放熱反應(yīng)生成燃燒產(chǎn)物。8.氧化劑為化學(xué)當(dāng)量值或過量；即燃料完全氧化。2022/11/11386.混合物的比熱與溫度或組分無關(guān)。相2022/11/19167火焰分析的控制體Δxx=+x=-x控制體T(x)一維，穩(wěn)流，質(zhì)量流率恒定2022/11/1139火焰分析的控制體Δxx=+x=-2022/11/19168質(zhì)量守恒（總質(zhì)量）質(zhì)量:或7.4b7.4a穩(wěn)態(tài)流動：控制體中流體總質(zhì)量不隨時間變化2022/11/1140質(zhì)量守恒（總質(zhì)量）7.4b7.4a穩(wěn)2022/11/19169組分守恒或者，根據(jù)費(fèi)克定律7.97.8組分守恒傳質(zhì)（擴(kuò)散和宏觀流動）進(jìn)入控制體的A的質(zhì)量等于反應(yīng)產(chǎn)生的A的質(zhì)量）2022/11/11417.97.8組分守恒傳質(zhì)（擴(kuò)散和宏觀2022/11/191701kg燃料+vkg氧化劑(v+1)kg產(chǎn)物那么：根據(jù)7.8簡化的總包反應(yīng)燃料（本質(zhì)上是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的消耗速度，或反應(yīng)速率）

