層流預(yù)混火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y定

層流預(yù)混火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定實驗成員：徐俊卿鄭仁春韓超一、實驗的理論基礎(chǔ)許多工業(yè)設(shè)備都應(yīng)用預(yù)混氣燃燒作為熱和能量的生成方式。如火花點火發(fā)動機（汽油機），煤氣爐內(nèi)的燃燒，災(zāi)害性的火災(zāi)和爆炸都涉及到預(yù)混氣的燃燒和火焰?zhèn)鞑栴}。研究預(yù)混氣燃燒的最重要參數(shù)是層流火焰?zhèn)鞑ニ俣取；鹧嫠俣仁穷A(yù)混氣的基本特性，是研究火焰穩(wěn)定性以及湍流預(yù)混氣燃燒的基礎(chǔ)。層流火焰速度定義為給定可燃預(yù)混氣的一維平面預(yù)混火焰在沒有熱損失時相對于未燃氣的移動速度。用S0表示。該定義給出的火焰速度是預(yù)混氣的單一的固有特性，而與外界流動條件無關(guān)，在某些精心設(shè)計的實驗設(shè)備，如相向流火焰設(shè)備上，采用激光多普勒速度儀，可以精確測定So。普通的預(yù)混火焰設(shè)備很難完成滿足上述定義中的所有條件。如采用本生燈測定火焰速度，由于火焰面呈錐形，不是一維火焰，頂端和底部火焰有彎曲。不可避免地有熱損失。因此測到的是被測點當(dāng)?shù)氐幕鹧嫠俣然蚍Q局部火焰速度，用S表示。S除與可燃預(yù)混氣的氣/油比有關(guān)外，還受熱損失，火焰拉伸等動力學(xué)因素影響。用其它的實驗方法，如平面火焰法，火焰推進法，肥皂泡法，球彈法和圓管法都是只能測定局部火焰速度。層流火焰理論指出，預(yù)混火焰的穩(wěn)定位置總是位于預(yù)混氣在火焰面的法向速度分量與火焰速度（總與火焰面垂直）大小相等，方向相反的地方。當(dāng)這兩個速度不相等時，火焰面就要移動，而擴散火焰總是駐定在燃料與氧化劑為化學(xué)計量值的位置上。在這一位置，燃料與氧化劑混合最均勻，反應(yīng)率最快。偏離這一位置，不可能組織起燃燒，擴散火焰沒有火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊母拍?，這是預(yù)混火焰和擴散火焰最主要的區(qū)別之一。二、實驗原理實驗采用本生燈測定（局部）火焰?zhèn)鞑ニ俣龋瑢嶒炘O(shè)備與實驗二相同。設(shè)計良好的本生燈火焰呈錐形，除頂端和底部火焰彎曲外，中間有較長一段的平直火焰，假定預(yù)混氣速度沿出口截面分布均勻，火焰前沿各處的氣流法向速度相等，把駐定在管口的火焰面簡化為正錐形，如圖3-1所示。預(yù)混氣的速度為u0，火焰面平直的上點P的火焰速度為SoS在數(shù)值上等于u0在P點垂直于火焰面的法向分量，即S=uosina（1）a為火焰錐的半頂角?？捎脺y高儀測出火焰高度和底部直徑后算得，也可用量角器直接量出。u0由浮子流量計測定流量后，根據(jù)出口直徑計算（d0為管口內(nèi)徑）：Q=uAoooQ=uAooo2)三、實驗設(shè)備預(yù)混火焰裝置五、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)及處理

根據(jù)S=usina和Q=uA=兀d2ud2\：'(d/2)2d2\：'(d/2)2+d20帶入得2(Q+Q)兀d(d/2)2+d20'0化簡有u=和sina0元d240.(Q+Q)dS=AF0-2\；'(d/2)2+d2本實驗測量量選取不好，規(guī)律性差，實驗失敗，不作分析。A/本實驗測量量選取不好，規(guī)律性差，實驗失敗，不作分析。A/F100%其中d0=11mm。表格及圖形如下:燃料流量qf(mL/min)空氣流量QA(L/h)火焰高度d(mm)A/F(100%)傳播速度S(mm/s)12032015.544.44444319.82661042801244.87179348.60129628012.546.00694381.3999962651046.875374.00569627010.548.61111336.393962851349.47917331551.13636285.36598025512.553.125305.8332722501257.29167370.66536423511.557.87037309.72764225958.59375348.792364220861.19792301.2072562201065.47619314.631以傳播速度為縱坐標(biāo)，燃料體積百分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，綜合畫出圖形如下思考題3．?dāng)⑹鲱A(yù)混火焰與擴散火焰的區(qū)別答：火焰理論指出，預(yù)混火焰的穩(wěn)定位置總是位于預(yù)混氣在火焰面的法向速度分量與火焰速度（總與火焰面垂直）大小相等，方向相反的地方。當(dāng)這兩個速度不相等時，火焰面就要移動，而擴散火焰總是駐定在燃料與氧化劑