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燃气锅炉的扩散式燃烧是什么?

文章出处:模块蒸汽机 人气:发表时间:2020-10-04
燃气锅炉扩散式燃烧火焰分为层流扩散火焰和紊流扩散火焰。在层流状态下,燃气锅炉扩散燃烧反应依靠分子的扩散作用使周围的氧气进人燃烧区。由于分子的扩散进行得比较缓慢,因此,层流扩散燃烧的速度主要决定于氧的扩散速度。在素流状态下,则主要依靠素流扩散作用来获得燃烧所需要的氧气。气体燃料从喷口流出,着火后形成-四锥形火焰锋面。火焰锋面以内为燃料,火焰锋面以外是静止的空气。氧气从外部扩散到锋面,燃料则从内部扩散到锋面,而燃烧产物又不断从锋面向内、外两侧扩散。该图中还示出了aa截面上氧气、燃料和燃烧产物的浓度分布。氧气浓度从静止的空气层朝着锋面方向逐步降低,燃料浓度则从火焰中心朝相反方向逐步降低。燃料和空气的混合比等于化学计量比的那层表面就是火焰锋面。在火焰锋面上,α正好等于1。这是因为,如果在α<1的区域内首先着火,那么剩下的未燃燃料将继续向着氧气扩散,与锋面外的空气混合并燃烧,使锋面向α=1的表面移动;

如果在α>1的区域先着火,那么多余的氧气将向着燃料扩散,与锋面内的燃料混合而燃烧,锋面又移向α=1的表面。所以,锋面上的α既不可能大于1,也不可能小于1,只能等于1。在锋面上,
燃气锅炉燃烧产物的浓度最大,然后向内、外两侧逐步降低。纯燃料和纯空气之间的混合区被锋面分隔成两个区,内侧为燃料和燃烧产物相互扩散的区域,外侧为空气和燃烧产物相互扩散的区域。扩散火焰的形状之所以呈圆锥形,是因为沿火焰轴线方向流动的燃料要穿过一个较厚的内侧混合区才能遇到氧气,而这需要一定的时间,这段时间内燃料将流过一定的距离,使锋面拉长。燃料在向前流动过程中不断燃烧,纯燃料的体积越来越小,最终在中心线上全部燃尽,火焰末端变尖而整个火焰锋面呈圆锥形。锥顶与喷口之间的距离称为火焰长度或火焰高度。 对上述层流射流火焰的动量方程和能量方程进行若于简化和假定,可推导出层流射流火焰的长度公式: 
燃气锅炉
   
随着燃料流量的增加,火焰中心的气流速度也逐渐增大,但氧气向锋面扩散的速度基本未变,这就使锥顶离喷口越来越远,即火焰的长度不断增加。此时,由于火焰的表面积增加,单位时间内燃烧的燃料量也增加。当气流速度增加到某一临界值时,气体流动状态由层流转为素流,火焰顶点开始跳动。若气流速度再增 加,则火焰本身也开始扰动,此时的扩散 过程由分子扩散转变为紊流扩散,燃烧过 程得到强化,火焰的长度会相应缩短。也就是说,当气流速度增加到一定值时,火焰的顶端开始出现不稳定,当速度继续增 加时,这种不稳定将发展为带有噪声的素动刷状火焰。当射流火焰由层流向素流过渡时,产生明显折皱的位置逐步向喷口靠近,当达到充分发展的紊流状态时,开始折皱的位置离喷口最近。火焰长度在向紊流过渡的过程中,先是线性增加,当达到紊流时,火焰长度基本上不发生变化,但火焰噪声却继续增大,亮度进一步减弱,当流速增大到某一值时,火焰被吹离喷口而熄灭。 
 
 
 
本文由拓铼奥模块蒸汽机整理发布:www.gdtolero.com/news/wenti/20104-1.html

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