燃气燃烧反应机理
燃气燃烧方法——部分预混式燃烧.doc
燃气燃烧方法——部分预混式燃烧燃气燃烧时，一次空气过剩系数α′在0～1之间，预先混入了一部分燃烧所需空气，这种燃烧方法称为部分预混式燃烧或大气式燃烧。
一、部分预混层流火焰产生部分预混层流火焰的典型装置就是本生灯。
如图3—4—6，燃气从本生灯下部小口喷出，井引射入一次空气，在管内预先混合，预混后的气体自灯口喷出燃烧，产生圆锥形的火焰，周围大气亦供给部分空气，称为二次空气，通过扩散与一次空气未燃尽的燃气混合燃烧。
这样，在正常燃烧时形成两个稳定的火焰面：内火焰面，即由燃气与一次空气预混合后燃烧而产生。
为圆锥形，呈蓝绿色，强而有力，温度亦商，为部分预混火焰，也称为蓝色锥体；外火焰面，是二次空气与一次空气未燃尽的燃气进行的扩散混合燃烧，其形状也近似圆锥形，呈黄色，软弱无力，温度较低，这是扩散火焰。
蓝色的预混火焰锥体出现是有条件的。
若燃气／空气混合物的浓度大于着火浓度上限，火焰就不可能向中心传播，蓝色锥体就不会出现，而成为扩散式燃烧。
若混合物中燃气的浓度低于着火浓度下限，则该混合气根本不可能燃烧。
氢气燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围相当大，而甲烷和其它碳氢化合物的燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围则相当窄。
蓝色锥体的实际形状，如图3—5—5，可用管道中气流速度的分布和火焰传播速度的变化来解释。
层流时，沿管道截面上气体的流速按抛物线分布，喷口中心气流速度最大，至管壁处降为零。
静止的蓝色锥体焰面说明了锥面上各点的正常火焰传播速度sn(其方向指向锥体内部)与该点气流的法向分速度vn相平衡，也即对于预混火焰锥面上的每一点都存在以下关系式，通常称为米赫尔松余弦定律：sn=vn=vcosψ (5—5)式中ψ——预混气流方向与焰面上该点法线方向之间的夹角。
余弦定律表明了层流火焰传播速度与迎面来的气流速度在火焰稳定情况下的平衡关系，火焰虽有向内传播的趋势，但仍能稳定在该点。
另一方面，蓝色锥体焰面上各点，还有一个气流切向分速度，使该处的质点要向上移动。
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器工作原理燃气燃烧器是一种常见的燃烧设备，广泛应用于工业和家庭领域。
它的工作原理基于燃气的燃烧反应，通过将燃气与空气混合并点燃，释放出能量。
在本文中，我们将详细介绍燃气燃烧器的工作原理及其相关要素。
一、燃烧反应燃气燃烧器的工作原理基于燃气与空气的混合和燃烧反应。
燃气是一种可燃气体，如天然气或液化石油气。
而空气中含有氧气，是燃烧反应所需的氧化剂。
当燃气与空气以适当比例混合时，点燃燃气/空气混合物即可发生燃烧反应。
二、燃气供应系统燃气燃烧器的燃气供应系统通常包括燃气管道、燃气阀门及压力调节器。
燃气通过管道输送到燃气阀门，然后通过压力调节器进行压力调整。
调节器将燃气压力调整到燃烧器所需的工作压力范围，以确保正常的燃气供应。
三、空气供应系统燃气燃烧器的空气供应系统通常包括风机、进气管道和风门。
风机通过进气管道将空气吸入，并将其送入燃气燃烧器。
为了确保燃气与空气的适当混合，风门被用来调整进入燃烧器的空气流量。
合理的空气供应是确保燃气燃烧器正常工作的重要因素。
四、点火系统燃气燃烧器的点火系统用于点燃燃气/空气混合物，触发燃烧反应。
点火系统一般包括火花塞或点火电极、高压变压器和点火控制器。
当点火控制器工作时，高压变压器产生高电压，使点火电极间产生火花，从而点燃燃气/空气混合物，启动燃烧过程。
五、燃烧调节系统燃烧调节系统用于控制燃气燃烧器的燃气和空气供应量，确保燃气的完全燃烧。
常见的燃烧调节系统包括燃气阀门、空气门、调节器和点火控制器。
通过控制燃气和空气的供应量，燃烧调节系统可以实现燃烧过程的控制和调节。
