燃燒理論基礎(chǔ)八章

在多數(shù)實際情況下，火焰的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。方法論：研究簡單情況下的現(xiàn)象的本質(zhì)有助于理解復(fù)雜現(xiàn)象。也適用于燃燒與火焰現(xiàn)象層流預(yù)混8液滴燃燒10層流擴散9幾種簡化的火焰結(jié)構(gòu)一維平面(僅x軸)的穩(wěn)定流(定常流)；一維球形(僅r軸)的穩(wěn)定流(定常流)；二維軸對稱(r軸和x軸)的穩(wěn)定流(定常流)。數(shù)理描述預(yù)混合火焰：氧化劑和燃料在燃燒前充分混合八層流預(yù)混火焰擴散火焰：氧化劑和燃料在燃燒前無混合預(yù)混合燃燒過程：在充滿預(yù)混合氣的燃燒設(shè)備內(nèi)，通常是在某一局部區(qū)域首先著火，接著在著火區(qū)形成一層相當薄的高溫燃燒區(qū)，稱為燃燒區(qū)或火焰面。依靠火焰面的熱量使鄰近的預(yù)混合氣引燃，逐漸把燃燒擴展到整個混合氣范圍。這層高溫燃燒區(qū)如同一個分界面，把燃燒完的已燃氣體(燃燒產(chǎn)物)和尚未進行燃燒的未燃混合氣分隔開來。在它的前方是未燃的混合氣，而在它的后方是已燃的燃燒產(chǎn)物。隨時間推移，火焰面在預(yù)混合氣中不斷向前擴展，呈現(xiàn)火焰?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象。預(yù)混火焰2024/1/85層流預(yù)混火焰的例子：煤氣灶、加熱爐、本生燈等。層流預(yù)混火焰研究有助于理解湍流火焰：物理、化學(xué)過程相同或相似。層流預(yù)混火焰本章主要內(nèi)容：基本特征，簡化分析；火焰速度，火焰形狀；火焰穩(wěn)定性；熄火，回火，可燃性；點火本生燈2024/1/86火焰的定義（火焰是什么？）火焰的定義：亞音速下，可自維持傳播的局部燃燒區(qū)域。局部：火焰在任何時候只占可燃混合物的很小一部分。音速傳播的燃燒波：緩燃波超音速傳播的燃燒波:爆震波2024/1/87火焰的主要參數(shù)傳播速度火焰鋒面厚度溫度分布放熱率2024/1/88火焰速度SL：以波峰為參考系，火焰速度等于未燃氣體速度νu。根據(jù)總質(zhì)量守恒一般？火焰的傳播速度火焰鋒面點燃2024/1/89快速化學(xué)反應(yīng)區(qū)緩慢反應(yīng)區(qū)圖8.2層流火焰結(jié)構(gòu)溫度分布、放熱率火焰?zhèn)鞑シ较蛞讶細怏w區(qū)未燃氣體區(qū)火焰前鋒：未燃氣體和已燃氣體的分界面即為火焰鋒面，亦稱火焰前沿（前鋒）。常壓條件下火焰前鋒的厚度：10-2~10-1mm火焰鋒面火焰鋒面（快速反應(yīng)區(qū)）：溫度梯度和組分濃度梯度大，主要是雙分子反應(yīng)。（為什么是雙分子反應(yīng)？）緩慢反應(yīng)區(qū)：幾mm寬，主要是三分子的慢反應(yīng)。鋒面緩慢反應(yīng)區(qū)預(yù)熱區(qū)火焰輻射-顏色空氣過量：藍色（高溫激活的CH自由基）燃料過量：藍綠色（C2輻射）燃料過量更多：形成碳煙，發(fā)亮黃到暗橘色的光2024/1/812本生燈火焰是競爭火焰：預(yù)混與擴散火焰競爭內(nèi)錐產(chǎn)生的CO和H2燃燒形成擴散火焰富燃區(qū)火焰的速度分布和散熱共同決定了火焰的形狀?；鹧嫠俣?？氣流速度分布如何？火焰速度取決于什么？2024/1/8138.2本生燈火焰速度2024/1/814產(chǎn)生一維扁平層流火焰一維平流層火焰2024/1/815實驗室用的燃燒器水冷盤：將火焰產(chǎn)生的熱散出去，降低火焰的速度，產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰。2024/1/816例題8.1：求火焰形狀一個穩(wěn)定燃燒的層流預(yù)混火焰，混合氣可視為一維流動，其軸向速度vu與水平坐標x呈線性關(guān)系，如圖8.6所示，試確定火焰形狀以及火焰面與軸向所呈的局部角度。假設(shè)火焰速度均為0.4m/s,（可看成化學(xué)當量比下甲烷－空氣預(yù)混火焰的速度）混合氣軸向速度與水平坐標的關(guān)系2024/1/817求解根據(jù)圖8.7，可以通過公式8.2來計算火焰面與軸向平面所呈的角度?；鹧驿h面（對稱結(jié)構(gòu)，取半軸）8.2SL已知=0.42024/1/818其中，根據(jù)圖8.62024/1/819因此，有計算結(jié)果繪于圖8.6（上圖），當x=0時,角度為30o;當x=20時,角度為19.5o為了計算火焰形狀，我們先在x-z平面上得到火焰面局部斜率(dz/dx)的表達式，然后對其求積分解出z(x)，根據(jù)圖8.7我們可以看到：火焰形狀計算火焰形狀計算，即：確定火焰鋒面在x-z坐標系中的數(shù)學(xué)表達式?；鹧娓叨?024/1/821A/SL=2，B/SL=0.052024/1/8222024/1/823簡化分析(基于Spalding的理論):找出層流火焰速度的簡化表達形式如果考慮：傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)動力學(xué)、熱力學(xué)火焰速度計算將很復(fù)雜一般情形下的火焰速度？反應(yīng)流的簡化方程反應(yīng)流的簡化守恒方程補充內(nèi)容（第7章內(nèi)容）

