03-1 燃烧系统分析方法与着火理论:热自燃基本模型、影响热自燃的因素

发布时间 2023-04-25 20:00:02作者: sprspr

热自燃条件

第一步:作出假设

以封闭容器内可燃物质的着火过程为例,来分析热自燃问题。作出以下假设:

  1. 只有热反应,不存在链式反应;
  2. 容器的体积V和表面积F为定值;
  3. 容器内的参数(如温度浓度等)处处相同;
  4. 容器与环境之间仅存在对流换热,α为定值;
  5. 可燃物质的反应热Q为定值;
  6. 在整个着火过程中,可燃物质浓度变化很小,视作不变;
  7. 反应开始时,系统温度和容器壁温与环境温度T。相同;
  8. 反应过程中,系统的温度为T,容器壁温与可燃物质温度相同,均为T。

第二步:分析热量

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第三步:提出热自燃条件

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第四步:根据热自燃条件确定热自燃温度

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影响热自燃的因素

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  • 无论定义\(T_c\)\(T_0\)为着火温度\(T_{zh}\),这个\(T_{zh}\)不是一个物理常数,它是随着着火条件变化而变化的,散热条件增强,则着火温度上升.
  • 液体燃料着火温度一般小于气体燃料着火温度。--注意,这里说的着火温度是热自燃的着火温度。
  • 固体燃料中挥发分高的着火温度低,无烟煤、焦炭挥发分很少,所以着火温度最高。褐煤煤场、油炉空气预热器上积的油、制粉系统的积粉等等,在通风不良(散热qs很小时),经相当长时间孕育,可燃物浓度达到着火限时,在低于室温的情况下,也会自燃着火。
  • 着火温度与燃料空气混合物的浓度有关;通常用过量空气系数α(α=实际空气量/符合化学当量比的空气量)来表示。

热自燃界限

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图中横坐标表示燃料和空气的化学当量比,纵坐标表示着火温度,从图中可以看出,只有燃料和空气的配比符合化学当量比时,着火温度最低,这是因为燃烧产生的热量不需要去加热多余的成分,没有多余的成分吸收系统的热量。

  • 这些关系表明在一定的P(或T)下,并非所有混合气成分都能着火,而是有一定的摩尔分数范围。超过这一范围,混合气就不能着火。如在T0-x关系曲线图和pc-x关系曲线图中,只有在x1-x2的浓度范围内混合气才可能着火。
  • 称x2(即含燃料量多的)为着火浓度上限,称x1(即含燃料量少的)为着火浓度下限。