非预混火焰中的流动及燃烧不稳定性的直接数值模拟研究

非预混火焰中的流动及燃烧不稳定性的直接数值模拟研究

鉴于全球环境质量的不断下降以及当今以化石燃料为主的能源结构的局限性,使得清洁能源的利用问题越来越受到人们的关注。这其中,氢能由于其高效、清洁等优点而格外引人注目。

然而到目前为止,由于对氢气燃烧机理和燃烧行为的认识尚未完善,这很大程度上限制了人们对氢能的安全开发和利用。基于此,本文利用高精度直接数值模拟的方法对非预混火焰在流动和燃烧过程中的不稳定性行为和燃烧的内在机理做了详细研究。

在研究中利用768个处理器核进行了大规模的高效并行计算。而且,为了能得到更精细的流场结构,在计算中考虑了实际燃烧中的详细化学反应过程。

本研究包括四方面的内容,分别为：(1)探讨了氢气非预混火焰在流动和燃烧过程中固有的流体动力学不稳定性。(2)研究了由于氢气自身的快速扩散的属性诱发的热扩散不稳定性对非预混火焰结构的影响。

(3)探讨了燃烧室中非预混火焰因火焰、压力波及燃烧等因素的相互作用诱导的声学响应和热声耦合不稳定性的形成。(4)建立于三维大规模的直接数值模拟中提供的海量数据的基础上,开展了对非预混燃烧中的输运模型的检验和发展的研究。

在流动和燃烧过程中自身存在的流体动力学不稳定性方面,分别开展了二维和三维直接数值模拟的研究,探讨了氢气射流撞击火焰在近场区域的不稳定性。研究中发现,浮力驱动下的流动不稳定性对火焰外部涡旋结构的形成至关重要。

而且,捕捉到了由剪切效应引起的开尔文-亥姆霍兹不稳定性和相应的小尺度涡旋结构的形成,并且探讨了扰动对这两种不稳定性的响应。通过比较二维和

三维的模拟结果,发现二维模拟结果有一定的局限性,但它可以节省大量的计算资源,而三维结果的预测更为准确和精细。

通过大规模高精度的三维直接数值模拟,进一步研究了氢气非预混火焰中的热扩散不稳定性。这种不稳定性是由氢气自身的快速扩散的性质诱导的。

研究发现,流场中固有的流体动力学不稳定性会引发非预混火焰的不稳定,而由优势扩散引起的热扩散不稳定性在一定程度上却能够减弱这种不稳定性的影响。不仅如此,优势扩散的作用也会影响非预混火焰的组成结构。

并且由于组分H2和自由基H的快速扩散的输运性质,导致流场中高温区的产生和局部高反应物浓度的分布特征。本文还考虑了实际动力推进系统的燃烧设备里经常会发生的燃烧不稳定性即热声耦合不稳定性。

分别通过实验观测、直接数值模拟、以及理论解析三种方法研究,并将三者得到的结果进行对比分析,发现了非预混火焰中的热声耦合不稳定性的形成,而且这种燃烧不稳定性诱发了火焰面周期性撕裂的行为。并且,非预混火焰对外界扰动的响应呈现低通特性。

在论文的最后,通过对上述的三维大规模的直接数值模拟中得到的各个瞬态数据的统计,研究了湍流的统计特性和输运特性,并预测了湍流脉动标量的逆梯度输运的现象。研究发现,不论是均一扩散还是优势扩散的条件下,对于非守恒量和守恒量而言,非预混火焰中的湍流脉动标量的输运行为都并未完全遵循经典的梯度模型中所描述的梯度输运,即梯度输运模型具有一定的局限性,它并不能准确地描述非预混火焰中的湍流输运行为。

而逆梯度扩散现象的发生是由于剧烈的化学反应热释放引起的压力梯度的变化,进而影响湍流的扩散和输运过程。最终,湍流标量输运呈现出梯度扩散和逆

梯度扩散共存的特征。

燃烧器控制器LFL1说明

我国天然气和煤制气（原料为煤）资源丰富，且属于洁净能源，顾有着良好的社会经济效益。燃气燃烧机符合我国产业政策，市场前景很好，大有发展前途。然而在燃气燃烧机研制设计中，燃气特性 — 易燃、易爆及毒性，安全控制的首要问题。下面介绍一下燃气燃烧机的安全控制要求：根据燃气在炉膛内的燃烧特性，对其安全控制要求内容主要有预吹风、自动点火、燃烧状态监控、点不着火的保护、熄火的保护、燃气压力高低限保护、空气压力不足保护、断电保护、预防燃气泄漏事故的措施等。 1.预吹风 燃烧机在点火前，必须有一段时间的预吹风，把炉膛与烟道中余气吹除或稀释。因为燃烧机工作炉膛内不可避免地有余留的燃气，若未进行预吹风而点火，有发生爆炸的危险．必须把余气吹除干净或稀释，保证燃气浓度不在爆炸极限内。预吹风时间与炉膛结构及吹风量有关一般设置为15-60秒 2.自动点火 燃气燃烧机宜采用电火花点火，便于实现自动控制。可用高压点火变压器产生电弧点火，要求其输出能量为：电压≥3.5K V、电流≥15mA，点火时间一般为：2～5秒。 3.燃烧状态监控 燃烧状态必须予以动态监控，一旦火焰探测器感测到熄火信号，必须在极短时间内反馈到燃烧机，燃烧机随即进人保护状态，同时切断燃气供给。火焰探测器要能正常感测火焰信号，既不要敏感，也不要迟钝。因为敏感，燃烧状态如有波动易产生误动作而迟钝，反馈火焰信号滞后，不利于安全运行。一般要求从熄火到火焰探测器发出熄火信号的响应时间不超过0.2秒。 4.点不着火的保护 燃烧机点火时，通入燃气，燃气着火燃烧。点火动作要求发生在燃气通入前，先形成点火温度场，便于着火燃烧。如果点不着火，火焰探测器感测不到火焰信号，燃烧机进入保护状态。从点火到进入保护状态的时间要适当，既不能过短也不能过长。若过短，来不及形成稳定火焰；过长，点不着火时造成大量燃气时入炉膛。一般要求在通入燃气2-3秒，燃烧机对火焰探测器感测的火焰信号进行判断，未着火则进入保护状态，着火则维持燃烧。 5.熄火保护