簡化方程守恒可以方便理解燃燒過程物理和化學(xué)的本質(zhì)！(1)總質(zhì)量守恒(連續(xù)性方程)質(zhì)量流Kg/s控制體內(nèi)質(zhì)量增加單位時間流入控制體的質(zhì)量單位時間流出控制體的質(zhì)量任意位置的質(zhì)量流量x兩邊同時除以，并令更通用的三維形式均為x的函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的定義A為常數(shù)變?yōu)槠矫?僅x軸)的穩(wěn)定流球形(僅r軸)的穩(wěn)定流二維軸對稱(僅x和r軸)的穩(wěn)定流穩(wěn)定流中，控制體內(nèi)總質(zhì)量不隨時間變化7.4a7.4b(2)組分質(zhì)量守恒(組分連續(xù)性方程)考慮一個一維的控制體，如圖3.3所示，厚度為

x.

在控制體內(nèi)A質(zhì)量的凈增加率與質(zhì)量流率和反應(yīng)速率相關(guān):控制體內(nèi)A質(zhì)量的隨時間變化率A流入控制體的質(zhì)量流率A流出控制體的質(zhì)量流率化學(xué)反應(yīng)引起的組分A的產(chǎn)生速率3.28注意與總體質(zhì)量守恒的區(qū)別，系統(tǒng)總質(zhì)量守恒不需要考慮源項

是組分A在單位體積內(nèi)的產(chǎn)生率(kgA/m3-s).(第4章中方程4.28）控制體內(nèi)A的質(zhì)量為：mA,cv=YAmcv=YA

Vcv

，體積為：

Vcv=Ax,

方程3.28可寫為:除以Ax并讓x0,式3.29成為3.293.30注意與總體質(zhì)量守恒的區(qū)別，組分守恒需要考慮擴散項。

對于平面穩(wěn)定流方程7.9是一維穩(wěn)態(tài)流動混合物的組份守恒方程（假設(shè)組分擴散僅因濃度梯度引起）。對于多維情況，3.30式變?yōu)椋杭?.97.8或3.30式變?yōu)閭髻|(zhì)（擴散和宏觀流動）進入控制體的A的質(zhì)量等于反應(yīng)產(chǎn)生的A的質(zhì)量）二維軸對稱坐標7.10對穩(wěn)定流動球坐標(3)多組分擴散（不講）

