气体燃料燃烧
燃料的燃烧
燃料的燃烧燃料的燃烧是可燃成分与氧气{主要是助燃空气中的氧气}所进行的一种激烈的氧化反应。
燃烧三要素：可燃物、着火温度。
氧气。
燃料的燃烧可分为完全燃烧与不完全燃烧。
完全燃烧：燃烧中的可燃物和氧化进行了充分的燃烧反应，燃烧产物中已不存在可燃成分，成为完全燃烧。
不全然冷却：燃料经过冷却后在冷却产物中存有着易燃成分，称作不全然冷却，他又分成化学不全然冷却和机械不全然冷却两种情况。
化学不全然冷却：冷却中的易燃成分由于空气中严重不足或燃料与空气混合不好，而没获得充份反应的冷却，称作化学不全然冷却。
机械不全然冷却：燃料中部分易燃成分没出席冷却反应就损失的冷却过程，称作机械不全然冷却。
可燃成分发生不完全燃烧的发热量远低于完全燃烧的发热量，因此在加热操作中应尽量避免不完全燃烧。
理论空气需要量：冷却中的易燃成分全然冷却须要存有一定量的空气，这种空气量叫作理论空气需要量。
空气消耗系数：燃烧在实际燃烧过程中，为了实现燃料的完全燃烧，实际空气需要量必须大于理论空气需要量，该实际空气需要量与理论空气需要量的比值就叫做空气消耗系数，一般用n表示。
空气消耗系数的大小与燃料的种类、燃烧方式、燃烧装置结构及工况好坏等有直接关系。
在实际加热操作中，应在保证完全燃烧的基础上使n越接近1越好。
各种燃料的空气消耗系数经验数据如下：固体燃料：n=1.20~1.50液体燃料：n=1.15~1.25气体燃料：n=1.05~1.15蓄热式加热炉由于可以实现贫氧燃烧（氮的氧化少，需要空气少），理论空气需要量可以笑与常规燃烧的理论空气需要量，具体数值依不同燃烧和不同燃烧方式而有所不同。
蓄热式加热炉空气消耗系数和常规燃烧的基本相同，及实际空气空气量与理论空气需要量的比值，前者大于后者主要保证完全燃烧。
冷却温度：冷却产物所能够达至的温度叫做燃料的冷却温度，又叫作火焰温度。
在全然冷却状态下午热损失的冷却温度及理论冷却温度。
提升加热炉冷却温度的途径存有：（1）提高燃烧的发热量（2）实现燃烧的完全燃烧（3）降低炉体热损失（4）预热空气和燃料（5）尽量减少烟气量。
天然气燃烧机工作原理
天然气燃烧机工作原理天然气燃烧机是一种利用天然气作为燃料，通过燃烧产生热能的设备。
它在工业生产、家庭供暖、发电等领域有着广泛的应用。
天然气燃烧机的工作原理是通过将天然气与空气混合后，通过点火使其燃烧，释放出热能。
下面将详细介绍天然气燃烧机的工作原理。
1. 天然气的输送和储存。
天然气是一种清洁、高效的燃料，其主要成分是甲烷，具有丰富的资源储量。
在天然气燃烧机的工作中，首先需要将天然气从储气罐或管道输送到燃烧机内部。
通常情况下，天然气会通过管道输送到燃烧机所在的场所，然后经过调压阀进行调压，使其达到适合燃烧的压力。
同时，为了保证天然气的供应稳定，通常还会设置储气罐进行储存，以备不时之需。
2. 天然气与空气的混合。
在天然气燃烧机内部，天然气需要与空气进行混合，形成可燃气体。
通常情况下，天然气和空气会在燃烧机内部的混合室中进行混合，以确保混合比例的准确性。
混合比例的准确性对于燃烧的效率和稳定性至关重要，通常会通过控制天然气和空气的流量来实现。
3. 燃烧过程。
一旦天然气与空气混合形成可燃气体，接下来就是燃烧的过程。
在燃烧机内部，通常会设置点火装置，通过点火装置点燃可燃气体，使其燃烧。
在燃烧的过程中，可燃气体会释放出大量的热能，这些热能可以被用来加热水蒸汽、空气等，用于工业生产或供暖。
4. 热能的利用。
燃烧产生的热能可以被用于各种用途，比如加热水蒸汽、空气，用于工业生产；或者直接用于供暖、发电等。
天然气燃烧机通过燃烧天然气产生的热能具有高效、清洁的特点，因此在工业生产和生活中有着广泛的应用。
总之，天然气燃烧机通过将天然气与空气混合后进行燃烧，释放出热能，是一种高效、清洁的能源利用设备。
它的工作原理主要包括天然气的输送和储存、天然气与空气的混合、燃烧过程以及热能的利用。
通过合理的设计和控制，天然气燃烧机可以实现高效、稳定的燃烧，为工业生产和生活提供清洁、可靠的能源供应。
气体燃料的燃烧
气体燃料的燃烧燃烧是指气体燃料与氧气的化学反应，释放出能量和产生新的化合物。
本文将探讨气体燃料的燃烧过程、燃烧机制以及与燃烧相关的一些重要概念。
气体燃料是一种常见的能源形式，在许多领域中被广泛使用。