燃烧器

燃烧器 一、燃烧机的工作原理 符合燃烧机工作条件时，鼓风机马达开始转动，带动同轴的风扇叶转动，因离心力的原理，空气被高速旋转的叶轮送出，因蜗壳式的风机原理，送出的空气被吹向燃烧机的前方出口，在混合室内和进入的燃料充分混合（燃料分为燃气和燃油）。而风量的控制是由风门驱动器带动风门挡板来完成，有的燃烧机风量挡板安装在鼓风机的吸入口进行控制，有的燃烧机安装在鼓风机的吹出口设置风挡进行控制。 当采用气体燃料时，燃气经过控制阀进入混合室，与空气混合，利用控制阀的开度来控制燃气量的多少；当采用燃油为燃料时，燃料通过电磁阀、油管进入喷油嘴，由喷油嘴喷出雾化状的燃油，在混合室内与空气混合，被空气进一步吹散、雾化，再进入炉膛内燃烧。油路系统中有节流阀或控制燃油的压力，来改变喷嘴的出油量，控制火焰的大小。 燃烧机无论是燃油还是燃气，在和空气充分混合后，送入炉膛内燃烧，都必须有点火系统，在燃烧器上装有升压变压器，当初级通入电源后，变压器次级产生高压（8000~14000V），通过高压电缆送到打火电极上，点火电极击穿空气进行放电，形成电弧，点燃送入混合好的燃料。分为两种形式，一种是两根，当通电时两根点火棒之间放电；另一种是一根，通电时，点火棒对地放电。 燃烧器上装有空气压力继电器，它用来感受风机风量的大小。当风量达不到预先设定的要求时，压力继电器断开电路，燃烧器上程控器显示故障，停止燃烧，保证安全运行。压力继电器分为两种，一种是采用负压的方式，在风机的进风口处装有一根管，管接至负压空气继电器，利用鼓风机风速大，抽力形成负压，使负压继电器动作；另一种采用正压，安装在风机出风的方向，装有一根管，连接至正压空气压力继电器上，当风机鼓风时，有风进入正压空气继电器，形成一个压力，使继电器动作。 燃烧机上还装有火陷监视系统，俗称电眼，在点火前进行检测和在点火后进行火焰监控。在应该检测到火焰时，若检测不到火焰，则燃烧机程控器显示障，并切断燃料供应系统，防止爆燃。 二、燃油燃气燃烧器的构成 1、空气供给系统：鼓风马达、鼓风机叶轮、防护网、风门挡板。 2、燃气燃烧机供给系统：专用球阀、过滤器、调压阀、燃气操纵阀、压力 继电器、燃气蝶阀等。 3、燃油燃烧机供给系统：油泵、油管路、油用电磁阀、喷油嘴、油压控制 器、离合器等。 4、点火系统：高压点火变压器、高压点火线、点火电极等。 5、保护系统：火焰检测器、空气压力继电器、燃气压力继电器等。 6、进给系统：伺服马达。 三、燃油燃气燃烧器控制程序

燃烧器的点火装置

燃烧器的点火装置 目前燃烧器的点火一般采用自动点火，方式有小火点火、电火花点火、电热丝点火等，家用燃气具以电火花点火方式为主。 1.小火点火 小火点火是一种早期的简单点火装置。机理是由点火源向燃气混合物传递热量。小火点火装置结构简单、点火可靠。但有小火长明，即浪费燃气又有被风吹灭的可能。 2.电火花点火 电火花点火又称为火花点火，原理是由能量来控制点火，即高压电火花点火。因为从正常燃烧过程的时间来讲，火花的放热实际是瞬时的，所以火花点火则以“点火能量”来表示，燃气与空气混合物所需要点火能量不超过火花本身释放的能量就能点燃，否则不能点燃。 为产生可靠的火花点火，需要注意电压发生器的设计、电极的间隙及其几何形状和高压线路中用的导线。 电火花点火可分为直接点燃主燃烧器和先点燃长明火再引燃主 燃烧器。电火花点火系统按照电源类型又可分为以下几种: (1)压电陶瓷点火 压电陶瓷点火器一般应用到民用燃气具。它受到一机械压力而产生电压，该现象为“压电现象”。利用这个压电效应，发生火花，由此来使燃气燃烧，称为压电陶瓷点火。

压电陶瓷是50年代才被发现的一种新型无机材料，用这种材料制成的点火装置结构紧凑，点火率高，工艺简单，成本低，可靠性和稳定性都比较好。据实验，一只压电陶瓷元件可连续打火50000次左右，若按每天打火4次，命中率为80%计算，则一只压电陶瓷可连续使用20年。 压电陶瓷点火器由旋塞部件、高压电线、电极与引火口所组成，工作原理如下图所示。 当使用时，首先扭转旋塞的旋钮，这时旋塞上装的塞子将锤提起，同时渐渐打开旋塞，从引火口引出燃气。再扭转旋塞，提着锤的塞子脱落，锤利用螺旋弹簧的复原力，撞击由封入压电晶体的盒子的盖板。此时，压电晶体受到冲击发出高压电，再由高压导线引导到放电用电极(火花塞)上发出火花。因火花塞所引导的是正电，引火口本身为负导线，故在其间的空中放电而发生火花。这时从引火口流出的燃气已形成具有着火范围的混合气，因此被点燃。

皮拉德最新型燃烧器工作原理

燃烧器工作原理 ROTA2 是一种专用于新一代回转窑燃烧器的新型加热设备。这种设备具备ROTAFLAM 燃烧器的高动量以及调节简单的优点。 ?保持空气动量恒定的情况下，通过改变旋流器的轴向位置进行旋流调节。 ?通过燃烧器的进口压力控制动量。 与ROTAFLAM 类似，ROTA2 的设计方案源自锅炉专用型“GRC”型Pillard （Pillard 专利号No. 71.03504）燃烧器的设计、使用经验。其特点为： ?采用中央孔的旋流效应。 ?外部轴向气流。 总布局原理 粉末状燃料（煤、石油焦、褐煤、无烟煤）通道的总布局——下称煤粉通道——位于中心空气与单通道空气之间（带有一个轴向出口与一个径向出口）：?使火焰基部产生再循环空气漩涡，即使在回转窑冷态启动时这种状态也能保持良好的稳定性。 ?通过出口一次风流量使火焰宽度处于可控状态。 ?产生富燃火焰（按照空气动力学形式聚缩） 火焰中心达到这种状态后能够明显减少NOx 物质的形成。 轴向高动量原理 在外部轴向布置的一次风喷射口产生的强大脉冲激发下，可产生一个逐步与二次风混合的过程。这些轴向一次风喷口专用于在保持火焰直径可控的同时，优化二次风的吸收情况。 旋流调节原理 在保持一次风流量（因此，也可保持脉冲）恒定的情况下，通过特殊旋流调节器可调节火焰形状。

7.3 - 描述（图 1、2） ROTA2 燃烧器可在下列配置情况下工作： ? 采用粉末状燃料，如煤、石油焦、褐煤、无烟煤（包括一只点火枪） ? 采用油或者气体 ? 采用任何比例的混合燃料 ? 采用液体和/或固体替代燃料 根据燃料类型，ROTA 2 燃烧器通常用于消耗 7 – 11% 的纯一次风。消耗量将在燃烧器运行期间进行优化。 Rota 2 燃烧器包括： 图 1：燃烧器喷嘴 (1) 套管 (3) (2) (1)