在對燃燒系統(tǒng)的建模和學(xué)習(xí)理解中，尤其是對層流預(yù)混和非預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)的研究中，不能用二元混合物來做簡化。在這種情況下，組分的輸運公式必須同時考慮眾多且性質(zhì)差別很大的組分。例如，我們可以推斷，大燃料分子的擴散速度要小于氫原子的擴散速度。

另外，火焰中典型的大溫度梯度，形成了濃度梯度之外另一個推動傳質(zhì)過程的作用力。這種作用被稱為熱擴散或者Soret效應(yīng)，它使得較輕的分子從低溫處擴散到高溫處，相對的，令較重的分子從高溫處擴散到低溫處。

多組分擴散的通用性方程濃度梯度引起的分子擴散；由溫度梯度引起的熱擴散；有壓力梯度引起的壓力擴散；除重力外其他體力引起的強迫擴散；（1）（2）（3）（4）作業(yè)：8.62024/1/837簡化分析(基于Spalding的理論)目標：找出層流火焰速度的簡化表達形式.如果考慮：傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)動力學(xué)、熱力學(xué)火焰速度計算將很復(fù)雜一般情形下的火焰速度？2024/1/838假設(shè)1.一維，穩(wěn)流，等面積,2.動能、勢能、粘性力做功以及熱輻射均忽略3.忽略火焰面兩側(cè)微小的壓力差;即壓力恒定4.熱擴散和質(zhì)量擴散由傅立葉（Fourier）定律及費克（Fick）定律決定，且假定是二元擴散（Binarydiffusion）.2024/1/8395.劉易斯（Lewis）數(shù)Le：熱擴散率與質(zhì)量擴散率的比,假定Le＝1.即k/cp=D,將大大簡化能量方程。2024/1/8406.混合物的比熱與溫度或組分無關(guān)。相當于假設(shè)所有組分的比熱均為常數(shù)且相等。7.燃料與氧化劑經(jīng)一步放熱反應(yīng)生成燃燒產(chǎn)物。8.氧化劑為化學(xué)當量值或過量；即燃料完全氧化。2024/1/841火焰分析的控制體Δxx=+

x=-

x控制體T(x)一維，穩(wěn)流，質(zhì)量流率恒定2024/1/842質(zhì)量守恒（總質(zhì)量）質(zhì)量:或7.4b7.4a穩(wěn)態(tài)流動：控制體中流體總質(zhì)量不隨時間變化2024/1/843組分守恒或者，根據(jù)費克定律7.97.8組分守恒傳質(zhì)（擴散和宏觀流動）進入控制體的A的質(zhì)量等于反應(yīng)產(chǎn)生的A的質(zhì)量）2024/1/8441kg燃料+vkg氧化劑

(v+1)kg產(chǎn)物那么：根據(jù)7.8簡化的總包反應(yīng)燃料（本質(zhì)上是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的消耗速度，或反應(yīng)速率）

2024/1/845氧化劑產(chǎn)物2024/1/846單位體積內(nèi)對流（平流）引起的顯焓變化速率單位體積內(nèi)擴散引起的顯焓變化速率單位體積內(nèi)化學(xué)反應(yīng)引起的顯焓變化速率7.8比較7.63Shvab-Zeldovich能量方程組分A質(zhì)量守恒能量守恒2024/1/847燃燒熱8.7燃燒熱因此7.63式變化為（兩邊除以cp）7.63=2024/1/848我們的任務(wù)：找到SL8.7需要求解方程8.72024/1/849T(x)

