04-4 气体燃料燃烧:预混火焰的稳定性及其结构、火焰稳定技术

发布时间 2023-04-26 21:14:10作者: sprspr

预混火焰的稳定性及其结构

对燃烧装置来说,不仅要保证燃料能顺利着火,而且还要求在着火后形成稳定火焰,不出现离焰、吹熄、脱火、回火等问题。

  • α1k的大小对于预混火焰稳定与否有很大影响;
  • vL在α略小于1时最大,但α≈1时火焰稳定区不宽,尤其当α>1时更窄

回火、脱火定义

  • 回火:随着气流流速降低,火焰不断缩短并最终回入管道内部
  • 脱火:随着气流流速升高,火焰不断加长,形成 “悬焰”(或“离 焰”),并最终脱离喷口

一维管流火焰的稳定

image
image
image

火焰稳定

原理

  1. 防止回火(火焰传播速度>气流速度)
  2. 防止脱火(火焰传播速度<气流速度)
  3. 根本条件是保证:\(\overrightarrow{w}=\overrightarrow{v_L}\),其中w表示气流速度

防止回火

  • 采用喉口设计:加装收缩段;直径变小
  • 使用冷却装置:降低混合物温度,从而降低火焰传播速度,甚至直接淬熄火焰。

防止脱火

  • 防止α1k>1,因为在等于1时,火焰传播速度最大,如果比1大,则会使火焰传播速度更小
  • 加稳焰器:利用钝体、旋转或者不对称射流稳焰,利用逆向喷流稳焰,等等形成回流区,在空间中形成0速度线,起到稳定点火源的作用(降低气流速度)
    • 钝体稳焰的第一个原理:绕流钝体时会出现有回流区,回流区由于吸入大量高温烟气,使燃烧反应物温度升高,在区内某处实现了着火条件,产生了稳定的着火。
    • 钝体稳焰的第二个原理:钝体后方,燃料与空气混合物射流的主流区域中,存在从高速到负流速的分布区域,有0速度线存在,很容易形成的条件
    • 钝体稳焰第一阶段:随着气流流速的提高,火焰缩短并附着在钝体锥面;原因:钝体吸热形成高温点火源,对气流进行强迫点燃,使得燃烧区集中在钝体的迎风面
    • 钝体稳焰第二阶段:随着气流流速进一步提高,火焰移动到钝体下游并驻留;原因:流速提升后新鲜冷气流的对流换热加强,钝体迎风面温度下降,而钝体尾迹区中存储燃烧的热量,形成点火源

其他方法

image