六、安全系统燃气燃烧器在工作过程中需要具备一定的安全性能。
安全系统主要包括燃气泄漏检测装置和火焰监视器。
燃气泄漏检测装置用于监测燃气管道是否存在泄漏，并及时采取措施进行处理。
火焰监视器则用于监测燃烧过程中的火焰情况，当火焰异常时自动切断燃气供应，确保安全运行。
总结起来，燃气燃烧器的工作原理涉及燃烧反应、燃气供应系统、空气供应系统、点火系统、燃烧调节系统和安全系统。
燃气轮机NOx生成机理及降低措施
燃气轮机NOx生成机理及降低措施一燃烧过程中NOx生成机理1.热力型NOx生成机理（泽尔道维奇机理）热力型NOx是指空气中的N2在高温条件下氧化生成的氮氧化物，其主要成分是NO。
按照这一机理，空气中的N2在高温下氧化，是通过如下一组不分支的链式反应进行的，生成速率如下式所示：生成NO所需的活化能很大，通常氧原子与燃料中可燃成分之间的活化能较小，反应较快，因此，NO通常不在火焰面上生成，主要生成区域位于火焰下游高温区。
温度对热力型NOx的影响是非常明显的，当温度低于1800K时，热力型NOx生成量很少，当温度高于1800K时，反应逐渐明显，而且随着温度的升高，NOx生成量急剧升高。
从图中可以大致看出，温度在1800K左右时，温度每升高l00K，反应速度将增大6一7倍。
由于在实际燃烧过程中，燃烧室内温度分布通常是不均匀的，如果有局部的高温区域，则在这个区域会生成较多的NOx，它可能会对整个燃烧室内的NOx生成起到关键的作用。
因此，在实际的燃烧器设计过程中应尽量避免局部高温区的形成。
过量空气系数对热力型NOx的影响也是非常明显的，热力型NOx生成量与氧浓度的平方根成正比，即氧浓度增大，在较高的温度下会使氧分子分解的氧原子浓度增加，从而使热力型NOx的生成量增加。
但在实际燃烧过程中情况会更复杂一些，因为过量空气系数的增加一方面增加了氧浓度，另一方面也降低了火焰温度，从总体趋势上来看，随着过量空气系数的增加，NOx生成量先增加，到达一个极值后下降。
气体在高温区域的停留时间对热力型NOx生成也有影响，主要是因为Nox生成反应速度较慢，没有达到化学平衡所致。
在其它条件不变的情况下，气体在高温区停留时间越长，NOx生成量就越大，直到达到化学平衡浓度。
2.快速型NOx生成机理有关快速型NOx的生成机理到目前为止尚有争议，其基本现象是碳氢燃料在过量空气系数小于1的情况下，在火焰面内急剧生成大量的NOx，而CO, H2等非碳氢燃料在空气中燃烧却没有发生这种现象。
燃气燃烧反应机理
燃气燃烧反应机理燃气燃烧反应是指燃气混合物在一定条件下与氧气发生化学反应，产生高温、高压及能量释放的一种现象。
燃气燃烧反应机理是指在反应中碳、氢、氧等元素之间的相互作用及其反应路径。
研究燃气燃烧反应机理对于提高能源利用效率、降低排放量、减少环境污染具有重要意义。
燃气燃烧反应过程燃气燃烧反应可以分为三个阶段：引燃阶段、爆炸阶段和熄灭阶段。
引燃阶段燃气在空气中混合，形成可燃混合气体。
热源接触可燃混合气体，产生高温点火，引发化学反应。
当可燃混合气体中的燃气浓度达到一定程度时，化学反应会继续进行，燃气开始燃烧，释放出大量的热能。
爆炸阶段在燃气燃烧反应中，可燃混合气体中的燃气会与空气中的氧气结合，产生大量的热量和气体。
当燃气释放出的热量和压力超过了周围环境的承受能力时，就会引起爆炸。
熄灭阶段当可燃混合气体中的燃气浓度下降到一定程度时，化学反应会逐渐停止，燃气燃烧反应逐渐减弱，直到彻底消失。
燃气燃烧反应机理燃气燃烧反应是一种复杂的化学反应，涉及到多种元素和化合物之间的反应路径。
其中，碳、氢、氧等元素是产生燃气燃烧反应的主要元素。
碳的燃烧碳的燃烧反应是指碳与氧气结合产生热能、二氧化碳和水。
化学方程式为：C + O2 → CO2 。
在碳的燃烧反应中，不同的温度和压力对燃烧反应的速率和反应产物都会产生影响。
氢的燃烧氢的燃烧反应主要是指氢气与氧气结合产生热能和水。
化学方程式为：2H2 + O2 → 2H2O。