常见的气体燃料包括天然气、液化石油气等。
这些气体燃料具有不同的组成和物化性质，对燃烧过程有着重要的影响。
天然气是一种主要由甲烷组成的气体燃料。
甲烷是一种无色、无味的气体，在大自然中广泛存在。
天然气的主要成分还包括乙烷、丙烷和丁烷等烷烃。
天然气具有高热值、易燃等特点，被广泛用于家庭供暖、工业生产和发电等领域。
液化石油气（LPG）是一种混合物，主要由丙烷和丁烷组成。
相比于天然气，LPG具有更高的压缩性和储存性，可以在液态状态下运输和储存。
LPG是一种清洁燃料，广泛应用于烹饪、野营和汽车燃料等领域。
除了天然气和LPG，还有一些特殊的气体燃料具有独特的特性。
例如，氢气是一种无色、无味的气体，在燃烧时产生的唯一副产品是水蒸气，因此被认为是一种环保的燃料。
氢气具有高热值和轻质的特点，目前正在被广泛研究和应用于氢能源领域。
另一个重要的气体燃料是甲烷，它是一种无色、无味的气体，也是天然气的主要成分。
甲烷是一种常见的温室气体，直接使用甲烷作为燃料会产生温室气体排放。
然而，甲烷可以通过特殊的燃烧装置燃烧，将其转化为二氧化碳和水，减少温室气体排放。
综上所述，气体燃料的组成对燃烧过程具有重要影响。
了解不同气体燃料的物化性质和特点，有助于选择合适的燃料和优化燃烧过程，以提高能源利用效率和减少环境污染。
气体燃料的燃烧是指气体燃料与氧气发生化学反应的过程。
燃烧的三要素包括燃料、氧气和足够的燃料温度。
燃烧过程的第一步是点火。
当气体燃料与点火源接触时，会发生燃烧反应。
点火源可以是明火、电火花或者其他能提供足够能量的源头。
通过点火，燃料的化学能被释放，产生燃烧反应。
燃烧反应是气体燃料与氧气发生的化学反应。
气体燃料中的可燃物质与氧气结合，产生新的化合物和能量释放。
关于气体燃料燃烧技术发展的研究
一、气体燃料燃烧技术的定义和意义气体燃料燃烧技术是指利用气态燃料进行燃烧的一种技术方法。
随着能源需求的不断增加和环境污染的加剧，气体燃料燃烧技术的研究和发展变得愈发重要。
气体燃料具有资源丰富、清洁高效等特点，广泛应用于工业生产、能源利用、交通运输等领域，对于实现清洁高效能源利用、减少环境污染具有重要意义。
研究气体燃料燃烧技术的发展趋势和前沿成为了当下的热点之一。
二、气体燃料燃烧技术的研究现状在气体燃料燃烧技术的研究方面，当前主要集中在以下几个方面：1. 燃烧机理和特性：通过对气体燃料的燃烧机理和特性进行深入研究，可以揭示气体燃料在燃烧过程中的基本规律，为优化燃烧过程提供理论依据。
2. 燃烧设备和技术：针对不同的气体燃料，发展高效、低排放的燃烧设备和技术是当前的重点之一。
采用先进的燃烧控制技术，实现气体燃料的清洁高效燃烧。
3. 热力学和动力学模拟：借助数值模拟等手段，对气体燃料燃烧过程进行模拟和分析，可以更好地理解燃烧过程中的能量转化和传递规律，为燃烧技术的优化提供理论指导。
4. 环境影响和减排技术：随着环境保护意识的增强，研究气体燃料燃烧对环境的影响以及减排技术也成为了研究的热点。
如何减少气体燃料燃烧过程中产生的污染物排放，是当前研究的重要课题之一。
三、气体燃料燃烧技术发展的趋势随着科技的不断进步和能源需求的变化，气体燃料燃烧技术的发展也呈现出一些新的趋势：1. 高效清洁：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现高效、清洁燃烧。
通过燃烧控制技术、污染物减排技术等手段，实现气体燃料的清洁高效利用。
2. 多能联供：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现多能联供。
通过热电联产技术，将气体燃料转化为电能和热能进行综合利用，提高能源利用效率。
3. 绿色发展：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现绿色发展。
从资源开发到利用环节，都将更加注重环保和可持续发展。
四、个人观点和理解作为气体燃料燃烧技术的研究者，我认为在未来的研究中，需要更加注重气体燃料燃烧技术与环境保护的结合，实现能源利用和环境保护的双赢。
3.燃料燃烧解析
空气过剩系数
实际空气量：
实际供给的空气量 La 理论论空气L0
a的一些经验值： 气体燃料： 液体燃料： a＝1.05～1.15 a＝1.15～1.25