2022/11/11421kg燃料+vkg氧化劑(v+2022/11/19171氧化劑產(chǎn)物2022/11/1143氧化劑2022/11/19172單位體積內(nèi)對流（平流）引起的顯焓變化速率單位體積內(nèi)擴(kuò)散引起的顯焓變化速率單位體積內(nèi)化學(xué)反應(yīng)引起的顯焓變化速率7.8比較7.63Shvab-Zeldovich能量方程組分A質(zhì)量守恒能量守恒2022/11/1144單位體積內(nèi)對流（平流）引起的顯焓變化2022/11/19173燃燒熱8.7燃燒熱因此7.63式變化為（兩邊除以cp）7.63=2022/11/1145燃燒熱8.7燃燒熱因此7.63式變化2022/11/19174我們的任務(wù)：找到SL8.7需要求解方程8.72022/11/1146我們的任務(wù)：找到SL8.7需要求解方2022/11/19175T(x)-0x層流預(yù)混火焰時的假設(shè)溫度分布邊界條件邊界條件解未燃邊界條件:已燃邊界條件：圖8.92022/11/1147T(x)-2022/11/191768.7對8.7一次積分（-∞，+∞），并代入邊界條件2022/11/11488.7對8.7一次積分（-∞，+∞2022/11/19177只在區(qū)域δ內(nèi)不為0(燃料濃度有變化），并且區(qū)域δ內(nèi)根據(jù)圖8.98.11代入8.118.122022/11/1149只在區(qū)域δ內(nèi)不為0(燃料濃度有變化）2022/11/19178消去x，引入T定義平均反應(yīng)速度8.158.15是兩個未知數(shù)的簡單代數(shù)方程需要增加一個方程燃料消耗速率是溫度的函數(shù)這是進(jìn)一步的簡化2022/11/1150消去x，引入T定義平均反應(yīng)速度8.12022/11/19179對8.7一次積分（-∞，δ/2），并代入邊界條件邊界條件在x=δ/2處8.12因?yàn)榛鹧娣磻?yīng)區(qū)在高溫區(qū)，假設(shè)在區(qū)間（-∞，δ/2）近似8.72022/11/1151對8.7一次積分（-∞，δ/2），并2022/11/191808.178.15聯(lián)立方程2022/11/11528.178.15聯(lián)立方程2022/11/19181根據(jù)定義且燃燒熱轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物的顯焓根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以從理論上分析燃料-空氣混合氣體性質(zhì)如何影響SL和δ。其中2022/11/1153根據(jù)定義且燃燒熱轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物的顯焓根據(jù)2022/11/19182例8.2用簡化方法的結(jié)果(上述)來計(jì)算化學(xué)當(dāng)量的丙烷空氣混合物的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣取２捎每偘囊徊椒磻?yīng)機(jī)理（第5章）來計(jì)算平均反應(yīng)速度。2022/11/1154例8.2用簡化方法的結(jié)果(上述)來計(jì)主要是求燃料平均消耗速度（與反應(yīng)速度有關(guān)，因此也與溫度有關(guān)）2022/11/19183解用式：求式中的各物理量溫度確定后可查這幾個物性參數(shù)，求出熱擴(kuò)散系數(shù)α值已知氧氣的量未燃?xì)怏w平均密度（與溫度有關(guān)）主要是求燃料平均消耗速度（與反應(yīng)速度有關(guān)，因此也與溫度有關(guān)）2022/11/19184簡化理論認(rèn)為反應(yīng)在火焰厚度的后半段(δ/2,+∞)發(fā)生（Tb=Tad=2260K,Tu=300K)這個平均溫度用來計(jì)算反應(yīng)的速度。T(x)-0x附錄B.1后半段平均溫度下面考察后半段燃料反應(yīng)速度2022/11/1156簡化理論認(rèn)為反應(yīng)在火焰厚度的后半段(2022/11/19185因假設(shè)火焰反應(yīng)區(qū)在高溫區(qū)，故在區(qū)間（-∞，δ/2）近似燃料不燃燒，在δ/2處燃料在混合氣中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為燃燒前的值空氣中氧氣的質(zhì)量百分比在∞處燃料在混合氣中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0火焰反應(yīng)區(qū)(δ/2,+∞)燃料和氧氣的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)2022/11/1157因假設(shè)火焰反應(yīng)區(qū)在高溫區(qū)，故在區(qū)間（2022/11/19186根據(jù)5.2式，丙烷消耗速度其中表5.1獲得相關(guān)參數(shù)2022/11/1158根據(jù)5.2式，丙烷消耗速度其中表5.2022/11/19187得到平均溫度下平均燃燒速率要求未燃混合氣體平均密度組分i摩爾濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系—附錄6A.7代入下式已知已知已知2022/11/1159得到平均溫度下平均燃燒速率要求未燃混從方程6.29近似認(rèn)為未燃?xì)怏w分子量等于空氣分子量從方程6.29近似認(rèn)為未燃?xì)怏w分子量等于空氣分子量2022/11/19189熱擴(kuò)散率的定義因?yàn)閷?dǎo)熱發(fā)生在整個火焰區(qū)域，而不僅是反應(yīng)的半個區(qū)域，上式的平均溫度應(yīng)當(dāng)是整個火焰區(qū)域的平均溫度。根據(jù)這溫度，查得空氣的特性（附錄C）注意與的區(qū)別（對應(yīng)溫度不同）300K時的值2022/11/1161熱擴(kuò)散率的定義因?yàn)閷?dǎo)熱發(fā)生在整個火焰2022/11/19190SL=0.425m/s計(jì)算中有太多的簡化和不完美，這就是工程科學(xué)F=maE=MC2上帝設(shè)計(jì)了這個規(guī)律，并且安排人來發(fā)現(xiàn)它SL=0.389m/s實(shí)測值2022/11/1162SL=0.425m/s計(jì)算中有太多的課后作業(yè)8.28.3（混合氣的分子量取27.63kg/kmol)8.6課后作業(yè)8.22022/11/19192完全分析Chemkin：Sandia國家實(shí)驗(yàn)室,1990-1991利用詳細(xì)的化學(xué)動力學(xué)和混合氣體的輸運(yùn)性質(zhì)對層流預(yù)混火焰做數(shù)值模擬已經(jīng)發(fā)展成為標(biāo)準(zhǔn)的研究工具，可以獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。前面關(guān)于火焰速度的計(jì)算采用了總包反應(yīng)模型，結(jié)果不是很精確2022/11/1164完全分析利用詳細(xì)的化學(xué)動力學(xué)和混合氣2022/11/191931、控制方程連續(xù)性方程7.4a2022/11/11651、控制方程連續(xù)性方程7.4a2022/11/19194組分守恒能量守恒8.228.232022/11/1166組分守恒8.228.232022/11/19195輔助方程和數(shù)據(jù)理想氣體狀態(tài)方程（2.2）擴(kuò)散速度關(guān)系（7.23，7.25，7.31）與溫度有關(guān)的參數(shù):hi(T),cpi(T),ki(T),Dij(T)混合物特性MWmix,k,Dij