在氢的燃烧反应中，温度越高、压力越大，则燃烧反应越迅速，生成的热量和水的产生量也会增加。
次氧化碳的燃烧次氧化碳的燃烧反应是指次氧化碳与氧气结合产生热量和二氧化碳。
化学方程式为：2CO + O2 → 2CO2。
在次氧化碳的燃烧反应中，反应速率与温度和偏压有关。
结语燃气燃烧反应机理是一项复杂的科学研究，对于提高能源利用效率和环境保护具有重要作用。
不同元素之间相互作用的反应机理对于燃气燃烧反应的发生和控制有着至关重要的影响。
天然气燃烧反应机理与爆炸极限
4.0
75.9
2210
400
一氧化碳
C+0.5O2=CO2
2.38
0.5
1.0
—
1.88
2.88
12.5
74.2
2370
605
甲烷
CH4+2O2=CO2+2H2O
9.52
2.0
1.0
2.0
7.52
10.52
5.0
15.0
2043
540
乙炔
C2H2+2.5O2=2CO2+H2O
11.90
2.5
7.5
5.0
5.0
28.20
38.20
1.4
8.7
—
290
正戊烷
C5H12+8O2=5CO2+6H2O
38.08
8.0
5.0
6.0
30.08
41.08
1.4
8.3
—
260
苯
C6H6+7.5O2=6CO2+3H2O
35.70
7.5
6.0
3.0
28.20
37.20
1.2
8.0
2258
560
硫化氢
H2S+1.5O2=SO2+H2O
21.42
4.5
3.0பைடு நூலகம்
3.0
16.92
22.92
2.0
11.7
2224
460
丙烷
C3H8+5O2=3CO2+4H2O
23.80
5.0
3.0
4.0
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器是一种常见的热能设备，广泛应用于工业生产和生活中。
它通过将燃气与空气混合并点燃，产生高温高压的燃烧气体，从而实现能量的转化。
下面我们将详细介绍燃气燃烧器的工作原理。
首先，燃气燃烧器的工作原理基于燃烧反应。
燃气和空气在一定的比例下混合后，通过点火装置点燃，形成燃烧火焰。
这一过程主要包括燃气的供给、空气的调节和点火等步骤。
其次，燃气燃烧器的工作原理还涉及燃烧空气的调节。
燃气和空气的比例对燃烧效果有着重要的影响。
通常情况下，燃气和空气的混合比例需要在一定范围内才能实现有效的燃烧。
因此，燃气燃烧器通常配备有空气调节装置，用于控制空气的流量，以确保燃烧效果的稳定和高效。
另外，燃气燃烧器的工作原理还包括点火系统。
点火系统通常采用电火花点火装置，通过高压电流产生电火花，点燃燃气和空气混合气体，从而引发燃烧反应。
点火系统的稳定性和可靠性对燃气燃烧器的工作效果有着重要的影响。
此外，燃气燃烧器的工作原理还涉及燃烧过程中的热能转化。
燃烧产生的高温高压气体可以被用于加热空气、水或其他介质，从而实现能量的转化和利用。
燃气燃烧器在工业生产中具有广泛的应用，如锅炉、热风炉、热处理炉等，都是依靠燃气燃烧器来实现能量转化的。
总的来说，燃气燃烧器的工作原理是基于燃烧反应和热能转化的。
它通过控制燃气和空气的混合比例、点火系统的稳定性和热能转化效率，实现能量的转化和利用。
燃气燃烧器在工业生产和生活中发挥着重要的作用，对于节能减排和提高生产效率都具有重要意义。
燃气燃烧
第一章燃烧：燃气中的可燃成分在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用并伴以发热发光的物理化学反应过程，称为燃烧。
燃烧必备条件：燃气中的可燃成分和空气按一定比例呈分子状态混合；破坏旧分子和生成新分子所需要的能量（可燃气体混合物具有一定的能量）；具有完成燃烧反应所需的时间。