燃烧学思考题2011

《燃烧学》思考题 第二章、燃料 1.燃料的元素分析组成，表示和各个基准之间的换算。 2.煤的工业分析成分组成、表示和换算。 3.煤的挥发分的主要成分构成，挥发分的产率受哪些因素影响。 4.煤的元素分析和工业分析成分，即煤质特性对燃烧过程影响的一般规律。 5.灰熔点温度和测量。灰熔点的影响因素有哪些？ 6.燃料的发热量、高位发热量和低位发热量？ 7.常见动力用煤的分类和各类动力用煤的特征。 8.煤的可磨性系数、磨损指数、标准燃料和折算成份？ 9.各种特种分析方法的用途是什么？ 10.液体燃料的粘度、闪点、燃点、凝固点和相对密度。 第三章、燃烧化学基础 11.化合物的生成焓和反应焓？如何计算化合物的生成焓和反应焓？ 12.基尔霍夫定律，盖斯求和定律和拉瓦锡-拉普拉斯定律。 13.理论燃烧温度、燃烧热，求解非离解条件下的理论燃烧温度。 14.基元反应、复杂反应，典型复杂反应的化学反应速率如何计算？ 15.应用质量作用定律和阿累尼乌斯定律进行化学反应速率的计算。 16.活化能、反应级数，一级、二级反应的特点是什么？ 17.燃烧的链锁反应，直链和分支链锁反应的主要历程。 第四章、燃烧物理学基础 18.Fick扩散定律。 19.一维扩散方程的推导。 20.混气密度、组分密度、质量相对浓度、摩尔相对浓度的定义及其计算。 21.无量纲准则数：Le、Sc的表达式和物理意义。 22.等温直流自由射流、旋转射流的特点，对着火和燃烧过程的影响。 第五章、气体燃料的燃烧 23.绝热条件下自燃过程的温度、浓度随时间的变化特征。 24.用谢苗诺夫的非稳态热力着火理论分析热力着火中的自燃现象。 25.用点燃条件下的零值梯度理论分析点燃现象。 26.着火感应期 27.燃料的可燃界限，影响燃料可燃界限的因素有哪些？ 28.层流和湍流的火焰传播速度，火焰锋面厚度。 29.推导层流火焰传播速度。 30.影响层流火焰传播速度的因素有哪些，影响规律如何？ 31.运用层流火焰传播理论分析层流火焰传播的稳定性。 32.湍流火焰的分类和湍流火焰的特点。 33.影响湍流火焰传播速度的因素。 34.应用火焰稳定的均匀搅混热平衡原理和传热原理分析湍流火焰的稳定性。 35.试述预混火焰和扩散火焰的各自特点。 36.试述工程上稳定火焰的措施。

NTFB燃烧器的基本原理及特征

操作维护手册 NTFB燃烧器的基本原理及特征 1.1版

目录 1. 绪论：燃烧器的三个主要功能 (1) 1.1 最小化过量空气系数下空气与燃料的混合。 (1) 1.2 形成与炉膛相匹配的稳定火焰 (1) 1.3 污染物排放的控制：氮氧化物、一氧化碳和颗粒 (1) 2. NTFB燃烧器的运行原理与特征 (2) 3. 燃烧空气动力学原理 (4) 4. 超低氮氧化物排放的超混合系统 (5) 5. NTFB燃烧器的显著特征： (5)

1. 绪论：燃烧器的三个主要功能 1.1 最小化过量空气系数下空气与燃料的混合。 燃烧器是将燃料和空气按所要求的速度,湍流度和浓度送入炉膛,并使燃料能在炉膛内保持着火和燃烧的一个或一组装置。 燃烧器的第一个功能是：确保燃料与空气均匀混合进而在一定的火焰区域内完全燃烧。一般认为，当特定体积的完全燃烧所需的过量空气量降低时，燃烧器的燃烧效率更高。为了得到期望的混合比率，需要一定的动力，此动力来自于燃烧空气流压降与燃料流压降之和。特定体积、特定流速的空气与燃料压降为燃烧器正常工作提供了有用的混合动力。燃烧器火焰区域内的产热有赖于空气与燃料的混合能力：混合愈佳，其火焰愈短。 1.2 形成与炉膛相匹配的稳定火焰 燃烧器的第二个功能是：便捷地点火以产生稳定的火焰，并且能形成与炉膛的形状和尺寸相匹配的火焰，这一点至关重要。通常，火焰形状可以由火焰长度与直径之比加以描述，稳定的火焰一方面取决于壁面效应或临界旋涡效应。另一方面取决于空气的动力学特性与燃料的输入方式。旋涡指输入燃烧器的流体的切向动量与轴向动量之比，旋涡是决定火焰形状的关键参数。为了获得良好的实际效果，必须使火焰形状与炉膛形状相协调，这在水管锅炉中尤为重要，水管锅炉(包括火管锅炉，尤其是快装锅炉)。如果在水冷壁上发生火焰撞击，在撞击点上产生不完全燃烧将导致一氧化碳和其他副产品的生成，并发生猛烈的重燃，使炉子产生振动, 同时水冷壁管也会过烧。 1.3 污染物排放的控制：氮氧化物、一氧化碳和颗粒 空气与燃料的混合比率及分布决定了炉膛内特定的温度和化学组分的浓度。燃烧器的形状、尺寸和流体输入方式对氮氧化物、一氧化碳和颗粒的形成有极大影响。污染物的排放也与燃烧室的结构和受热面的布置密切相关。显然，要有效降低特定炉子的污染物生成，就必须使燃烧器的结构与炉内流量场与温度场有良好地匹配。

燃烧器工作原理及调整方法

燃烧器工作原理及调整方法 窑头燃烧器对窑内熟料的煅烧有着举足轻重的作用，其性能好坏及调整是否合理直接影响窑内的煅烧情况以及窑衬的使用寿命。合理调整燃烧器的外风、内风和中心风的蝶阀开度，提高煤粉着火前区域局部煤粉浓度，加强燃烧器高温气体的内、外回流，强化一次风充分混合，达到完全燃烧。但必须注意，内风不能调整太大，否则可能导致煤粉在着火前就已被稀释，这样反倒不利于着火，或者可能引起高温火焰，冲刷窑皮，导致窑皮脱落，不利于保护耐火砖。内风也不能调整过小，否则煤粉着火后不能很快与空气混合，就会导致煤粉反应速率降低，引起大量的一氧化碳不能及时地氧化成二氧化碳，造成窑内还原气氛。另外：外风也不宜调整过大，否则会造成烧成带火焰后移，窑内窑尾部分结厚窑皮或在过渡带附近出现结圈、结蛋现象，外风也不要太小，否则不能产生强劲的火焰，不利于煅烧出好质量的熟料。因此应根据具体情况选择合理的操作参数，根据煤质的好坏、细度、水分、二次风温度、窑内情况以及生料易烧性的好坏而定，通过调整最佳的外风、内风和中心风的比例关系，以及燃烧器在窑口附近的合理位臵，确定适宜的煅烧制度。 1、燃烧器的定位 许多公司的燃烧器采用“光柱法”定位，控制准确，但操 作不方便。最好采用位臵标尺在窑头截面上定位，一般控制 在窑头截面Ｘ轴稍偏右位臵或稍偏第四象限的位臵效果较 好。在特殊工艺情况下可做少许微调。

