扩散火焰与预混火焰

例如： 使用气焊气割时，乙炔和氧气的混合。 本生灯。
本生灯
5、燃烧速度： 取决于可燃气体的浓度、初始温度、管 道直径。
过量空气系数，α ＝0.93；可以大大促进 化学反应速度。
6、预混火焰： 预混燃烧时所形成的火焰。
二、扩散火焰、预混火焰形状：
1、预混燃烧在燃烧前，燃料与氧气已经在 燃烧器内充分混合。它是相对于扩散燃 烧的另一种典型燃烧方式。
空气的混合气偏离化学当量比，使火焰传播速度 降低； (5)保持一定的可燃气压力，维持一定的出口流速。
火焰分类 扩散火焰特点 层流扩散火焰结构 湍流扩散火焰
第一节 火焰分类
一 扩散燃烧与预混燃烧概念 预混火焰 在发生化学反应之前，反应物已经均匀地混合，预 混射流（燃料与空气混合物）直接形成的火焰 扩散火焰 在发生化学反应之前，燃料和氧化剂是分开的，依 靠分子扩散和整体的对流运动（湍流扩散）使反应 物分子在某一个区域混合，接着进行燃烧反应
第三节 扩散火焰与预混火焰
1、什么叫做扩散火焰和预混火焰？ 2、扩散火焰、预混火焰形状？ 3、扩散火焰和预混火焰有什么特点？
一、扩散火焰和预混火焰的定义：
1、扩散燃烧： 可燃气体从喷口喷出，在喷口处与空气 中的氧气边扩散混合、边燃烧的现象， 称为扩散燃烧。
例如： 管道、容器泄露口发生的燃烧，天然气井
燃料燃烧所需的时间τ= τm+ τr
燃料与空气混合时间τm流动特征时间
燃烧反应时间τr
化学反应时间
Da= τm /τr
扩散燃烧： τm >>τr, τ≈ τm
化学反应进行得很快，燃烧快慢主要取决于混合速度，与化 学反应速度关系不大
预混燃烧： τm <<τr, τ≈ τr
混合过程进行得很快，燃烧快慢主要取决于化学反应速度(化 学动力因素)，与混合过程关系不大
(1)减小喷口直径，增加喷嘴数量。利用喷孔壁面的 冷却作用使火焰传播速度降低；
(2)采用导热性差的材料制造喷嘴，减少喷嘴对燃气 的传热；
(3)对大型喷嘴进行水冷或空冷； (4)减少一次空气量，增设二次空气，使燃料与一次
空气的混合气偏离化学当量比，使火焰传播速度 降低；
第四节 火焰稳定的原理和方法
对于燃烧装置来说，不仅要保证燃料能顺 利着火，而且还要求在着火后形成稳定火 焰，不出现离焰、吹熄、脱火、回火等问 题，从而具有稳定的燃烧过程。如果着火 后的燃烧火焰时断时续，那么该燃烧装置 就不具备实用价值。
一火焰稳定的基本条件
二 火焰稳定机理
对于预混可燃气体燃烧来说，气流喷出并 引燃后，在喷口处附近形成锥形火焰，其 锥角符合火焰稳定的余弦定律。如果气流 流速过高，火焰将会从根部开始吹脱；反 之，如果气流流速过低，火焰则会引向喷 口内。由此说明预混火焰在一定的流速范 围内存在一个稳定的点火源，否则火焰无 法维持稳定。
扩散燃烧缓慢，燃烧空间热强度低。 扩散火焰的稳定燃烧范围宽，操作控制 容易，没有回火的危险。
预混火焰：形成短火焰，火焰温度高。预 混燃烧器尤其需要防止回火。
回火：火焰缩入到燃烧器喷口内，在喷 口内燃烧的现象。
防止回火的方法：主要是降低喷口处的火焰传播 速度和提高可燃气在喷口处的速度。具体措施有：
