预混燃烧和扩散燃烧特点

预混燃烧的燃烧模型

摘要

为了达到抑制污染物排放，实现燃料的清洁燃烧的目的，人们采取了很多办法。“节能减排”促使燃烧系统采用贫燃燃烧技术，它具有降低NOx、CO等污染物，提高燃烧效率的作用。但这种燃烧方式的燃烧极限范围很窄，而且火焰稳定性差，容易诱发燃烧系统的不稳定性，如火焰的热声耦合振荡，这种不稳定性会造成更大的污染和浪费。新型燃烧器的设计必须克服这些缺点，以达到“节能减排”的目的。

首先本文以FLUENT软件为平台，构建了合理的数学物理模型，对甲烷-空气预混燃烧过程进行了数值模拟，实验证明，贫燃料燃烧及贫氧燃烧都可以起到降低污染物排放的目的。并利用数值模拟的方法针对不同燃烧模型的情况下甲烷的预混燃烧的特性进行分析，观察其速度场、温度场、以及污染物（NOX）的分布情况，发现预混燃烧的相关规律，寻求燃烧的最佳工况。

其次本文了解不同燃烧模型对流场结构、燃烧结构的影响，与实验结果比较，探讨如何改进数值模拟，提高设计精度，同时找出预混火焰稳定性规律，探讨抑制燃烧不稳定性的策略。

本文通过数值计算，得到了在不同燃烧模型下柱状燃烧室内甲烷燃烧的数值模拟结果，分析发现，燃烧模型的不同对甲烷燃烧特性的影响也不同。通过对燃烧速度分布图，火焰温度分布云图

第十五章 预混燃烧模拟

FLUENT有一个预混湍流燃烧模型，基于反应过程参数方法。有关这一模型的内容按以下节次给出：

? 15.1 概述和限制 ? 15.2 预混燃烧模型 ? 15.3 使用预混燃烧模型

15.1 概述和限制

15.1.1 概述

在预混燃烧中，燃料和氧化剂在点火之前进行分子级别的混合。火焰前锋传入未燃烧的反应物产生燃烧。预混燃烧的例子有吸气式内燃机，稀薄燃气轮机的燃烧器，气体泄露爆炸。

预混燃烧比非预混燃烧更难以模拟。原因在于（亚音速）预混燃烧通常做为薄层火焰产生，并被湍流拉伸和扭曲。火焰传播的整体速率受层流火焰速度和湍流涡旋控制。层流火焰速度由物质和热量逆流扩散到反应物并燃烧的速率决定。为得到层流火焰速度，需要确定内部火焰结构以及详细的化学动力学和分子扩散过程。由于实际的层流火焰厚度只有微米量级或更小，求解所需要的开销是不可承受的。

湍流的影响是使传播中的层流火焰层皱折、拉伸，增加了薄层的面积，并因此提高了火焰速度。大的湍流涡使火焰层皱折，而小的湍流涡，如果它们比层流火焰的厚度还小，将会穿过火焰层并改变层流火焰结构。

与之相比，非预混燃烧可以极大地简化为一个混合问题（例如，14.1节中介绍的混合物组分方法）。预

第十四章 非预混燃烧模拟

Chapter 14. Modeling Non-Premixed Combustion

在非预混燃烧中，燃料和氧化剂以相异流进入反应区。这与预混燃烧系统截然不同。在预混燃烧系统中，反应物在燃烧以前以分子水平混合。非预混燃烧的例子包括甲烷燃烧、粉煤炉和内部燃烧柴油（压缩）发动机。

在一定假设条件下，热化学可被减少成一个单一的参数：混合分数。混合分数，用f表示，是来自燃料流的质量分数。换句话说，混合分数就是在所有组分（CO2、H2O、O2等）里，燃烧和未燃烧燃料流元素（C、H等）的局部质量分数。因为化学反应中元素是守恒的，所以这种方法极好。反过来，质量分数是一个守恒的数量，因此其控制输运方程不含源项。燃烧被简化为一个混合问题，并且与近非线性平均反应率相关的困难可以避免。一经混合，即可用层流小火焰（laminar flamelet）模型将化学反应模拟成为化学平衡或近化学平衡。

