11 着火过程(简).ppt

燃烧学
第十一讲着火过程
着火及着火理论
􀂙重要性:燃料与氧化剂形成的可燃混合气体必须经过着火阶段才能进行燃烧,而实现着火须具备一定的着火条件,因此着火是燃烧理论中重要组成部分。
􀂙要求:掌握不同着火方式的特点及影响着火、熄火的因素与规律,理解热自燃理论、强迫着火理论。
􀂾迅速、可靠地点火
􀂾稳定的燃烧
􀂾防火、防爆
着火:从无化学反应向稳定强烈的放热反应的过渡过程。
熄火:从稳定强烈的放热反应向无化学反应的过渡过程。
研究着火与熄火的意义
燃烧过程
着火
燃料
氧化剂
混合
加热
燃烧
预混气体燃烧
气体扩散燃烧
半预混燃烧(0<α1<1)
全预混燃烧(α1≥1)
α1=0
燃烧过程---预混气体燃烧
预混气体燃烧
半预混燃烧(0<α1<1)
全预混燃烧(α1≥1)
火焰包括内焰和外焰两部分。内焰为预混火焰,外焰为扩散火焰。又称半无焰燃烧
预混气体的燃烧速度取决于着火和燃烧反应速度,为动力控制燃烧。此时火焰没有明显的轮廓,为无焰燃烧
燃烧过程---气体扩散燃烧
气体扩散燃烧
α1=0,燃气与空气在燃烧室内边混合边燃烧,燃烧速度受气体扩散混合速度的限制,为气相扩散燃烧。燃烧火焰亮度大,有明显的轮廓,又称为有焰燃烧。
着火过程
着火
燃料
氧化剂
充分混合
加热
燃烧
自燃着火
着
火
被迫着火
强制点火
点
火
热量与活化中心的积累(浓度)
温度的升高(温度)
燃烧反应的速度与浓度和温度的关系
体系的温度则由能量平衡决定
化学动力学因素:
􀂾燃料性质
􀂾混气成分
􀂾环境温度
流体力学因素:
􀂾气流速度
􀂾燃烧室结构尺寸
影响着火与熄火的因素
在一定的初始条件(闭口系统)或边界条件(开口系统)下,由于化学反应的剧烈加速,使反应系统在某个瞬间或空间的某部分达到高温反应态(即燃烧态),那么实现这个过渡的初始条件或边界条件为“着火条件”。着火条件不是一个简单的初温条件,而是化学动力参数和流体力学参数的综合函数。
着火过程
着火过程是化学反应由低速度突然加速为极高速度的过程
热自燃:系统由于感应期内分子热运动的结果导致热量集聚,使温度升高,活化分子不断增加,引起化学反应速度按照阿累尼乌斯指数规律迅速增加,在高温下是着火的主要因素。
链锁自燃:由于链锁反应的分枝使活化中心迅速增加,导致化学反应速度急剧增大而着火,在低温低压时起主导作用。
着火方式
热自燃:
􀂉将燃料和氧化剂混合物迅速而均匀地加热,当混合物被加热到某一温度出现火焰。
链锁(化学)自燃:
不需要外界加热,在常温条件下依靠自身的化学反应发生的着火过程。
点燃(强迫着火):
􀂾用电火花、电弧、热板等高温源使混合气局部受到强烈地加热而先着火,然后火焰传播到整个空间。