La aL0
块状固体燃料：a＝1.3～1.7 煤粉燃料： a＝1.1～1.3
2.气体燃料完全燃烧生成烟气量的计算 生成烟气的总体积应为各可燃组分燃烧生成物的体积、 燃料中的不可燃组分及燃烧所用空气带入氮的体积。
3.燃烧产物组成计算
CO2 %
CO CH 4 nCn H m CO2
Va
1 100 100%
m 1 H 2 CH C H H S H O 2 4 n m 2 2 2 100 100% H 2O% Va
SO2 %
t 20 4 4 a(t 20)
式中：a――温度修正系数，1/℃
3)固体燃料 固体燃料是由复杂的有机化合物组成的，其基本组 成元素有C、H、O、N、S，还有一些水分和灰分。 天然的固体燃料是煤，按其形成年代不同可分为泥 煤、褐煤、烟煤和无烟煤。
3.2 燃烧计算
燃烧计算的主要内容包括：一定量燃料燃烧所需要的空气 量、生成烟气量及燃烧温度的计算等。
天然气在空气中燃烧反应方程式
天然气在空气中燃烧反应方程式
天然气是一种清洁、高效的能源，被广泛应用于家庭取暖、工
业生产和发电等领域。
当天然气在空气中燃烧时，会发生化学反应，产生能量和排放出二氧化碳和水。
这一过程可以用化学方程式来描述：
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O + 热能。
在这个方程式中，CH4代表甲烷，也就是天然气的主要成分。
O2代表氧气，是空气中的主要成分。
当甲烷和氧气发生化学反应时，产生二氧化碳（CO2）和水（H2O），同时释放出大量的热能。
这个反应方程式反映了天然气燃烧的基本过程。
天然气中的碳
和氢与氧气结合，产生二氧化碳和水，释放出能量。
这种能量可以
用来加热房屋、烹饪食物，或者驱动发电机产生电力。
然而，尽管天然气燃烧提供了便利的能源，但也会产生二氧化
碳等温室气体，对环境造成影响。
因此，在使用天然气时，需要注
意节能减排，采用清洁燃烧技术，以减少对环境的影响。
总的来说，天然气在空气中燃烧的反应方程式揭示了这种能源的重要性和影响。
通过合理利用和管理，可以最大限度地发挥其优势，同时减少对环境的负面影响。
气体燃料完全燃烧放出的热量公式
气体燃料完全燃烧放出的热量公式气体燃料完全燃烧放出的热量是一个重要的热学概念，它在我们日常生活和工业生产中都起着至关重要的作用。
通过燃烧，气体燃料中的化学能被转化为热能，从而产生热量。
本文将从人类的视角出发，以清晰流畅的语言描述气体燃料完全燃烧放出的热量的公式及其意义。
我们需要明确气体燃料的概念。
气体燃料是指能够在氧气的存在下发生燃烧的可燃气体，如天然气、液化石油气等。
当气体燃料与氧气充分混合并点燃时，发生的是一个氧化反应。
在这个反应中，气体燃料中的碳氢化合物与氧气结合，生成二氧化碳和水，同时释放出大量的热量。
那么，气体燃料完全燃烧放出的热量公式是什么呢？简单来说，这个公式可以表示为：燃料的质量乘以燃料的热值。
燃料的质量是指单位时间内燃料的质量，通常用kg/s或者g/s来表示；燃料的热值是指单位质量的燃料所释放的热量，通常用J/g或者kJ/kg来表示。
将这两个量相乘，就可以得到气体燃料完全燃烧放出的热量。
这个公式的意义非常重大。
通过这个公式，我们可以计算出燃料的热效率，也就是燃料中化学能转化为热能的比例。
热效率越高，燃料的利用率就越高，因此在工业生产和能源利用方面，我们需要尽可能提高燃料的热效率，以减少能源的浪费和环境污染。
这个公式还可以帮助我们选择合适的燃料。
不同的燃料具有不同的热值，某些燃料的热值更高，意味着单位质量的燃料可以释放更多的热量。
因此，在选择燃料时，我们可以根据其热值来判断其适用性和经济性。
气体燃料完全燃烧放出的热量公式是燃料质量乘以燃料热值。
这个公式在能源利用和环境保护方面具有重要意义，可以帮助我们计算燃料的热效率，选择合适的燃料，并提高能源利用效率。
通过深入理解和应用这个公式，我们可以更好地利用气体燃料的能量，为人类的生活和工业发展做出贡献。
燃烧学讲义-第6章气体燃料的燃烧
w'
uce
ut A = 1+ t uce a
ut a+ A a t … … uce ∝ … … = ∴ uce a τrj
At：湍动输运所引起的折算热扩散率
A t a时，有 ut = uce