高热值：是指燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸汽以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值：是指燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸汽仍为蒸汽状态时所放出的热量燃气燃烧反应方程式：第二章1、影响燃气燃烧反应速度的因素,结论:2、链反应的概念：有一些化学反应并非一部完成，而是由多部基元反应组成。
一环扣一环进行，经历链的生成、链的发展以及链的消亡几个过程，这种反应称为链反应。
链反应的基本原理：1.链的引发，即活化中心（原子,基,原子碎片）生成；2.链的传递，即进行基元反应；3.链的终止，即活化中心消亡。
可燃气体的燃烧均为链反应3、支链着火与热力着火区别:支链着火:由于系统的活化中心浓度的变化引起的着火.热力着火:由于系统的热力条件变化引起的着火4、画出支链反应与压力的关系图，说明产生上下限的原因：存在压力下限（B点）的原因：因为在B点以下（以左），系统的压力低，容器内反应物质浓度小，为数不多的活化中心很容易直接撞到器壁上消亡，链的中断几率大，所以反应速度就小。
另外根据质量作用定律其浓度小反应度也小，故此，存在压力下限（B点）。
存在压力上限（C点）的原因：当容器内的压力升高到一定程度后，容器内反应物质浓度变大，活化中心在气相中消亡数增大；即两个活化中心在第三体碰撞下消亡的数量加大，反应速度变为缓慢，故存在压力上限（C点）5、着火半岛：表明了支链着火与温度、压力之间的关系。
处于着火上下限之间的半岛形即为着火区，半岛以外不能着火。
6、支链反应速率与活化中心浓度的关系(定量讨论支链着火的条件)假设：W0--为外界能量的作用（分子热运动）而生成的初始活化中心浓度；（与活化中心浓度无关）W1- 为链分枝速度（与活化中心瞬时浓度有关）W2--为活化中心消亡的速度；（与活化中心瞬时浓度有关）（1）ϕ > 0时：反应自动加速，能自燃（链着火）；（2）ϕ< 0时：反应趋于一个极限值，反应速度极其缓慢，进行稳定的氧化反应，不能着火；（3）ϕ=0时：这一工况参数合乎稳定工况和不稳定工况的边界状态。
燃烧理论分析及相应计算
燃烧机理分析林树军浙江温岭燃烧过程高速摄影1燃料和空气混合气缸混合气残余废气过程湍流火焰燃气混合物燃料空气点火TDC@1430r/min&部分负荷Lamberda=1.30喷油角度为30CRA BTC出现火焰达到离火花塞最远的气缸壁理论温度最高点燃烧阶段划分火焰高速传播期火焰传播火焰扩散期早期火焰传播火焰终止火花点燃2燃烧机理解释内燃机的燃烧过程是湍流燃烧，而湍流燃烧是一种极其复杂的带化学反应的流动现象，湍流与燃烧的相互作用涉及许多因素，流动参数与化学动力学参数之间的耦合的机理极其复杂，用数值模拟方法分析和预测湍流燃烧现象的关键问题是正确模拟平均化学反应率，即燃料的湍流燃烧速率。
3燃烧湍流模型Eddy Break up(涡团破碎模型）Spalding的涡团破碎模型，其基本思想是：对预燃火焰、湍流燃烧区中的已燃气体和未燃气体都是以大小不等并作随机运动的涡团形式存在。
化学反应在这两种涡团的交界面上发生。
化学反应的速率取决于未燃气体涡团在湍动能作用下破碎成更小的涡团的速率，而此破碎速率正比于湍流脉动动能k的耗散率，其基本表达方式如下：该模型是AVL公司fire软件里面计算燃烧的基础计算模型。
4缸内传热模型5内燃机的传热既是与燃烧现象密切耦合的一个子过程，又是整个燃烧循环模拟的一个重要环节。
然而，内燃机的传热问题又被认为热问题中最复杂的一个，这是因为由于内燃机工作过程强烈非定温度变化的高度瞬变性，以致在毫秒量级的时间内，燃烧室表面的热流量从零变化到10MW/m2，同时温度和热流的空变化也非常剧烈。
在1cm 的位置上，热流峰值相差可达5MW/m2。
一般而言，发动机的传热计算包括3个方面：（1）工质与燃烧室热量的交换（包括对流和辐射两种方式）；（2）燃烧室壁内部的热传导；（3）燃烧室外壁与冷却对流和沸腾传热。