-0x層流預(yù)混火焰時的假設(shè)溫度分布邊界條件邊界條件解未燃邊界條件:已燃邊界條件：圖8.92024/1/8508.7對8.7一次積分（-∞，+∞），并代入邊界條件2024/1/851只在區(qū)域δ內(nèi)不為0(燃料濃度有變化），并且區(qū)域δ內(nèi)根據(jù)圖8.98.11代入8.118.122024/1/852消去x，引入T定義平均反應(yīng)速度8.158.15是兩個未知數(shù)的簡單代數(shù)方程需要增加一個方程燃料消耗速率是溫度的函數(shù)這是進一步的簡化2024/1/853對8.7一次積分（-∞，δ/2），并代入邊界條件邊界條件在x=δ/2處8.12因為火焰反應(yīng)區(qū)在高溫區(qū)，假設(shè)在區(qū)間（-∞，δ/2）近似8.72024/1/8548.178.15聯(lián)立方程2024/1/855根據(jù)定義且燃燒熱轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物的顯焓根據(jù)計算結(jié)果可以從理論上分析燃料-空氣混合氣體性質(zhì)如何影響SL和δ。其中2024/1/856例8.2用簡化方法的結(jié)果(上述)來計算化學(xué)當量的丙烷空氣混合物的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣取２捎每偘囊徊椒磻?yīng)機理（第5章）來計算平均反應(yīng)速度。主要是求燃料平均消耗速度（與反應(yīng)速度有關(guān)，因此也與溫度有關(guān)）2024/1/857解用式：求式中的各物理量溫度確定后可查這幾個物性參數(shù)，求出熱擴散系數(shù)α值已知氧氣的量未燃氣體平均密度（與溫度有關(guān)）2024/1/858簡化理論認為反應(yīng)在火焰厚度的后半段(δ/2,+∞)發(fā)生（Tb=Tad=2260K,Tu=300K)這個平均溫度用來計算反應(yīng)的速度。T(x)

-0x附錄B.1后半段平均溫度下面考察后半段燃料反應(yīng)速度2024/1/859因假設(shè)火焰反應(yīng)區(qū)在高溫區(qū)，故在區(qū)間（-∞，δ/2）近似燃料不燃燒，在δ/2處燃料在混合氣中的質(zhì)量百分數(shù)為燃燒前的值空氣中氧氣的質(zhì)量百分比在∞處燃料在混合氣中的質(zhì)量百分數(shù)為0火焰反應(yīng)區(qū)(δ/2,+∞)燃料和氧氣的平均質(zhì)量分數(shù)2024/1/860根據(jù)5.2式，丙烷消耗速度其中表5.1獲得相關(guān)參數(shù)2024/1/861得到平均溫度下平均燃燒速率要求未燃混合氣體平均密度組分i摩爾濃度與質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系—附錄6A.7代入下式已知已知已知從方程6.29近似認為未燃氣體分子量等于空氣分子量2024/1/863熱擴散率的定義因為導(dǎo)熱發(fā)生在整個火焰區(qū)域，而不僅是反應(yīng)的半個區(qū)域，上式的平均溫度應(yīng)當是整個火焰區(qū)域的平均溫度。根據(jù)這溫度，查得空氣的特性（附錄C）注意與的區(qū)別（對應(yīng)溫度不同）300K時的值2024/1/864SL=0.425m/s計算中有太多的簡化和不完美，這就是工程科學(xué)F=maE=MC2上帝設(shè)計了這個規(guī)律，并且安排人來發(fā)現(xiàn)它SL=0.389m/s實測值課后作業(yè)8.28.3（混合氣的分子量取27.63kg/kmol)8.62024/1/866完全分析Chemkin：Sandia國家實驗室,1990-1991利用詳細的化學(xué)動力學(xué)和混合氣體的輸運性質(zhì)對層流預(yù)混火焰做數(shù)值模擬已經(jīng)發(fā)展成為標準的研究工具，可以獲得相當準確的結(jié)果。前面關(guān)于火焰速度的計算采用了總包反應(yīng)模型，結(jié)果不是很精確2024/1/8671、控制方程連續(xù)性方程7.4a2024/1/868組分守恒能量守恒8.228.232024/1/869輔助方程和數(shù)據(jù)理想氣體狀態(tài)方程（2.2）擴散速度關(guān)系（7.23，7.25，7.31）與溫度有關(guān)的參數(shù):hi(T),cpi(T),ki(T),Dij(T)混合物特性MWmix,k,Dij