2、火焰形状对煅烧的影响 燃烧器设计的最佳火焰形状是轴流风和旋流风在（0.0）位臵（此时各风道管通风量最大），这时的火焰形状完整而有力。燃烧器横向分布，调整火焰的形状是通过调整各风道的通风截面积来实践的。在（0.0）位臵时，轴流风和旋流风的通风截面积达到最大。 火焰形状是通过旋流风和轴流风的相互影响、相互制约而得到，火焰形状的稳定是通过中心风来实现的，中心风的风量不能过大，也不能过小。一般中心风的压力应该控制在 6-8KPa之间比较理想，旋流风在24-26KPa，轴流风在 23-25KPa，各风道的通风截面积不小于90%的情况下，对各参数进行调整。要想得到火焰形状的改变需要有稳定的一次风出口压力来维持，通过稳定燃烧器上的压力，改变各支管道的通风截面积来达到改变火焰形状的目的，具体火焰形状的变化。 在调整火焰形状的时候，要杜绝走极端的现象，当火焰过粗的时候，此时也会很长、很软。当火焰过细的时候，火焰又会太短，烧成带要求火焰的形状完整、活泼、有力，这就需要我们长期的观察和总结经验。 3、煤质变化对火焰形状的影响 （1）当煤灰分变高时，煤粉的燃烧速度变慢，火焰变长，火焰燃烧带变长，应该：①提高二次风温度或利用更多的二次风，加强一次风和二次风与煤粉的混合程度；②降低煤粉的细度和水分；③改变轴流风和旋流风的用风比例；④增加

燃烧器火焰的稳定性

燃烧器火焰的稳定性 对于预混式燃料气喷嘴，燃料气和空气的混合物从火孔喷出并被点燃后，不一定都能形成稳定的火焰。当流速很低时，火焰可能逆流传播进火孔，使燃烧在喷嘴内进行。这种现象称为回火。当流速很高或:;很大时，火焰将被吹离喷头，后面随之而流出的燃料气和空气混合物根本不能着火。这种现象称为脱火或吹熄。 嫩料气和空气混合物自火孔喷出时，其射流截面上的流速分布是中心高，四周低。而火焰传播速度都是均匀的(只有在靠近壁面的淬熄距离内火焰传播速度为零)，有些地方混合物的流速正好等于火焰传播速度，那里就形成一个固定的火焰锋面，即作为整个火焰策源的所谓点火环。只有在这种情况下火焰才是稳定的。 当天然气和空气混合物以层流状态自火孔喷出时，其火焰特性如图7-5所示。从该图可以看出，α1≈1时，火焰稳定区域并不宽，尤其当。α1>1时，稳定区域更加狭窄。当α1略低于0.75时，火焰的稳定区域比较宽阔，运行比较可靠。当αt=0时，形成扩散火焰，它不可能回火，也不易脱火，火焰极为稳定。

管式炉上使用的气体燃烧器，燃料气和空气混合物在火孔出口处一般都处于流速很高的湍流状态，其流速远远超过上述层流状态的脱火区边界。虽然湍流火焰传播速度比层流的高得多，但仍需采取适当措施来防止火焰脱火。常用的措施有： （1）使燃烧在燃烧道内进行。至少在火焰根部设置然烧道。炽热的燃烧道耐火材料将连续地对可燃混合物进行强迫点燃。 (2)采用α1较低的半预混燃烧器，可以得到较稳定的火焰。 (3)采用多火孔互相交叉喷射，各火孔火焰可互相强迫点燃，保证火焰的稳定性。 (4)缩短燃料气和空气的预混合段长度，有意使其浓度场不均匀，则有些地方燃料气浓度稍高，出现局部区域具有较低α1的工况，可改善火焰稳定性。 (5)采用凹凸不平的燃烧道壁面或火焰附墙壁面，以便产生涡流和回流，使热烟

第15章 预混燃烧模拟

第十五章预混燃烧模拟FLUENT有一个预混湍流燃烧模型，基于反应过程参数方法。有关这一模型的内容按以下节次给出： ●15.1 概述和限制 ●15.2 预混燃烧模型 ●15.3 使用预混燃烧模型 15.1 概述和限制 15.1.1 概述 在预混燃烧中，燃料和氧化剂在点火之前进行分子级别的混合。火焰前锋传入未燃烧的反应物产生燃烧。预混燃烧的例子有吸气式内燃机，稀薄燃气轮机的燃烧器，气体泄露爆炸。 预混燃烧比非预混燃烧更难以模拟。原因在于（亚音速）预混燃烧通常做为薄层火焰产生，并被湍流拉伸和扭曲。火焰传播的整体速率受层流火焰速度和湍流涡旋控制。层流火焰速度由物质和热量逆流扩散到反应物并燃烧的速率决定。为得到层流火焰速度，需要确定内部火焰结构以及详细的化学动力学和分子扩散过程。由于实际的层流火焰厚度只有微米量级或更小，求解所需要的开销是不可承受的。 湍流的影响是使传播中的层流火焰层皱折、拉伸，增加了薄层的面积，并因此提高了火焰速度。大的湍流涡使火焰层皱折，而小的湍流涡，如果它们比层流火焰的厚度还小，将会穿过火焰层并改变层流火焰结构。 与之相比，非预混燃烧可以极大地简化为一个混合问题（例如，14.1节中介绍的混合物组分方法）。预混燃烧模拟的要点在于捕获湍流火焰速度，它受层流火焰速度和湍流的影响。 在预混火焰中，燃料和氧化剂在进入燃烧设备之前已经紧密混合。反应在燃烧区发生，这一区域将未燃烧的反应物和燃烧产物隔开。部分预混火焰具有预混和扩散火焰两方面的性质。它们发生在有额外的氧化剂或燃料气流进入预混系统，或是当扩散火焰离开燃烧器以在燃烧前产生某些预混的情况。 预混和部分预混火焰FLUENT的有限速率公式(见13章)模拟。还可以参阅16章了解更多有关FLUENT部分预混燃烧模型方面的信息。如果火焰是完全预混合的，则只有一股具有单一混合比的气流进入燃烧器，可以使用预混燃烧模型。 15.1.2 限制 在使用预混燃烧模型时有以下限制： ●必须使用非耦合求解器。预混燃烧模型在两种耦合求解器中都不能得到。 ●预混燃烧模型只对湍流、亚音速模型有效。这一类型的火焰成为爆燃。在爆炸中， 可燃混合物被冲击波后面的热量点燃，这一类型的燃烧可以使用非耦合和耦合求解 器用有限速率模型模拟。有关限速率模型见13章。 ●预混燃烧模型不能和污染物（如碳烟和NOx）模型一起使用。但完全预混系统可以 用部分预混模型（见16章）模拟。 ●不能用预混燃烧模型模拟反应的离散相粒子。只有惰性粒子可以使用预混燃烧模 型。 15.2 预混燃烧理论 湍流预混燃烧模型基于Zimont等人的工作[275，276，278]，涉及求解一个关于反应过