模型包括以下几个部分： 14.1：平衡混合分数／PDF模型（Description of the Equilibrium Mixture Fraction/PDF Model）；

14.2：非预混平衡化学反应的模拟方法（Modeling Appro

第十四章 非预混燃烧模拟

Chapter 14. Modeling Non-Premixed Combustion

在非预混燃烧中，燃料和氧化剂以相异流进入反应区。这与预混燃烧系统截然不同。在预混燃烧系统中，反应物在燃烧以前以分子水平混合。非预混燃烧的例子包括甲烷燃烧、粉煤炉和内部燃烧柴油（压缩）发动机。

在一定假设条件下，热化学可被减少成一个单一的参数：混合分数。混合分数，用f表示，是来自燃料流的质量分数。换句话说，混合分数就是在所有组分（CO2、H2O、O2等）里，燃烧和未燃烧燃料流元素（C、H等）的局部质量分数。因为化学反应中元素是守恒的，所以这种方法极好。反过来，质量分数是一个守恒的数量，因此其控制输运方程不含源项。燃烧被简化为一个混合问题，并且与近非线性平均反应率相关的困难可以避免。一经混合，即可用层流小火焰（laminar flamelet）模型将化学反应模拟成为化学平衡或近化学平衡。

模型包括以下几个部分：

14.1：平衡混合分数／PDF模型（Description of the Equilibrium Mixture Fraction/PDF Model）；

14.2：非预混平衡化学反应的模拟方法（Modeling Appro

篇一：《燃烧和灭火》教学设计与反思

《燃烧和灭火》教学设计与反思

一．教学目标

1、知识与技能：

①认识燃烧的条件和灭火的原理。

②知道防火和自救的常识，培养自护自救能力。

③通过活动与探究，培养学生的实验操作能力、观察能力、合作与交流能力，在学生体验科学探究过程中，培养学生思维能力，分析问题、解决问题的能力，提高学生的科学素养。

2、过程与方法：

①通过实验、探究燃烧的条件,学习对获得的事实进行分析得出结论的科学方法。 ②能用化学科学知识解释日常生活中的某些燃烧现象和灭火的原理。 3、情感态度与价值观：

①通过燃烧可造福人类，又会给人类带来灾害的事实，学会用辨证的观点看问题； ②通过认识燃烧条件和灭火原理，懂得一切事物均有规律，认识规律，掌握规律，可以使事物按照一定的方向进展，避开灾害，造福人类；

③通过安全知识的学习，增强安全意识。 二．重点、难点、疑点：

重点：燃烧条件和灭火的原理 难点：燃烧条件的实验探究 疑点：着火点是否可以降低

六．教学方法：实验探究、多媒体辅助、合作交流讨论

1

2

八．板书设计:

课题1：燃烧和灭火

一、 物质燃烧条件 1、 可燃物

2、 与氧气（或空气）接触3、 达到燃烧所需的最低温度（着火点） （三者缺一不可） 二、 灭火原理和方法 1、 清

第二节 燃烧的类型与特点

第二节 燃烧的类型与特点

一 燃烧的类型

燃烧的类型有许多种，主要有闪燃、着火、自燃和爆炸。

1、闪燃 一定温度下，液体能蒸发成蒸汽或少量固体如樟脑、萘、木材、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯等表面上能产生足够的可燃蒸气，遇火源能产生一闪即灭的现象。发生闪燃的最低温度称为闪点；液体的闪点越低，火险性越大。闪点是评定液体火灾危险性的主要依据。表1-2给出了某些可燃液体的闪点温度

表1-2 某些可燃液体的闪点温度

可燃物 二硫名 称 化碳 闪点/℃ 注：①闪点低于或等于45℃的液体为易燃液体，闪点大于45℃的称为可燃液体； ②易燃和可燃液体的闪点高于贮存温度时，火焰的传播速度低。

2、着火 可燃物质发生持续燃烧的现象叫着火；如油类、酮类。可燃物开始持续燃烧的所需要的最低温度，叫燃点（又称为着火点），燃点越低，越容易起火。根据可燃物质的燃点高低，可以鉴别其火灾危险程度，表1-3给出了几种可燃物质着火的燃点。

