第30页，共75页，星期日，2025年，2月5日对于大尺度弱湍动的火焰，w’＜uLuT≈uL＋w’大尺度强湍动：第31页，共75页，星期日，2025年，2月5日2、紊流火焰的容积理论第32页，共75页，星期日，2025年，2月5日容积理论认为，在大尺度强湍动下燃烧的气体微团中，并不存在把未燃气体和已燃气体或燃烧产物截然分开的正常火焰锋面，燃烧反应也不是仅仅发生在火焰锋面厚度之内。第33页，共75页，星期日，2025年，2月5日三、影响紊流火焰传播速度的因素第34页，共75页，星期日，2025年，2月5日图5-11Re数对紊流火焰传播速度的影响图5-12管流的Re数第35页，共75页，星期日，2025年，2月5日第四节气体燃料层流燃烧第36页，共75页，星期日，2025年，2月5日图5-13可燃气体与空气不同混合方式的火焰形状第37页，共75页，星期日，2025年，2月5日第一种为预混火焰，如图5-13中（a）所示。可燃气体通过燃烧器喷口喷入炉膛，如果燃料进入炉膛前先和燃烧所需的全部空气预先混和好，这种火焰就称为预混火焰，也称动力燃烧火焰，属于动力控制燃烧。预混火焰的燃烧温度高，燃烧强烈，燃烧完全，无黑烟，火焰呈淡蓝色，燃烧过程短。火焰中呈氧化性气氛。但易回火、脱火，稳定性较差。第38页，共75页，星期日，2025年，2月5日第二种为扩散火焰，如图5-13中（c）所示。如果燃料不和空气混和，进入炉膛后再混和，这种火焰则称为扩散火焰，燃烧所需空气由周围空间的空气扩散供应，属于扩散控制燃烧。扩散火焰的燃烧温度低，燃烧不强烈，燃烧不完全，冒黑烟，火焰呈明亮的黄色，燃烧过程长，即火焰最长。火焰中呈还原性气氛。但其不会回火、也不易脱火，燃烧稳定。第39页，共75页，星期日，2025年，2月5日第三种为部分预混火焰，如图5-13中（b）所示。如果燃料和部分空气混和后进入炉膛，这种火焰称为部分预混火焰，有内外两个火焰锋面。内火焰由预混的部分空气和部分燃料燃烧形成，外火焰由剩余燃料和外部扩散进来的空气燃烧形成。部分预混火焰也由扩散控制。其特点介于预混火焰和扩散火焰之间。第40页，共75页，星期日，2025年，2月5日在锅炉设备中广泛采用扩散燃烧，保证火焰稳定，并且往往利用人工的扰动和涡流的方法来加速可燃物和空气的混合过程，强化燃烧。第41页，共75页，星期日，2025年，2月5日一、可燃预混气的动力燃烧在层流运动工况下，化学均匀的可燃气体混合物的火焰形状（即动力火炬的形状）如图5-14所示，可作如下的分析：图5-14动力燃烧火焰形状第42页，共75页，星期日，2025年，2月5日管内任一截面上混合物的流动速度w分布规律：第43页，共75页，星期日，2025年，2月5日第44页，共75页，星期日，2025年，2月5日二、可燃气体的扩散燃烧在层流工况下，混合过程是纯粹依靠分子热运动的分子扩散；而在紊流工况下，混合过程主要依靠微团扰动的紊流扩散。第45页，共75页，星期日，2025年，2月5日扩散形式的火焰也可以在气体燃料和部分空气均匀混合后由燃烧器送入炉膛内进行燃烧而形成，其完全燃烧所不够的空气则从火焰的外界依靠扩散来供给。第46页，共75页，星期日，2025年，2月5日图5-15扩散燃烧火焰形状1－空气过剩时；2－可燃气体过剩时第47页，共75页，星期日，2025年，2月5日气体可燃物及空气分别在管径为R1的内管和管径为R2的外管中作层流流动，内、外管系同心的，这样管径为R2的外管一方面可看为供给空气的“炉膛”，另一方面它限制了火焰向外扩散。第48页，共75页，星期日，2025年，2月5日在紊流流动工况下，扩散燃烧的火焰核心的长度同样随气体流速及燃烧器管径的增加而增加。不论气体的流动工况为层流或为紊流，在化学非均匀的扩散燃烧过程中，其火焰的性质在很大程度上取决于气体的空气动力特性和混合过程的物理因素，而火焰核心的长度基本上与火焰传播的正常速度无关。第49页，共75页，星期日，2025年，2月5日三、火焰稳定原理要求燃烧设备中的火焰保持稳定，火焰锋面稳定在一定的位置。第50页，共75页，星期日，2025年，2月5日第51页，共75页，星期日，2025年，2月5日图5-17煤气本生灯的特性1－回火区；2－脱火区；3－火焰明亮，呈黄色。α1k－一次风过量空气系数；w－流速第52页，共75页，星期日，2025年，2月5日第五节气体燃料紊流燃烧工程燃烧设备一般容量较大，燃料消耗量多，因此燃料气流流速较高，实际燃烧过程基本都属于紊流燃烧过程。目前的紊流燃烧研