詳細的化學(xué)動力學(xué)機理(用來求解組分反應(yīng)速度）各種濃度（質(zhì)量，摩爾）之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系2024/1/8702、邊界條件8.228.237.4a邊界值問題：給定上下游信息（邊界條件），求解兩個邊界之間的函數(shù)。2024/1/871例子：CH4-air火焰的結(jié)構(gòu)（不講）1atm,化學(xué)當量,CH4-air火焰。GRI-MECH2.11:提供化學(xué)動力學(xué)機理CHEMKIN：提供程序代碼2024/1/8722024/1/8732024/1/8742024/1/875影響火焰速度和厚度的因素1過量空氣系數(shù)的影響。2燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響。3混合可燃物初始溫度T0的影響。4火焰溫度的影響。5壓力的影響2024/1/876過量空氣系數(shù)的影響可燃氣體混合物的火焰?zhèn)鞑ニ俣萐L將隨著當量比（實際燃空比/理論燃空比）而改變。對于各種不同可燃氣體混合物其最大的SL并非處于可燃氣體混合物的當量比Φ等于1的情況（即混合物按化學(xué)當量的比例來混合）。實驗表明，最大SL發(fā)生在含可燃物濃度比化學(xué)當量的比例稍大的混合物中（即Φ>1，稍稍缺氧）。2024/1/877當量混合物中燃料百分比=6.63%當量比Φ=1當量混合物中燃料百分比>6.63%即當量比Φ>1，出現(xiàn)峰值2024/1/878火焰厚度隨當量比變化規(guī)律：在接近理論當量比（Φ=1）時火焰最薄。2024/1/879燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響不同的燃料對火焰正常傳播速度影響很大。飽和碳氫化合物（烷烴類）：其最大火焰速度（0.7m/s）幾乎與分子中的碳原子數(shù)n無關(guān)；一些非飽和碳氫化合物（無論是烯烴還是炔烴類）：碳原子數(shù)較小的燃料，其層流火焰速度較大。當n增大到4時，SL的值將陡降，而后，隨n進一步增大而緩慢下降，直到n≥8時，非飽和烴就接近于飽和碳氫化合物的SL值。圖分子中碳原子個數(shù)對最大火焰速度的影響C.K.Law（普林斯頓大學(xué)）2024/1/881未燃氣體溫度的影響提高可燃物初始溫度Tu可以大大促進化學(xué)反應(yīng)速度，因而增大SL值。n是總包反應(yīng)級數(shù)2024/1/8822024/1/883壓力的影響因為火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c化學(xué)反應(yīng)速度有關(guān)，而壓力的改變會影響化學(xué)反應(yīng)速度的大小，因而影響SL值。n=2時，火焰速度與壓力無關(guān)？實際情況是火焰速度與壓力成反比僅適用于甲烷，P>5atmBradley發(fā)現(xiàn)：2024/1/8842024/1/885不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

標準工況下（298K，1atm）的火焰速度根據(jù)燃料不同而改變的值（書上表8.3）稀釋率Metghalhi-Kech關(guān)系式（Tu≥350K）2024/1/886常數(shù)BM，B2和ΦM是由燃料類型確定的，如表8.3不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