表1-3 几种可燃物质的燃点

名称 燃点/℃ 名称 燃点/℃ 汽油 煤油 乙醇 樟脑 60～76 萘 赛璐珞 100 橡胶 纸张 石蜡 麦草 -45 -45 10 -10 285 26.3 10 3

此文献属于矿物加工文献,包括选煤、洁净煤等方向,花一分钟注册一个百度账号即可获得10积分,用于下载。

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生物质燃烧模式及燃烧特性的研究

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闵凡飞$，，张明旭$

（$?安徽理工大学材料工程系，安徽淮南!*"*##$；*?中国矿业大学化工学院，江苏徐州!**$##@）

摘!要：采用8A

燃烧

1． 为什么说能源与环境问题和燃烧学密切相关？

答：当今世界能源的获取超过86%来自于燃料的燃烧，而燃烧会释放出很多的气体：CO2，NOx，S化物等等。其中CO2是大气温室气体导致全球变暖；NOx，S化物是有害气体对人类的健康、工业、农业都有害。 2． 试写出两个以上燃烧学者的名字：Zeldovich、Spalding、Williams、Robert Bensen 3． 煤油和氢气的理论空气量各为多少？答：煤油约为15，氢气约为35 4． 某燃料由C、H两种元素组成，则其含H量越高，理论空气量 越大 。 5． 一般燃料的理论燃烧温度(空气)大约为多少？答：2000℃左右 6． 油/气比？当量比？余气系数？相互关系？ RP-3燃料与空气化学恰当混合时，各自的值？

答：油/气比?：在燃烧过程中，参加反应的燃料质量与参加反应的空气质量之比。 当量比Φ：在燃烧过程中，实际的油气比与化学恰当的油气比之间的比值。

余气系数α：在燃烧过程中，实际的空气消耗量与化学恰当时的空气消耗量之比。 两者之间的关系：Φ= ?/?s （其中?s为化学恰当的油气比）、Φα =1

RP-3燃料，甲烷：?

FLUENT燃烧简介

FLUENT软件中包含多种燃烧模型、辐射模型及与燃烧相关的湍流模型，适用于各种复杂情况下的燃烧问题，包括固 体火箭发动机和液体火箭发动机中的燃烧过程、燃气轮机中的燃烧室、民用锅炉、工业熔炉及加热器等。

1.1 FLUENT燃烧模拟方法概要

燃烧模型是FLUENT软件优于其它CFD软件的最主要的特征之一。FLUENT可以模拟宽广范围内的燃烧问题。然而，需要注意的是：你必须保证你所使用的物理模型要适合你所研究的问题。FLUENT在模拟燃烧中的应用可如下图所示：

离散相模型输运方程连续性动量能量 化学组分污染物模型气相燃烧模型预混燃烧 部分预混燃烧扩散燃烧 热辐射和传热模型 图 1 FLUENT模拟过程中所需的物理模型

1.1.1 气相燃烧模型

一般的有限速率形式(Magnussen模型) 守恒标量的PDF模型(单或二组分混合分数) 层流火焰面模型(Laminar flamelet model) Zimount 模型

1.1.2 离散相模型

煤燃烧与喷雾燃烧

1.1.3 热辐射模型

DTRM，P-1，Rosseland 和 Discrete Ordinates 模型

1.1.4 污染物模型

NO

… ……………… _ ……____……线…______订线装订________…装____……__……__线…____订线装订名：_：…装姓名……生姓……线…学生订线□学装订□…装……□……□……师…□教师考教□监考□交监并交□一并纸一□题纸□答题与答□须与卷须□试卷：…试号：……学号……生学……线…学生订线装订_学____…装____……____……线…______订线装订______…装____……级___……线…班级订线生班装订学生学…装……………………………内蒙古科技大学2007/2008学年第一学期

《燃烧学》考试试题 B

课程号：100243

考试方式：开卷 使用专业、年级：物理2004-1、2

任课教师：伍永福

考试时间：120分钟 备 注：

一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）

1. 燃料高发热量 2. 自燃着火 3. 化学反应速率 4. 栾肯涡 5. 过剩空气系数

二、填空题（共6题，每空2分，共26分）

1. 硫在煤中有三种存在形态： 、 、 。 2. 链锁反应有 、 、 基本步骤。 3. 火焰传播的基本方式有