湍流燃烧模型-PDF

PDF 模型 概率密度函数PDF方法以随机的观点来对待湍流问题，对解决湍流化学反应流的问题具有很强的优势。在湍流燃烧中存在一些非输运量( 如反应速率, 密度, 温度及气相体积分数等) 的湍流封闭问题。尽管这些量没有输运方程, 但它们常常是输运变量的已知函数。平均或者过滤高度非线性的化学反应源项会引起方程的封闭问题。因此，用PDF的方法来解决这些非输运量的湍流封闭问题显然是一个既简单又直接的途径。 PDF方法是一种较为流行的湍流燃烧模型，能够较为精确的模拟任何详细的化学动力学过程, 适用于预混、非预混和部分预混的任何燃烧问题。目前, 确定输运变量脉动概率密度函数的方法有输运方程和简化假定两种, 分别称之为输运方程的PDF和简化的PDF。前者建立输运变量脉动的概率密度输运方程，通过求解该方程来获得输运变量脉动的概率分布。后者假定输运变量脉动的概率密度函数的具体形式, 通过确定其中的一些待定参数来获得输运变量脉动的概率分布。湍流燃烧中, 后者应用最为普遍和广泛。在简化的PDF 中, 输运变量脉动的概率密度函数常常采用双 D 分布、截尾高斯分布和B 函数分布等形式。 PDF在理论上可以精确考虑任意详细的化学反应机理，但是其具体求解时需借助其它的模型和算法，而且计算量相对较大。PDF的方程是由N-S方程推导而来，其中的化学反应源项是封闭的，但压力脉动梯度项以及分子粘性和分子扩散引起的PDF的分子输运项是不封闭的，需要引入模型加以封闭。例如，在速度- 标量-湍流频率PDF中，必须采用小尺度混合模型、随机速度模型和湍流频率模型加以封闭。 模化后的输运方程难以用有限容积、有限差分和有限元等方法来求解，比较可行的一种方法是蒙特卡洛(MonteCarlo)方法,在该方法中输运方程被转化为拉格朗日(Lagrangian)方程,流体由大量遵循Lagrang ian方程的随机粒子的系统来描述, 最后对粒子作统计平均得到流场物理量和各阶统计矩。另有与有限容积法相结合的蒙特卡洛法。 PDF 模型的发展 1969年Lungdren首先推导、计算了速度的联合PDF运输方程，避免了对梯度扩散模型进行模拟，对很简单的流动过程得到了简析解[1]。

2016年秋哈尔滨工业大学《高等燃烧学》复习重点

1. Gibbs 自由能 2. 绝热燃烧温度（反应程度法、数值法） 3. Va nderwaals 方程 4. 反应阈能与表观活化能的关系 5. 对复杂反应进行简化处理的方法 6. 化学时间尺度 7. 柱塞流反应器 8. Fick 定律一般表达式的一维形式 9. 二维反应边界层的控制方程 10. Zeldovich 转换 11. 广义Reynolds比拟 12. 瑞利（Rayleigh公式 13. 朗肯-雨果尼奥（Rankine-Hugoniot）方程（分区讨论） 14. 爆震速度 15. 爆震波的形成过程 16. 着火条件 17. 闭口系统热力着火的稳态分析方法和非稳态分析方法 18. 着火感应期 19. 开口系统热自燃的分析思想 19. 应用零值边界梯度条件推导气流中炽热平板点燃条件 20. 着火半岛现象 21. 层流火焰传播机理的三种理论 22. 一维层流火焰的结构及反应区、预热区的特点 23. 影响层流火焰传播速度的因素 24. 预混火焰和非预混火焰的区别 25. Burke and Schuma nn非预混火焰 26. 液体燃料燃烧的特点 27. 斯蒂芬（Stefan）流 28. 相对静止的高温环境下考虑斯蒂芬流的液滴蒸发和燃烧 29. 折算薄膜理论 30. 液雾燃烧模型 31. 煤燃烧反应的特点 32. 热解的概念和模型 33. 碳颗粒燃烧的单模模型和双模模型 34. 电路分析 1. 标准生成焓 2. 反应焓 3. Gibbs 自由能 4. 绝热燃烧温度（反应程度法、数值法） 5. Van derwaals 方程 6. 反应阈能与表观活化能的关系 7. 对复杂反应进行简化处理的方法 8. 本征活化能和表观活化能

燃烧器控制器LFL1说明

我国天然气和煤制气（原料为煤）资源丰富，且属于洁净能源，顾有着良好的社会经济效益。燃气燃烧机符合我国产业政策，市场前景很好，大有发展前途。然而在燃气燃烧机研制设计中，燃气特性 — 易燃、易爆及毒性，安全控制的首要问题。下面介绍一下燃气燃烧机的安全控制要求：根据燃气在炉膛内的燃烧特性，对其安全控制要求内容主要有预吹风、自动点火、燃烧状态监控、点不着火的保护、熄火的保护、燃气压力高低限保护、空气压力不足保护、断电保护、预防燃气泄漏事故的措施等。 1.预吹风 燃烧机在点火前，必须有一段时间的预吹风，把炉膛与烟道中余气吹除或稀释。因为燃烧机工作炉膛内不可避免地有余留的燃气，若未进行预吹风而点火，有发生爆炸的危险．必须把余气吹除干净或稀释，保证燃气浓度不在爆炸极限内。预吹风时间与炉膛结构及吹风量有关一般设置为15-60秒 2.自动点火 燃气燃烧机宜采用电火花点火，便于实现自动控制。可用高压点火变压器产生电弧点火，要求其输出能量为：电压≥3. 5K V、电流≥15mA，点火时间一般为：2～5秒。 3.燃烧状态监控 燃烧状态必须予以动态监控，一旦火焰探测器感测到熄火信号，必须在极短时间内反馈到燃烧机，燃烧机随即进人保护状态，同时切断燃气供给。火焰探测器要能正常感测火焰信号，既不要敏感，也不要迟钝。因为敏感，燃烧状态如有波动易产生误动作而迟钝，反馈火焰信号滞后，不利于安全运行。一般要求从熄火到火焰探测器发出熄火信号的响应时间不超过0.2秒。 4.点不着火的保护 燃烧机点火时，通入燃气，燃气着火燃烧。点火动作要求发生在燃气通入前，先形成点火温度场，便于着火燃烧。如果点不着火，火焰探测器感测不到火焰信号，燃烧机进入保护状态。从点火到进入保护状态的时间要适当，既不能过短也不能过长。若过短，来不及形成稳定火焰；过长，点不着火时造成大量燃气时入炉膛。一般要求在通入燃气2-3秒，燃烧机对火焰探测器感测的火焰信号进行判断，未着火则进入保护状态，着火则维持燃烧。 5.熄火保护