(2)利用钝体稳定火焰：高速气流在流经钝体后 速度分布发生变化，在钝体后产生回流，卷吸 的高温烟气提高了点火所需能量；燃烧器中稳 定火焰的装置称为稳焰器；
3.4 火焰的稳定燃烧-阻止回火
为防止火焰窜入设备、容器与管道内， 或阻止火焰在设备和管道内扩展，可 用(安全水封)和(阻火器)，以切断爆 炸传播途径。
二 火焰稳定机理
三高速气流中火焰的稳定
四 火焰稳定的主要方法
除了上节讨论的钝体稳焰器之外，火焰稳 定的主要方法还有：利用引燃火焰稳定、 利用旋转射流稳定、利用反吹射流稳定、 利用不对称射流稳定等。
四 பைடு நூலகம்焰稳定的主要方法
3.4
火焰的稳定燃烧
可燃混合器供应速度的 速度梯度（在火焰 的稳定有很大的影 响）。如梯度太小 则火焰回火（或称 逆火），如太大则 发生脱火。实际的 测试表明，临界速 度梯度与燃料氧化 剂的比值密切相关。
根据预混氧化剂的含量是否能够使燃料完 全燃烧，分为部分预混和完全预混燃烧 两类。
一 燃烧方式与火焰结构
2、部分预混和完全预混燃烧用数值表示：
一次空气系数：燃气混合的空气量与该燃
气燃烧的理论空气量之比，用a1 表示。 （1）0<a1 <1, 部分预混 （2）a1 ≥1，完全预混燃烧
三、扩散火焰和预混火焰的特点：
3.4 火焰的稳定燃烧-阻止脱火
比较典型的火焰 稳定器有：用引 燃火焰稳定，用 阻挡块（或称钝 体）稳定及用逆 向射流稳定火焰 稳定。
防止脱火的方法
防止脱火的方法：利用特殊射流流场特性，或使 用稳焰器使高温烟气回流，利用高温烟气的热 量来提供点火能量。具体措施有：
(1)利用旋转射流稳定火焰：当旋流强度大于0.6 以后，流场中出现回流区，卷吸高温烟气回流 形成稳定的点火源；
防止回火的方法
防止回火的方法：主要是降低喷口处的火焰传播 速度和提高可燃气在喷口处的速度。具体措施有：
(1)减小喷口直径，增加喷嘴数量。利用喷孔壁面的 冷却作用使火焰传播速度降低；
(2)采用导热性差的材料制造喷嘴，减少喷嘴对燃气 的传热；
(3)对大型喷嘴进行水冷或空冷； (4)减少一次空气量，增设二次空气，使燃料与一次
动力-扩散燃烧
燃烧的快慢既与化学动力因素有关，也与混合过程有关
本生灯
一次空气消耗系数α1：从底部吸入的空气为一次空气量 二次空气消耗系数α2：从出口引射所得的空气为二次空气量 总空气消耗系数： α= α1 + α2
（1） α1 =0，燃烧所需的空气全部由外界环 境通过引射提供，属于扩散燃烧； （2） α1 ≥1，从本生灯的底部供入的空气充 足，燃烧过程完全由化学反应的快慢控制， 属于动力燃烧； （3） 0<α1 <1, 燃烧既有一次空气混合物的预 混燃烧，也有剩余燃料的扩散燃烧，属于动 力-扩散燃烧。
口发生变得井喷。
煤气泄露
井喷
2、燃烧速度： 取决于可燃气体扩散速度。 气体扩散的快，扩散燃烧速度就快，气 体扩散多少，扩散燃烧反应就燃烧多少。
3、扩散火焰：
扩散燃烧时所形成的火焰。
4、预混燃烧：
可燃气体和氧气（或空气）预先混合成 均匀的混合气，混合气在燃烧器内进行 着火、燃烧的过程称为预混燃烧。也称 动力燃烧，燃烧过程受可燃气体的浓度、 初始温度、管道直径等化学动力学因素 的影响。