2024/1/887

例8.3略不同工況（溫度和壓力）下火焰速度的轉(zhuǎn)換

γ，β確定：層流預(yù)混火焰是穩(wěn)定傳播過程實際的燃燒過程會經(jīng)歷瞬態(tài)過程:火焰熄火和著火熄火和著火2024/1/889熄火加入稀釋劑：水（降溫），CO2（稀釋）吹熄：把火焰從反應(yīng)物吹開當通道小到一定程度，火焰會在通過時熄滅（本節(jié)討論的內(nèi)容）。2024/1/890冷壁面熄火當火焰進入一個充分小的通道中時，就會熄滅。如果通道不是太小，火焰就會傳播過去?；鹧孢M入圓形管熄滅而不傳播過去的臨界直徑，稱為熄火距離。本生燈試驗：在反應(yīng)物流突然停止的時候，觀察穩(wěn)定在試管上方的火焰是否回火→減小本生燈的燃料管的直徑，重復(fù)試驗→當不發(fā)生回火而直接熄滅時的最大直徑為熄火距離。2024/1/891熄火距離也可以用長寬比較高的矩形狹槽來確定：兩個長邊之間的距離，即開口的開度。熄火距離基于圓管的測量值比基于狹縫的測量值大一些（大約20—30%）2024/1/892著火和熄火準則Williams給出了支配著火和熄滅的兩個基本準則。準則1——僅當足夠多的能量加入到可燃氣體中，使和穩(wěn)態(tài)傳播的層流火焰一樣厚的一層氣體的溫度升高到絕熱火焰溫度，才能點燃。F.A.Williams2024/1/893準則2——板形區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的放熱速率必需近似平衡于由于熱傳導(dǎo)從這個區(qū)域散熱的速率。（可用于分析熄火問題）接下來，用這些準則對火焰熄滅作一個簡化分析。2024/1/894簡化熄火分析如圖8.18所示的兩平行板組成一個狹縫，火焰恰好進入其中。利用Williams的第二個準則，可以寫出一個使反應(yīng)生成的熱量和壁面導(dǎo)熱損失的熱量相等的能量平衡式，即8.34熄火距離火焰厚度2024/1/895其中，單位體積的放熱率和前面定義的的關(guān)系是在繼續(xù)分析之前，有一點很重要，就是注意到分析中已經(jīng)取板狀氣體區(qū)域（圖8.18）的厚度為δ，即方程8.21表示的絕熱火焰厚度?，F(xiàn)在的目標是確定滿足方程8.34所表達的熄火準則的距離d，即熄火距離。8.352024/1/896根據(jù)傅立葉定律，從火焰區(qū)域損失到壁面的熱量是其中熱導(dǎo)率k和溫度梯度都是用壁面處的氣體來估算的。面積A可表示成，其中L是狹縫的厚度（垂直于紙面），乘以2是因為火焰和兩邊的壁面接觸。8.36x2024/1/897求解溫度梯度dT/dx比較困難。假設(shè)中心面的溫度Tb下降到壁面溫度Tw是線性變化的結(jié)果，那么dT/dx的值是(Tb-Tw)/(d/2)。由于溫度梯度dT/dx很可能遠大于這個數(shù)值，所以引入一個任意常數(shù)b，由下式定義,8.37b通常是比2大很多的數(shù)字（由實驗確定）2024/1/898利用方程8.35-8.37，熄滅判別式（方程8.34）變成下面的形式：或8.38a8.38b假設(shè)Tw=Tu,

利用前面推導(dǎo)出的和SL之間的關(guān)系，再利用關(guān)系式：

hc=(v+1)cp(Tb-Tu),8.39a方程8.38b變?yōu)?.38b2024/1/8100或者用表示：8.39b方程8.39b表明，熄火距離比火焰厚度大。多種燃料的熄滅距離如表8.4所示。b值大于12024/1/8102可燃氣體混合物中的可燃物含量過濃或過稀，即使在容器的一處著火后，其火焰仍不能傳播到整個容器，因而對于每種可燃氣體混合物來講，都有火焰?zhèn)鞑サ臐舛冉缦?。可燃物在混合物中的濃度低于某值而使火焰速度為零的濃度值稱為下限，而高于某值而使火焰速度為零的濃度值稱為上限。可燃極限2024/1/8103幾種氣體在與空氣混合時的火焰?zhèn)鞑舛葮O限（在0.1MPa，20℃時）著火燃燒過程的要求：可靠的著火；穩(wěn)定的燃燒。消防要求：在任何條件下不著火；一旦著火可以迅速熄滅。著火一般可分為三類：化學(xué)自燃—不需外界加熱，靠自身化學(xué)反應(yīng)就可著火。如火柴受摩擦而發(fā)火；炸藥受撞擊而爆炸；金屬鈉在空氣中的自燃；煙煤堆積過高而自燃。熱自燃—混合氣加熱到一定溫度在整個容積中著火，如熱容器壁、壓縮。