詳細(xì)的化學(xué)動力學(xué)機(jī)理(用來求解組分反應(yīng)速度）各種濃度（質(zhì)量，摩爾）之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系2022/11/1167輔助方程和數(shù)據(jù)理想氣體狀態(tài)方程（2.2022/11/191962、邊界條件8.228.237.4a邊界值問題：給定上下游信息（邊界條件），求解兩個邊界之間的函數(shù)。2022/11/11682、邊界條件8.228.237.4a2022/11/19197例子：CH4-air火焰的結(jié)構(gòu)（不講）1atm,化學(xué)當(dāng)量,CH4-air火焰。GRI-MECH2.11:提供化學(xué)動力學(xué)機(jī)理CHEMKIN：提供程序代碼2022/11/1169例子：CH4-air火焰的結(jié)構(gòu)（不2022/11/191982022/11/11702022/11/191992022/11/11712022/11/192002022/11/11722022/11/19201影響火焰速度和厚度的因素1過量空氣系數(shù)的影響。2燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響。3混合可燃物初始溫度T0的影響。4火焰溫度的影響。5壓力的影響2022/11/1173影響火焰速度和厚度的因素1過量空氣系2022/11/19202過量空氣系數(shù)的影響可燃?xì)怏w混合物的火焰?zhèn)鞑ニ俣萐L將隨著當(dāng)量比（實(shí)際燃空比/理論燃空比）而改變。對于各種不同可燃?xì)怏w混合物其最大的SL并非處于可燃?xì)怏w混合物的當(dāng)量比Φ等于1的情況（即混合物按化學(xué)當(dāng)量的比例來混合）。實(shí)驗(yàn)表明，最大SL發(fā)生在含可燃物濃度比化學(xué)當(dāng)量的比例稍大的混合物中（即Φ>1，稍稍缺氧）。2022/11/1174過量空氣系數(shù)的影響可燃?xì)怏w混合物的火2022/11/19203當(dāng)量混合物中燃料百分比=6.63%當(dāng)量比Φ=1當(dāng)量混合物中燃料百分比>6.63%即當(dāng)量比Φ>1，出現(xiàn)峰值2022/11/1175當(dāng)量混合物中燃料百分比=6.63%當(dāng)2022/11/19204火焰厚度隨當(dāng)量比變化規(guī)律：在接近理論當(dāng)量比（Φ=1）時火焰最薄。2022/11/1176火焰厚度隨當(dāng)量比變化規(guī)律：在接近理論2022/11/19205燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響不同的燃料對火焰正常傳播速度影響很大。飽和碳?xì)浠衔铮ㄍ闊N類）：其最大火焰速度（0.7m/s）幾乎與分子中的碳原子數(shù)n無關(guān)；一些非飽和碳?xì)浠衔铮o論是烯烴還是炔烴類）：碳原子數(shù)較小的燃料，其層流火焰速度較大。當(dāng)n增大到4時，SL的值將陡降，而后，隨n進(jìn)一步增大而緩慢下降，直到n≥8時，非飽和烴就接近于飽和碳?xì)浠衔锏腟L值。圖分子中碳原子個數(shù)對最大火焰速度的影響2022/11/1177燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響不同的燃料對火焰正C.K.Law（普林斯頓大學(xué)）C.K.Law（普林斯頓大學(xué)）2022/11/19207未燃?xì)怏w溫度的影響提高可燃物初始溫度Tu可以大大促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度，因而增大SL值。n是總包反應(yīng)級數(shù)2022/11/1179未燃?xì)怏w溫度的影響提高可燃物初始溫度2022/11/192082022/11/11802022/11/19209壓力的影響因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣扰c化學(xué)反應(yīng)速度有關(guān)，而壓力的改變會影響化學(xué)反應(yīng)速度的大小，因而影響SL值。n=2時，火焰速度與壓力無關(guān)？實(shí)際情況是火焰速度與壓力成反比僅適用于甲烷，P>5atmBradley發(fā)現(xiàn)：2022/11/1181壓力的影響因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣扰c化學(xué)反應(yīng)2022/11/192102022/11/11822022/11/19211不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

標(biāo)準(zhǔn)工況下（298K，1atm）的火焰速度根據(jù)燃料不同而改變的值（書上表8.3）稀釋率Metghalhi-Kech關(guān)系式（Tu≥350K）2022/11/1183不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)2022/11/19212常數(shù)BM，B2和ΦM是由燃料類型確定的，如表8.3不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