A t （一般情况下 A t a
当
a）
A ut t ∝ Re = Re 若流体为管内流动， 若流体为管内流动，一般认为 uce a
uce
ut uce
18
一、湍流传播的理论 一、湍流传播的理论
表面燃烧理论（舍谢尔金）
火焰面是层流型的， 火焰面是层流型的 ， 湍流脉动在一定空间内使燃烧 面弯曲、皱折，乃至破裂， 小岛”状的封闭小块， 面弯曲、 皱折 ，乃至破裂， 成“小岛”状的封闭小块， 这样增大了燃烧面积，从而增大了燃烧速度。 这样增大了燃烧面积，从而增大了燃烧速度。
2Qwm RT 2 a 2Q a lr uce = wmdT = ∴ T −T0 λ ∫ ρCp (Tlr −T0 )2 E lr B
10
燃尽时间：τrj =
ρCp (Tlr −T0 )
wmQ
uce ∝
a
τrj
火焰锋面厚度δ及可燃混合物升温预热区厚度 火焰锋面厚度 及可燃混合物升温预热区厚度S
RT 2 S定义为 T = Tlr − lr 点做 T = 定义为在 定义为 E
2
火焰传播的形式
缓燃（ 正常传播） 缓燃 （ 正常传播 ） ：火焰锋面以导热和 对流的方式传热给可燃混合物引起的火 焰传播， 也可能有辐射（ 煤粉） 焰传播 ， 也可能有辐射 （ 煤粉 ） 。 传播 速度较低（ 速度较低（1~3m/s），传播过程稳定。 m/s） 传播过程稳定。 爆燃：绝热压缩引起的火焰传播 ， 爆燃 ：绝热压缩引起的火焰传播， 是依 靠激波的压缩作用使未燃混合气的温度 升高而引起化学反应， 升高而引起化学反应 ， 从而使燃烧波不 断向未燃气推进，传播速度大于 1000m/s。 1000m/s。
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? ? ? ph ? ? ch
燃 料
? ph ?? ? ch 扩散燃烧或扩散火焰
燃 ? ph ?? ? ch 动力燃烧或动力火焰 烧
? ph ? ? ch 扩散－动力燃烧
第二节 射流流动
第
七 ? 射流分类
章
根据射流环境： 自由射流 与受限射流
气
直流射流 与旋转射流
体
根据射流结构： 平行射流 与相交射流
燃
环形射流 与同轴射流
料
燃
根据射流喷嘴： 平面射流 与圆形射流
烧
根据射流流动： 层流射流 与湍流射流
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章 初始段
气
O－C－O为射流核心，核 心区内速度、浓度等与出
体
口处相同，长度约4~5d0
燃 料
自模段
燃
x/d0＞8~10，射流的无因次参数分布与x/d0无关。
烧 过渡段
初始段与自模段之间，可忽略。
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章 自模段的特性：
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章 自模段的特性：
气 体
u um
?
f(r / r1/ 2 )
燃 第七章 气体燃料燃烧
料
与 燃
要求：了解不同射流流动的特征，掌 握扩散燃烧与动力燃烧的概念、结构 及特性，了解气体燃料燃烧器的工作
烧
原理与设计方法。
第一节 扩散燃烧与动力燃烧
第
七 ? 扩散燃烧与动力燃烧
章
气体燃料燃烧所需的全部时间通常包括两部分：
气体燃料与空气混合所需时间和燃烧反应所需时间。
气 体
m s ? 0, m s ? m e
ms? me
ms?0
第三节 扩散火焰结构 第 七 一、扩散火焰结构 章
层流扩散火焰
气 扩散火焰 体 燃 料 燃 烧
质量扩散以分子扩散的方式实现
湍流扩散火焰
质量扩散以气团扩散的方式实现
第三节 扩散火焰结构 第 七 一、扩散火焰结构 章 层流扩散火焰
气
火焰面必定在燃
体 料与空气按照化学恰
燃
当比混合的位置上：
料 燃
焰面外侧：空气＋燃烧产物
烧 焰面内侧：燃料＋燃烧产物
焰面：燃料与空气的理论浓度为零
第三节 扩散火焰结构 第 七 一、扩散火焰结构 章 湍流扩散火焰
气 体 燃 料 燃 烧
第三节 扩散火焰结构 第 七 二、扩散火焰高度 章 确定扩散火焰高度即寻找火焰锋面与轴心线相交的位置。
料
R
R
燃
G x ? ?0 u?u2?rdr? ?0 p2?rdr ? const.