西工大燃烧学mooc答案

第一章 燃烧的燃素学说可以正确地解释物质燃烧质量增加的现象。错 预热不属于液体燃料的燃烧分过程。 第二章 燃料热值与燃烧焓之间的关系是负数关系 绝对焓等于生成焓和显焓之和。 燃烧本质上就是化学反应过程。对 燃油的高热值是燃油实际最大的可能发热量，因此在实际工程应用中燃油的热值都是采用高热值。错 化学动力学是研究化学反应的速率和反应历程的科学。 分支链式反应三个阶段的先后顺序是感应期、爆炸期、稳定期。 A、B两分子之间单位时间内的碰撞频率的符号用Z表示。 质量作用定律适用于所有的化学反应。错 反应物分子发生碰撞时只要碰撞能量大于活化能就能导致发生化学反应。错 阿累尼乌斯定律适用于简单反应和有明确反应级数的反应。对 第三章 1下说法错误的是（ B ）: A.Rayleigh线是质量守恒和动量守恒的结合； B.Rayleigh线与释热有关； C.对于无化学反应的混合物，q=0，Hugoniot曲线通过初始状态点。 D.Rayleigh线可以用于任何气体； 多组分气体的热流量和单组分气体的有所不同，它不仅与温度梯度有关，还与各组分扩散所产生的（焓差）有关。 扩散速度等于（组分）速度与（质量平均）速度之差： 把初始状态（未燃烧的）与最终状态连在一起的Rayleigh线的斜率给出燃烧波的（速度）。上C-J点，U，给定了爆震波速度的（最大值）；下C-J点，L，给定了缓燃速度的（最大值）；在双组分混合物中，组分A的扩散通量的方向与该组分当地质量分数梯度方向（相反）。对于爆震波，未燃气体到已燃气体，压力、密度、温度都是（增加）的，爆震使已燃气体（跟着）燃烧波运动；对于缓燃波，未燃气体到已燃气体，压力、密度都是（减少）的，缓燃使已燃气体（背着）燃烧波运动。 在以初始状态特征值为中心的四个象限中，（左上限）包含了压缩波，而（右下限）包含了膨胀波。 在燃烧学中，一般使用（上C-J点爆震）来表征爆震波。 下列说法正确的是（）： A. 下C-J点的马赫数Mb=1； B. 对于强缓燃，终态的比容比下C-J点的小； C. 所有的膨胀波都是以超音速传播的； D. 在缓燃区内，（燃气相对于缓燃波的速度）的正切函数大于下C-J点的值； 导热通量的方向与温度梯度方向（相反，绝对值（正）比于该梯度值，比例系数称为（导热系数。 控制体内动量的变化率等于作用在控制体的（表面力和体积力）之和： 下列说法正确的是（ A）：

燃烧器介绍

燃烧器 - 介绍 燃烧器介绍： 将燃料与空气合理混合，使燃料稳定着火和完全燃烧的设备。燃烧器用于燃烧煤粉、液体燃料和气体燃料的锅炉和工业炉等。燃煤的小型锅炉一般采用层燃方式，不需燃烧器。燃烧器按所燃燃料的不同可分为煤粉燃烧器、油燃烧器和气体燃烧器3类。 煤粉燃烧器分旋流式和直流式两种。 ①旋流式煤粉燃烧器:主要由一次风旋流器、二次风调节挡板（旋流叶片或蜗壳）和一、二次风喷口组成(图1)。 它可以布置在燃烧室前墙、两侧墙或前后墙。输送煤粉的空气称为一次风，约占燃烧所需总风量的15～30％。煤粉空气混合物通过燃烧器的一次风喷口喷入燃烧室。燃烧所需的另一部分空气称为二次风。 二次风经过燃烧器的调节挡板（旋流叶片或蜗壳）后形成旋转气流，在燃烧器出口与一次风汇合成一股旋转射流。射流中心形成的负压将高温烟气卷吸到火焰根部。这部分高温烟气是煤粉着火的主要热源。一次风出口的扩流锥可以增大一次风的扩散角，以加强高温烟气的卷吸作用。 ②直流式煤粉燃烧器:一般由沿高度排列的若干组一、二次风喷口组成（图2）,布置在燃烧室的每个角上。燃烧器的中心线与燃烧室中央的一个假想圆相切，因而能在燃烧室