2022/11/1184常數(shù)BM，B2和ΦM是由燃料類型確定2022/11/19213

例8.3略不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

γ，β確定：2022/11/1185

例8.3略不同工況（溫度和壓力）層流預(yù)混火焰是穩(wěn)定傳播過程實(shí)際的燃燒過程會經(jīng)歷瞬態(tài)過程:火焰熄火和著火熄火和著火層流預(yù)混火焰是穩(wěn)定傳播過程熄火和著火2022/11/19215熄火加入稀釋劑：水（降溫），CO2（稀釋）吹熄：把火焰從反應(yīng)物吹開當(dāng)通道小到一定程度，火焰會在通過時熄滅（本節(jié)討論的內(nèi)容）。2022/11/1187熄火2022/11/19216冷壁面熄火當(dāng)火焰進(jìn)入一個充分小的通道中時，就會熄滅。如果通道不是太小，火焰就會傳播過去?；鹧孢M(jìn)入圓形管熄滅而不傳播過去的臨界直徑，稱為熄火距離。本生燈試驗(yàn)：在反應(yīng)物流突然停止的時候，觀察穩(wěn)定在試管上方的火焰是否回火→減小本生燈的燃料管的直徑，重復(fù)試驗(yàn)→當(dāng)不發(fā)生回火而直接熄滅時的最大直徑為熄火距離。2022/11/1188冷壁面熄火當(dāng)火焰進(jìn)入一個充分小的通道2022/11/19217熄火距離也可以用長寬比較高的矩形狹槽來確定：兩個長邊之間的距離，即開口的開度。熄火距離基于圓管的測量值比基于狹縫的測量值大一些（大約20—30%）2022/11/1189熄火距離也可以用長寬比較高的矩形狹槽2022/11/19218著火和熄火準(zhǔn)則Williams給出了支配著火和熄滅的兩個基本準(zhǔn)則。準(zhǔn)則1——僅當(dāng)足夠多的能量加入到可燃?xì)怏w中，使和穩(wěn)態(tài)傳播的層流火焰一樣厚的一層氣體的溫度升高到絕熱火焰溫度，才能點(diǎn)燃。F.A.Williams2022/11/1190著火和熄火準(zhǔn)則Williams給出了2022/11/19219準(zhǔn)則2——板形區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的放熱速率必需近似平衡于由于熱傳導(dǎo)從這個區(qū)域散熱的速率。（可用于分析熄火問題）接下來，用這些準(zhǔn)則對火焰熄滅作一個簡化分析。2022/11/1191準(zhǔn)則2——板形區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的放熱速2022/11/19220簡化熄火分析如圖8.18所示的兩平行板組成一個狹縫，火焰恰好進(jìn)入其中。利用Williams的第二個準(zhǔn)則，可以寫出一個使反應(yīng)生成的熱量和壁面導(dǎo)熱損失的熱量相等的能量平衡式，即8.34熄火距離火焰厚度2022/11/1192簡化熄火分析如圖8.18所示的兩平行2022/11/19221其中，單位體積的放熱率和前面定義的的關(guān)系是在繼續(xù)分析之前，有一點(diǎn)很重要，就是注意到分析中已經(jīng)取板狀氣體區(qū)域（圖8.18）的厚度為δ，即方程8.21表示的絕熱火焰厚度?，F(xiàn)在的目標(biāo)是確定滿足方程8.34所表達(dá)的熄火準(zhǔn)則的距離d，即熄火距離。8.352022/11/1193其中，單位體積的放熱率和2022/11/19222根據(jù)傅立葉定律，從火焰區(qū)域損失到壁面的熱量是其中熱導(dǎo)率k和溫度梯度都是用壁面處的氣體來估算的。面積A可表示成，其中L是狹縫的厚度（垂直于紙面），乘以2是因?yàn)榛鹧婧蛢蛇叺谋诿娼佑|。8.36x2022/11/1194根據(jù)傅立葉定律，從火焰區(qū)域損失到壁面2022/11/19223求解溫度梯度dT/dx比較困難。假設(shè)中心面的溫度Tb下降到壁面溫度Tw是線性變化的結(jié)果，那么dT/dx的值是(Tb-Tw)/(d/2)。由于溫度梯度dT/dx很可能遠(yuǎn)大于這個數(shù)值，所以引入一個任意常數(shù)b，由下式定義,8.37b通常是比2大很多的數(shù)字（由實(shí)驗(yàn)確定）2022/11/1195求解溫度梯度dT/dx比較困難。8.2022/11/19224利用方程8.35-8.37，熄滅判別式（方程8.34）變成下面的形式：或8.38a8.38b2022/11/1196利用方程8.35-8.37，熄滅判別假設(shè)Tw=Tu,

利用前面推導(dǎo)出的和SL之間的關(guān)系，再利用關(guān)系式：hc=(v+1)cp(Tb-Tu),8.39a方程8.38b變?yōu)?.38b假設(shè)Tw=Tu,利用前面推導(dǎo)出的和SL之間2022/11/19226或者用表示：8.39b方程8.39b表明，熄火距離比火焰厚度大。多種燃料的熄滅距離如表8.4所示。b值大于12022/11/11988.39b方程8.39b表明，熄火距燃燒理論基礎(chǔ)層流預(yù)混火焰課件2022/11/19228可燃?xì)怏w混合物中的可燃物含量過濃或過稀，即使在容器的一處著火后，其火焰仍不能傳播到整個容器，因而對于每種可燃?xì)怏w混合物來講，都有火焰?zhèn)鞑サ臐舛冉缦??？扇嘉镌诨旌衔镏械臐舛鹊陀谀持刀够鹧嫠俣葹榱愕臐舛戎捣Q為下限，而高于某值而使火焰速度為零的濃度值稱為上限?？扇紭O限2022/11/11100可燃?xì)怏w混合物中的可燃物含量