烧
R
? G ?
?
(wr )?u2?rdr ? const.
0
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 旋转射流
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 受限射流
气 体 燃 料 燃 烧
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 交叉射流
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 旋转射流
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 旋转射流－旋流数
气 体 燃
S ? G? G xR
S＞0.6为强旋流 S＜0.6为弱旋流
或
u ? f(r/ b) um
燃
同样，当喷射流体与周围介质性质不同或温度不
料
同时，自模段的温度场和浓度场也具有相似性，即：
燃
烧
C ?C? Cm ?C?
?
f1 (r/ b)
T ? T? Tm ? T?
?
f2 (r / b)
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章 自模段的特性：
气
实际上，b与x成正比：
矩形射流的吸卷量小于圆形射流的吸卷量。
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 平行射流
气
体
燃
料
燃
射流与外流间的速度梯度减小，混合减缓，射流
烧
张角、速度及浓度沿轴向的变化率随之减小。
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 环状射流
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 同轴射流
燃
任意截面及出口截面上射流的质量流量为：
料
? m x ?
? ?u(r) ?2?rdr
0
燃 烧
m
0
?
?
4
d
2 0
?
0u0
? m e ? m x ? m 0 ?
? 0
?u(r) ?2?rdr?
?
4
d
2 0
?
0
u
0
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 矩形射流
气
2b0
体
燃
料
燃
烧
矩形射流的扩张角较小，参数沿轴向的变化较慢；
人工煤气预混火焰
第四节 预混火焰结构
第
七 ? 预混火焰
章
一次空气不足时，出现内外两个火焰锥面；
气 体 二次空气 燃 料 燃 烧
一次空气
内、外锥的高度：
H in ? a2 A0q0
H
out ?
a3a4 A0q0 d0
第四节 预混火焰结构 第 七 ? 预混火焰的特点
章
?放热强度大，火焰温度高
气
?燃烧ห้องสมุดไป่ตู้长度短
体
?可实现无焰燃烧
燃 料
?容易回火
燃
烧
火道燃烧室（无焰燃烧）
第四节 预混火焰结构
第
七 ? 预混火焰防止回火的措施
章
? 使预混气体在燃烧室入口处的速度分布均匀。为此
可将喷头制成收敛形，且表面光滑。
气
体 燃
? 燃烧含有杂物的气体燃料时，应设有清除污垢的装 置，避免破坏局部流场。
气
通过动量方程及能量方程求近似解：
体 燃 料
H
l
?
u
0
d
2 0
48v? lY0?
燃
当管径小于10mm，近似公式：
烧
H l ? a1? I
修正系数
热负荷
第三节 扩散火焰结构
第
七 三、扩散火焰的特点
章
? 扩散火焰不产生回火，但温度低
? 扩散燃烧容易产生碳氢化合物的热分解
气 体 燃 料 燃 烧
人工煤气扩散火焰
体
u ? f(r/ x)
燃
um
料 燃
C ?C? Cm ?C?
?
f1 (r / x)
烧
T ? T? Tm ? T?
?
f2 (r/ x)
第二节 射流流动
第
七 二、射流的吸卷及吸卷量的计算
章
射流向前运动时，由于横向的速度脉动及粘性，
与周围介质产生动量交换，带动周围介质运动，使射
气 体
流的质量沿流向逐渐增加，这种现象称为射流的吸卷 或引射。
气 湍流扩散火焰
体 燃
Cm ? C0
0.70 2ax
（湍流自由射流）
料
d 0 ? 0.29
燃 烧
Cm C0 ?Cm
?
1 V0
Cm C0
?
V
1 0?
1
湍流扩散 火焰高度与管
? ? xh
?
d0 2a
0.70(1 ? V
0 ) ? 0.29
径成正比，与 初始速度无关
第三节 扩散火焰结构 第 七 二、扩散火焰高度 章 层流扩散火焰