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燃烧工程4.ppt

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第三篇第九章概述着火或点火的实质 燃烧反应的自动加速 活化中心的积累 升高燃烧系统的温度 实际燃烧室内的着火过程都是靠高温实现着火的 本章的研究内容 介绍着火过程的热力理论 研究实现着火过程的温度条件 研究使燃烧反应状态保持稳定的条件 研究使火焰熄灭的条件着火过程和着火温度体系的散热速度 容器内的温度升高到T，此时系统向外散失热量，设容器的表面积为A，气体对外界的总放热系数为α，则散热速度（单位时间内由体系向外散出的热量）为： 式中α—气体对外界的总放热系数；A—容器表面积。假设α与温度无关，而A为定值。发热曲线与散热曲线 由发热速速度和散热速度的定义知：Q1与T为超越函数关系，而Q2与T为直线关系，在Q－T坐标系统内，Q1的曲线称为发热曲线，Q2的曲线称为散热曲线 发热曲线和散热曲线的用途 根据发热曲线和散热曲线讨论容器内所进行反应可能的混合物状态Q1与Q2在低温区有一个交点 在1点Q1=Q2；在1点之前Q1>Q2，发热大于散热，系统被加热；T继续提高，到达1点时热量达到平衡。 当Q2>Q1时，散热>发热，T降低，系统将重新回到1点，这种情况自然着炎是不可能的改变散热条件如容器表面积得到三组不同斜率的散热曲线 自燃 有一切点3，过切点3自燃 有一交点1—稳定平衡点改变T0得到一组平行散热曲线 Q1与有两个交点：1.低温稳定点；2.高温不稳定点 Q1与有一切点3 自燃散热曲线不变，改变发热曲线 1点为低温稳定点，2点为高温不稳定点，3点为临界点 由此可见，发生自燃着火的条件是Q1>Q2，而临界条件是Q1与Q2有一个切点，与切点相对应的温度便称为“着火温度”或“着火点”，用TB表示。着火温度：可燃混合物系统化学反应可以自动加速而达到自燃着火的最低温度 必须明确，着火温度对某一可燃混合物来说，并不是一个化学常数或物理常数，而是随具体的热力学条件不同而不同的 切点3处相应的温度为着火温度TB，则有TB为： 点火过程点火过程 设有一容器内装有可燃混合物，器壁中有一部分点火热源，其温度不断升高。该图说明的问题？惰性气体与可燃气体的区别在于是否存在燃烧反应 对于可燃气体，在低于T2的条件下，处于反应的感应期，在这个时期虽然可燃混合物不能燃烧，但却是大量活性中心积累的过程，温度分布曲线说明了这一点 当温度达到T2时，反应速度加快到一定程度，温度不再下降，即T2应该是一个临界温度 当温度超过T2时，反应速度迅速加快，温度迅速升高，达到着火点火温度的概念 在点火的过程中，T2是一个临界温度，点火热源的温度超过T2，便会引起着火，该临界温度便称为“点火温度” 点火温度的临界条件 该式表明，当热源表面达到点火温度时，表面处的温度梯度为零，热源不再向可燃物传热，此后的着火过程的进行将与热源无关，而将取决于可燃混合物的性质和对外界的散热条件 点火温度与着火温度的联系，二者在概念上均指可以实现着火的最低温度，但数值上，点火温度往往高于着火温度，即当固体热源的表面温度达到着火温度时，可燃混合物并不准能着火。 影响点火温度的因素 可燃混合物的性质，可燃物质含量越高，点火温度越低 点火热源的性质 影响点火温度的因素 可燃混合物的性质，可燃物质含量越高，点火温度越低 点火热源的性质 燃烧室着火浓度界限温度和压力对可燃混合物的着火温度都有一定的影响 在一定温度和压力下，并非所有的可燃预混合物成分都能着火，而是存在一定的浓度范围 着火浓度界限：在一定的压力或温度下，能使可燃混合气成分着火的一定的浓度范围，称为着火浓度界限。 浓度上限：实现着火的最大浓度 浓度下限：实现着火的最小浓度当压力或温度下降时，着火浓度范围缩小 当压力或温度下降超过某一点时，任何浓度成分的混合气将不能着火 强制点火过程也存在着点火浓度界限，超过了这个界限便不能实现点火几种可燃物质的混合气体，其浓度界限（上、下限）的计算 式中： P1、P2、P3－各单一可燃气体占混合气体的体积百分数 l1、l2、l3、…各单一可燃气体的浓度界限（上限或下限）％影响着火浓度界限的因素 加入任何惰性气体，都会使浓度界限变窄，特别是上限降的明显。 在氧气中燃烧，着火浓度范围则比较大，特别是浓度上限，比在空气中燃烧大得多 浓度界限还与可燃预混合物的温度有关，可燃预混合物的初始温度愈高，浓度界限愈宽 热自燃理论：在假定燃烧反应为简单反应，并忽略着火过程中反应物浓度变化基础上所得出的解释着火现象的理论 链锁自燃理论：当初始压力和温度在较低范围时，由于存在链锁分支反应，使反应加速而达着火状态。但是，当压力低于某界限（下限）或高于某一界限（上限）均会由于断链率的增大而造成链锁反应不能加速进行，而最终不能实现自燃着火。燃烧室中着火和熄火 燃烧室内