燃氣燃燒方法-擴散式燃燒

燃氣燃燒方法——擴散式燃燒燃氣燃燒時，一次空氣過剩系數(shù)α′=0，燃燒所需的氧全部依靠集中作用從四周大氣中獲得，這種燃燒方法稱為集中式燃燒。燃燒火焰，通常指有比較規(guī)章形狀的、正在進行燃燒反應的高溫混合物所圍成的一個區(qū)域，其中包含正在燃燒的物質和燃燒剛生成的物質?？梢园床煌奶卣鲗鹧孢M行分類。集中式燃燒所產(chǎn)生的火焰為集中火焰。按燃氣與空氣供入的方式，集中火焰可分為；(1)自由射流集中火焰產(chǎn)生于燃氣從噴燃器向太空間的靜止空氣中噴出后形成的燃氣射流中，如圖3—5—1(a)所示。(2)同軸流集中火焰產(chǎn)生于燃氣從噴管以與空氣流同一軸線噴出的燃氣、空氣平行氣流中，如圖3—5—1(b)所示。這時燃氣射流是噴向有限空間的燃燒室，亦稱為受限射流集中火焰。(3)逆向噴流集中火焰產(chǎn)生于與空氣氣流逆向噴出的燃氣射流中，如圖3—5—1(c)所示。<imgsrc=“/UploadFiles/2015001/20157/Manage/201507022133085455.jpg”/

圖3-5-1集中火焰的形式依據(jù)射流流淌的狀況，集中火焰又可分為層流集中火焰和紊流集中火焰。一、層流集中火焰當燃氣以層流流淌噴入靜止的空氣中而且被點燃時，空氣(或氧)依靠分子集中，被卷吸入燃燒區(qū)；或者當燃氣和空氣分別以層梳流淌同向平行噴入燃燒室并點燃時，便得到層流集中火焰，它為一圓錐焰面，如圖3—5—2所示。在層流狀態(tài)下，氣流混合僅以分子集中方式進行。如圖，射流以外的空氣通過外邊界線向著燃氣射流集中，燃氣從射流核心區(qū)向著空氣集中。在某一錐面上，燃氣和空氣(或氧氣)混合的濃度達到化學當量比，即α=1處，便形成穩(wěn)定的燃燒區(qū)，即火焰焰面。該圖還示出了a—a截面上燃氣、氧氣和燃燒產(chǎn)物的濃度分布。燃氣從火焰中心(射流核心區(qū))的初始濃度Cg，朝著焰面方向漸漸降低，直到Cg=0；氧氣濃度從靜止空氣的21％左右，也朝著焰面方向漸漸降至Cco2=0；在焰面上生成的燃燒產(chǎn)物的濃度Ccp最大，它同時向兩個相反的方向集中，濃度逐步降低，直至Ccp=0這樣，層流集中火焰焰面便明顯地分為四個區(qū)域：純?nèi)細鈪^(qū)為相當于α=0的射流核心區(qū)；內(nèi)側混合區(qū)為焰面以內(nèi)的射流混合區(qū)，其間為燃燒產(chǎn)物與燃氣的混合物；外側混合區(qū)為焰面以外的射流混合區(qū)，其間為燃燒產(chǎn)物與空氣的混合物；純空氣區(qū)為燃氣射流外邊界線以外，α=∞的區(qū)域。集中火焰的外形為圓錐形。這是由于沿火焰軸線方向流淌的燃氣要穿過一個較厚的內(nèi)側混合區(qū)才能遇到氧氣，這就需要一段時間，而在這段時間內(nèi)燃氣將流過肯定的距離，使焰面拉長；同時，燃氣在向前流淌過程中被不斷燃燒而消耗，純?nèi)細獾捏w積越來越小，燃燒區(qū)就漸漸向氣流中心靠攏，最終在中心線上全部燃盡，所以火焰末端匯合，而整個焰面成圓錐形。錐頂與噴口之間的距離稱為火焰長度，或火焰高度?？梢岳孟嘞耜P系，直觀定性地爭論層流集中火焰理論。如圖3—5—3，兩個相像的集中燃燒裝置，管1和管2，都從同心內(nèi)管A和環(huán)管B中分別通入燃氣和空氣，而且兩種氣體的流速相等。圖中還繪出了燃氣在管道斷面上的濃度分布。在燃氣射流的初始截面上，其濃度為勻稱分布，濃度場呈矩形。由于不斷燃燒，在距離L1和L2處，濃度分布呈圖示曲線狀，即沿著同心圓管軸線燃氣的濃度最大，而在其兩側濃度則向著管壁漸漸降低。<imgsrc=“/UploadFiles/2015001/20157/Manage/201507022133083543.jpg”/

圖3-5-2層流集中火焰的結構<imgsr