點燃—混合氣局部加熱著火，靠火焰?zhèn)鞑グl(fā)展到整個反應(yīng)空間。如用電火花、電弧、熾熱物體等高溫源點火。影響著火的因素：化學(xué)動力學(xué)因素：燃料性質(zhì)，燃料與氧化劑的比例，環(huán)境壓力和溫度等。流體力學(xué)因素：氣流速度，流動特性，燃燒設(shè)備的幾何特性等。對一定的可燃混氣，其著火條件可表示為：閉口系統(tǒng)：開口系統(tǒng)：其中：在燃燒技術(shù)中，為了加速著火，往往由外界加入熱量，使局部地區(qū)的可燃混合物著火而燃燒。這種由外界加入能源，使可燃混合物在加入能源的附近發(fā)生著火燃燒的方法稱為點燃著火法。點燃著火和熱自燃在本質(zhì)上并沒有原則的差別。電火花或電弧點燃：從二電極之間的空隙所產(chǎn)生的電火花或電弧作為外加能源，使附近的可燃混合物溫度升高和活性分子濃度增加而點燃。

強制點火電火花點火是實際裝置中最普遍的點火方式：內(nèi)燃機、燃氣輪機，燃燒器。重點：最小點火能量電火花塞點火電火花塞點火準則2——板形區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的放熱速率必需近似平衡于由于熱傳導(dǎo)從這個區(qū)域散熱的速率。1、簡化點火分析根據(jù)準則計算：（1）臨界半徑；（2）最小點火能量臨界半徑：如果電火花引燃球形氣體足以使火焰?zhèn)鞑ラ_來，則滿足此條件的最小球形半徑為臨界半徑（Rcrit）。最小點火能量：點燃并形成火焰?zhèn)鞑ニ璧淖钚∧芰俊ｋ娀鸹ㄈc火1、簡化點火分析或邊界條件：T(Rcrit)=Tb

T(∞)=Tu8.408.41電火花塞點火1、簡化點火分析8.42另外，假定球體表面溫度梯度：8.42代入8.41，得到8.438.20電火花塞點火1、簡化點火分析8.44a臨界半徑大約等于層流火焰厚度，或者數(shù)量級接近。把8.20代入，并利用燃燒焓的關(guān)系式得到臨界半徑：8.44b或電火花塞點火1、簡化點火分析8.45最小點火能量臨界質(zhì)量8.45轉(zhuǎn)換為：用理想氣體狀態(tài)方程消去ρb，得到其中8.47假設(shè)火花增加的能量把臨界體積中的氣體加熱到已燃氣體溫度所需要的能量（Eign）。2024/1/8115表：室溫和大氣壓下，化學(xué)當量比混合物的熄火距離和最小點火能量電火花塞點火2、壓力和溫度對最小點火能量的影響8.48增加壓力，最小點火能量減??；升高初始溫度也會降低最小點火能量?；鹧娣€(wěn)定回火回火回火：火焰進入燃燒器和噴口內(nèi)繼續(xù)傳播而不熄滅（發(fā)生在燃料氣流減小或關(guān)閉時）回火危害：損壞燃燒設(shè)備，甚至爆炸火焰穩(wěn)定火焰推舉火焰推舉：火焰與燃燒器管子或噴口不接觸，而是穩(wěn)定在離噴口一定距離的位置；容易形成未燃氣體逃逸?；鹧嫱婆e課后作業(yè)8.148.158.16預(yù)習(xí)第9章：層流擴散火焰Semenov自燃理論(不講）假定：有一體積為V(m3)的容器，其中充滿有化學(xué)均勻可燃氣體混合物，其濃度為C(kg/m3)，容器的壁