内形成一个水平旋转的上升气流。每组直流式燃烧器的一、二次风喷口分散布置，以适应不同煤种稳定而完全燃烧的要求，有时也考虑减少氮氧化物的生成量。 油燃烧器 它由油喷嘴和调风器组成。油喷嘴安置在调风器轴心线上，将油雾化成细滴，以一定的扩散角(也称雾化角)喷入燃烧室内，与调风器送入的空气相混后着火燃烧。油喷嘴主要有压力雾化和双流体雾化两种。压力雾化油喷嘴由分流片、旋流片和雾化片组成。油压一般为2～3兆帕。油在旋流片内产生高速旋转运动，经中心孔喷出，在离心力的作用下破碎成细滴，经雾化后的油滴平均直径在 100微米以下。双流体雾化油喷嘴利用蒸汽或压缩空气作为雾化介质，使油加速而破碎雾化。用蒸汽作为雾化介质的Y型油喷嘴（图3），因蒸汽通道和油通道成 Y形斜交而得名，它具有负荷调节范围大、蒸汽消耗少的优点。 油燃烧器的调风器除与煤粉燃烧器相似的旋流式和直流式外，尚有一种部分旋流式，即在直流式调风器内布置一个稳焰器，使少量空气(10～20％)流经稳焰器后产生旋转运动，在调风器出口形成中心回流区，使油雾着火稳定，以达到低氧燃烧。 气体燃烧器主要有天然气燃烧器和高炉煤气燃烧器两类。大容量天然气燃烧器大多采用多枪进气平流式。天然气枪放在调风器的空气通道内。高炉煤气燃烧器因高炉煤气发热量较低，着火困难，常在炽热的通道内燃烧，而后喷入燃烧室。 燃气燃烧器介绍 燃气燃烧器介绍： 使燃气和空气分别或混合后进入燃烧区而实现稳定燃烧的装置。燃气燃烧器是民用燃气用具和燃气工业炉的基本组成部分。燃气燃烧器种类繁多。按一次空气系数（预先和燃气混合的助燃空气量与燃气完全燃烧所需的理论空气量之比）分类，有扩散式、大气式和无焰式燃烧器；按空气供给方式分类，有引射式和鼓风式燃烧器；按用气压力分类有低压（5千帕以下）、中压（5～300千帕）和高压燃烧器。 扩散式燃烧器 依靠燃气从火孔逸出后的扩散作用，实现燃气和空气的混合并稳定燃烧的燃烧器。燃气逸出火孔前不同空气预先混合,一次空气系数为0。扩散式燃烧器结构简单、使用方便、火焰稳定。但其燃烧速度较慢、火焰较长,为达到完全燃烧需要较多的过剩空气,因此燃烧温度较低。扩散式燃烧器适用于温度不高但要求温度比较均匀的工业炉和民用燃具。小型扩散式燃烧器也常用作点火器。 大气式燃烧器 预先混合部分空气的燃烧器。一次空气系数通常取0.4～0.7。燃气以一定压力自喷嘴喷出进入混合管（即引射器），借高速喷射形成的负压将周围一部分空气吸入，在混合管中混合后从燃烧器头部火孔逸出而燃烧。大气式燃烧器燃烧比较完全，使用方便，但负荷较大时结构较庞大笨重。多孔大气式燃烧器(图1)广泛用于民用燃具。

燃烧器基本介绍

燃烧器基本介绍

燃烧器常见故障现象的原因分析及排除方法 国内燃烧器由于利雅路，威索，百得，威特等众多国际化品牌的参与，使得使用和维护更加的复杂。所以我们整理了一些燃烧器常见故障现象的原因分析及排除方法和大家交流。 1.能够正常点火但着火几十秒钟后自行熄灭 这种故障现象的典型原因是燃烧器配件的火焰传感器脏污。火焰传感器是一个光敏电阻当受光照射时其自身电阻值下降呈低阻抗状态当无光照射时电阻值上升呈高阻抗状态。燃烧器中的控制器根据火焰传感器的电阻值来判断燃烧过程是否持续若燃烧停止火焰传感器呈高阻抗则立即停止供油以防止未燃烧的柴油积存。火焰传感器探头位于燃烧器的风道内，由于冒黑烟、回火、送风尘土等原因其表面很容易脏污从而失去感光功能。检查传感器探头，必要时用酒精或清洗剂清洁其表面。 2.着火正常但排气烟色不正常 喷入燃烧器的柴油是一边混合一边燃烧的当送风量合适时雾化CO2和水蒸气排气是无色的。当送风量不足时会造成柴油不完全燃烧生成CO和碳粒从而出现排气冒黑烟现象。但如果进风量过大强大的风力可能会把来不及燃烧的油雾吹走，形成白色烟雾排出。 排气冒黑烟的常见原因是燃烧的进风门开度过小，冒白烟的见原因是进风门开度过大，这两种情况均应重新调整进风门。调整时可一边观察排气烟色一边调节风门的开度直到排气烟色接近于无色。 排气冒黑烟还有一种原因是柴油雾化不良，油雾中含有较大的液滴，不能与空气充分混合由于局部燃烧不完全而产生黑烟。造成柴油雾化不良的原因有： 1)喷嘴老化或堵塞使其雾化量能力严重下降; 2)油泵出油压力过高或过低。油泵压力过低则喷嘴出油压力低当然雾化效果差，但油泵出油压力过高，也会造成喷油压力低。这是因为，油泵的输油量与输油压力是成反比的，油压过高，出油量必然降低由于喷嘴的量孔是不变的所以喷嘴两端的压力差减小，造成喷油 常伴有冒黑烟现象，这是因为供油雾化不良。可根据排气烟色对油泵的出油压力进行调节，顺时针拧动调压螺钉压力升高出油量下降;反之压力下降出油量上升。油泵压力的正常范围是0.98~1.18MPa，使用中不可随意调节。

燃烧器等燃烧设备的基本安全控制要求(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 燃烧器等燃烧设备的基本安全控制要求(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-9664-87 燃烧器等燃烧设备的基本安全控制 要求(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 我国天然气和煤制气（原料为煤）资源丰富，且属于洁净能源，顾有着良好的社会经济效益。燃气燃烧器符合我国产业政策，市场前景很好，大有发展前途。然而在燃气燃烧器研制设计中，燃气特性—易燃、易爆及毒性，安全控制的首要问题。下面介绍一下燃气燃烧器的安全控制要求：根据燃气在炉膛内的燃烧特性，对其安全控制要求内容主要有预吹风、自动点火、燃烧状态监控、点不着火的保护、熄火的保护、燃气压力高低限保护、空气压力不足保护、断电保护、预防燃气泄漏事故的措施等。 1、预吹风 燃烧器在点火前，必须有一段时间的预吹风，把炉膛与烟道中余气吹除或稀释。因为燃烧器工作炉膛

内不可避免地有余留的燃气，若未进行预吹风而点火，有发生爆炸的危险．必须把余气吹除干净或稀释，保证燃气浓度不在爆炸极限内。 预吹风时间与炉膛结构及吹风量有关一般设置为15-60秒 2、自动点火 燃气燃烧器宜采用电火花点火，便于实现自动控制。可用高压点火变压器产生电弧点火，要求其输出能量为：电压≥3. 5K V、电流≥15mA ，点火时间一般为：2～5秒。 3、燃烧状态监控 燃烧状态必须予以动态监控，一旦火焰探测器感测到熄火信号，必须在极短时间内反馈到燃烧器，燃烧器随即进人保护状态，同时切断燃气供给。 火焰探测器要能正常感测火焰信号，既不要敏感，也不要迟钝。因为敏感，燃烧状态如有波动易产生误动作而迟钝，反馈火焰信号滞后，不利于安全运行。一般要求从熄火到火焰探测器发出熄火信号的响应时