对于内燃机燃烧过程来说，主要考虑的第一项，因而对于内燃机传热模型方面主要考虑两个方面：1、工质与壁面之间的对流换热模型，2、是辐射换热模型。
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燃气燃烧反应机理
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燃气的燃烧反应是一种化学反应。
它也遵循化学反应动力学的基本原理。
燃气的燃烧化学反应，在通常情况下属于单相反应，只有在特殊情况下，才出现固体碳粒，丽发生多相反应。
对于燃烧化学反应，反应速度通常采用单位时间；单位体积内燃烧掉的燃料数量或消耗掉的氧量或燃烧放出的热量来表示。
例如，在燃烧技术中常常采用炉膛的容积热强度qv，单位是kJ／m3
·h或kW／m3
来表征燃烧反应速度。
燃气的燃烧化学反应速度的大小，取决于反应物质的性质与进行反应的条件。
影响反应速度的主要因素仍然是反应物质的浓度、温度、压力和催化条件等。
一、链反应
除了分子热活化理论以外，阐明化学反应机理的另一重要理论就是链锁反应理论。
根据这个理论，化学反应的进程实际上不是按照反应方程式来进行的，而是要经过中间阶段，产生中间活性产物(或称活化中心)。
这些中间活性产物大都是不稳定的自由原子或离子，它们与原反应物反应时，所需的反应活化能小得多，使化学反应避开了高能的障碍，所以它们很容易直接发生反应，得到反应最终产物的同时，又形成新的中间活性产物。
所以，一旦中间活性产物形成，不仅本身发生化学反应，而且还导致一系列新的活化中心发生化学反应，就象链锁一样，一环扣一环地相继发展，使反应进行得非常迅速，瞬间完成。
链反应具有十分重要的意义。
不仅燃气的燃烧和爆炸属于链反应，还有很多工艺过程，例如高分子的加成聚合反应、碳氢化合物的卤化和氢化都与链反应密切相关。
链反应的历程包括：
(1)链的形成这是由原反应物生成活性中间产物的过程，是链反应中最困难的阶段，它需要足够的能量来分裂原反应
物，一般借助光化作用、高能电磁辐射或微量活性物质的引入来头现。
(2)链的增长这是由活性中间产物与原反应物作用，产生新的活性中心的过程。
它有两种类型：
直链反应，或叫不分支链反应，指每一步中间反应都是由一个中间活性产物与反应物作用。
再产生出一个新的活化中心，链以直链形式增长：
分支链反应，是指一个中间活性产物与反应物作用，产生出多于一个的活化中心。
链形成分枝，使反应速度急剧增长，甚至引起爆炸：
(3)链的中断指活性中心的销毁。
主要包括：器壁中断、空间中断等。
二、燃气燃烧反应机理
燃气的燃烧反应都属于链锁反应。
比如，氢的燃烧属于典型的分支链锁反应，其反应历程可表示如下：
其中，M*
为某种高能量的活化分子；
其中，①反应活化能最高约为58.6mJ/mol，反应最慢；
上标“·”为活化中心。
将链增长的三个基元反应综合起来，就可得到该反应的单个链锁环节总的效果：
表明，一个自由氢参加反应生成两个H20分子的同时，又生成三个新的自由氢。
一枝分三枝：就是典型的分支链锁反应。
假如上述环中形成的三个活化中心都销毁，这个链锁环节的反应就中断了。
该链环的总反应速度，由链增长的第一反应(即活化能最高的反应)速度来决定。
所以反应速度可表示为：
式中K——化学反应速度常数；
T——绝对温度；
E——反应活化能；
R——通用气体常数；
C——反应物浓度。
一氧化碳的燃烧反应，也具有象氢燃烧的那样分支链锁反应的特征，而且实践证明，CO只有存在H20的情况，才有可能开始快速的燃烧反应。
正由于在CO燃烧中，有H20参加，使成为复杂的分支链锁反应。
甲烷等碳氢化合物的燃烧反应，也属于分支链锁反应，而且远比氢及一氧化碳的反应复杂。
燃烧反应中，新的链环节大多要依靠中间生成物的分解，属于蜕化了的分支链锁反应。
由于问题的复杂性，目前还没有关于这类反应的明确的动力学机理。
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