燃烧学

1预防和控制可燃气爆炸的方法: 1、严格控制火源 2、防止预混可燃气的产生 3、用惰性气体预防气体爆炸 4、用阻火装置防止爆炸传播 5、用爆炸抑制器抑制爆轰 6、用泄压装置保护设备,防止爆炸的灾害扩大,减少损失 7、用爆炸抑爆装置抑制爆炸. 2湍流燃烧是具有湍流流动性质的燃烧. (特点)长度短,厚度较厚,发光区模糊,有明显噪音,燃烧强化反应率大.因为在层流燃烧中,输运流动性的作用更大,所以湍流大于层流. 3气流速度是如何影响火焰高度的? 气流在流速比较低时,既处于层流状态,火焰的高度随流速的增加大致正比提高,而流速比较高时,是处于湍流状态时,火焰高度几乎与流速无关. 4电火花引燃的机理,影响引燃的因素. (机理)一是着火的热理论,它把电火花视为一个高温热源使局部混合气体温度升高,后被点燃.二是着火电理论,靠近电火花的混合气体被电离形成活性中心,而提供燃烧条件.(因素)1热容越大,最小引燃能越大,混气不容易引燃2导热系数越大最小引燃能越大,混气不容易引燃3燃烧热大,最小引燃能小, 混气容易引燃4混气压力大,密度大,最小引燃能小,混气易引燃5混气初温高,最小引燃能小混气易引燃6混气活化能大,混气不易引燃. 5预混可燃气燃烧波的传播存在缓燃和爆震. (特点)缓燃,火焰正常传播是依靠导热和分子扩散使未燃混合气温度升高,并进入反应区而引起化学反应,从而使燃烧波不断向未燃混合气中推进,速度一般不大于1-3M.S,传播是稳定的.而爆震波的传播不是通过热传质发生的,是依靠激波的压缩作用使未燃混合气的温度不断升高而引起化学反应的,从而使燃烧不断向未燃混合气中推进，传播速度很高,大于1000M.S与正常火焰传播速度形成了明显的对比,其传播也是稳定的. 6影响层流预混火焰传播速度的因素 1燃料氧化剂比值的影响2燃料结构的影响3压力的影响4混合物初始温度的影响5火焰温度的影响6惰性添加剂的影响7活性添加剂的影响. 7爆炸极限的影响因素 1初始温度,爆炸性混合物的初始温度越高,则爆炸极限范围越大,即爆炸下限降低而爆炸上限增高2初始压力,一般压力增大,爆炸极限也扩大,若压力降至临界压力以下系统便不爆炸3惰性介质即杂质,若混合物中含惰性气体的百分数增加,爆炸极限的范围缩小,惰性气体的浓度提高到某一数值,可使混合物不爆炸4容器,充装容器的材质,尺寸等,对物质的爆炸极限均有影响5点火能源,火花的能量,热表面的面积`火源与混合物的接触时间等,对爆炸均有影响 8爆轰的过程及本质? 过程1开始的燃烧波是正常的火焰传播2由于温度升高,体积膨胀压缩未燃混气,产生一系列的压缩波,向未燃混气传播3压缩波重叠在一起,形成激波4激波后压力非常高,使未燃混气着火,经过一段时间后,火焰传播与微波引起的燃烧合二为一,激波后的已燃气体又连续向前传递一系列的压缩波,并不断提供能量以阻止激波强度的衰减,从而得到一稳定的爆轰波.本质正常火焰传播形成体积膨胀的已燃气体相当于一个活塞压缩未燃混气，产生一系列的压缩波. 9爆轰的形成条件1初始火焰传播能形成压缩扰动2管子要足够长或自由空间的预混气体积要足够大3可燃气浓度要处于爆轰极限范围内4管子直径大于爆轰临界直径.

第章预混燃烧模拟

第十五章预混燃烧模拟 FLUENT 有一个预混湍流燃烧模型，基于反应过程参数方法。有关这一模型的内容按以下节次给出： 15.1概述和限制 15.2 预混燃烧模型 15.3 使用预混燃烧模型 15.1 概述和限制 15.1.1概述在预混燃烧中，燃料和氧化剂在点火之前进行分子级别的混合。火焰前锋传入未燃烧的反应物产生燃烧。预混燃烧的例子有吸气式内燃机，稀薄燃气轮机的燃烧器，气体泄露爆炸。 预混燃烧比非预混燃烧更难以模拟。原因在于（亚音速）预混燃烧通常做为薄层火焰产生，并被湍流拉伸和扭曲。火焰传播的整体速率受层流火焰速度和湍流涡旋控制。层流火焰速度由物质和热量逆流扩散到反应物并燃烧的速率决定。为得到层流火焰速度，需要确定内部火焰结构以及详细的化学动力学和分子扩散过程。由于实际的层流火焰厚度只有微M 量级或更小，求解所需要的开销是不可承受的。 湍流的影响是使传播中的层流火焰层皱折、拉伸，增加了薄层的面积，并因此提高了火焰速度。大的湍流涡使火焰层皱折，而小的湍流涡，如果它们比层流火焰的厚度还小，将会穿过火焰层并改变层流火焰结构。 与之相比，非预混燃烧可以极大地简化为一个混合问题（例如，14.1节中介绍的混 合物组分方法）。预混燃烧模拟的要点在于捕获湍流火焰速度，它受层流火焰速度和湍流的影响。 在预混火焰中，燃料和氧化剂在进入燃烧设备之前已经紧密混合。反应在燃烧区发生，这一区域将未燃烧的反应物和燃烧产物隔开。部分预混火焰具有预混和扩散火焰两方面的性质。它们发生在有额外的氧化剂或燃料气流进入预混系统，或是当扩散火焰离开燃烧器以在燃烧前产生某些预混的情况。 预混和部分预混火焰FLUENT的有限速率公式（见13章濮拟。还可以参阅16章了解更多有关FLUENT部分预混燃烧模型方面的信息。如果火焰是完全预混合的，则只有一股具有单一混合比的气流进入燃烧器，可以使用预混燃烧模型。 15.1.2限制 在使用预混燃烧模型时有以下限制：必须使用非耦合求解器。预混燃烧模型在两种耦合求解器中都不能得到。预混燃烧模型只对湍流、亚音速模型有效。这一类型的火焰成为爆燃。在爆炸中，可燃混合物被冲击波后面的热量点燃，这一类型的燃烧可以使用非耦合和耦合求解器用有限速率模型模拟。有关限速率模型见13章。预混燃烧模型不能和污染物（如碳烟和 NOx ）模型一起使用。但完全预混系统可以用部分预混模型（见16 章）模拟。 不能用预混燃烧模型模拟反应的离散相粒子。只有惰性粒子可以使用预混燃烧模型。 15.2预混燃烧理论 湍流预混燃烧模型基于Zimont 等人的工作[275，276，278]，涉及求解一个关于反应过程变量的输运方程。这一方程的封闭基于湍流火焰速度的定义。 15.2.1 火焰前锋的传播 在许多工业预混系统中，燃烧发生在一个非常薄的火焰层中。当火焰前锋移动时，未燃的反应物燃烧，变为燃烧产物。因此预混燃烧模型用火焰层将反应的流场分为已燃物区和未燃物区。反应的传播等同于火焰前锋的传播。 火焰前锋传播的模拟通过求借一个关于标量c的输送方程，c为(Favre平均)反应进 程变量。