燃?xì)馊紵椒ā糠诸A(yù)混式燃燒

? 燃?xì)馊紵龝r(shí)，一次空氣過(guò)剩系數(shù)α′在0～1之間，預(yù)先混入了一部分燃燒所需空氣，這種燃燒方法稱為部分預(yù)混式燃燒或大氣式燃燒。

　　一、部分預(yù)混層流火焰

　　產(chǎn)生部分預(yù)混層流火焰的典型裝置就是本生燈。如圖3—4—6，燃?xì)鈴谋旧鸁粝虏啃】趪姵?，井引射入一次空氣，在管?nèi)預(yù)先混合，預(yù)混后的氣體自燈口噴出燃燒，產(chǎn)生圓錐形的火焰，周圍大氣亦供給部分空氣，稱為二次空氣，通過(guò)擴(kuò)散與一次空氣未燃盡的燃?xì)饣旌先紵?br /> 　　這樣，在正常燃燒時(shí)形成兩個(gè)穩(wěn)定的火焰面：內(nèi)火焰面，即由燃?xì)馀c一次空氣預(yù)混合后燃燒而產(chǎn)生。為圓錐形，呈藍(lán)綠色，強(qiáng)而有力，溫度亦商，為部分預(yù)混火焰，也稱為藍(lán)色錐體；外火焰面，是二次空氣與一次空氣未燃盡的燃?xì)膺M(jìn)行的擴(kuò)散混合燃燒，其形狀也近似圓錐形，呈黃色，軟弱無(wú)力，溫度較低，這是擴(kuò)散火焰。
　　藍(lán)色的預(yù)混火焰錐體出現(xiàn)是有條件的。若燃?xì)猓諝饣旌衔锏臐舛却笥谥饾舛壬舷?，火焰就不可能向中心傳播，藍(lán)色錐體就不會(huì)出現(xiàn)，而成為擴(kuò)散式燃燒。若混合物中燃?xì)獾臐舛鹊陀谥饾舛认孪蓿瑒t該混合氣根本不可能燃燒。氫氣燃燒火焰出現(xiàn)藍(lán)色錐體的一次空氣系數(shù)范圍相當(dāng)大，而甲烷和其它碳?xì)浠衔锏娜紵鹧娉霈F(xiàn)藍(lán)色錐體的一次空氣系數(shù)范圍則相當(dāng)窄。
　　藍(lán)色錐體的實(shí)際形狀，如圖3—5—5，可用管道中氣流速度的分布和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊淖兓瘉?lái)解釋。
　　層流時(shí)，沿管道截面上氣體的流速按拋物線分布，噴口中心氣流速度最大，至管壁處降為零。
　　靜止的藍(lán)色錐體焰面說(shuō)明了錐面上各點(diǎn)的正常火焰?zhèn)鞑ニ俣萻n(其方向指向錐體內(nèi)部)與該點(diǎn)氣流的法向分速度v_n相平衡，也即對(duì)于預(yù)混火焰錐面上的每一點(diǎn)都存在以下關(guān)系式，通常稱為米赫爾松余弦定律：
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　　式中 ψ——預(yù)混氣流方向與焰面上該點(diǎn)法線方向之間的夾角。
　　余弦定律表明了層流火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c迎面來(lái)的氣流速度在火焰穩(wěn)定情況下的平衡關(guān)系，火焰雖有向內(nèi)傳播的趨勢(shì)，但仍能穩(wěn)定在該點(diǎn)。
　　另一方面，藍(lán)色錐體焰面上各點(diǎn)，還有一個(gè)氣流切向分速度，使該處的質(zhì)點(diǎn)要向上移動(dòng)。因此、在焰面上必須不斷進(jìn)行下面質(zhì)點(diǎn)對(duì)上面質(zhì)點(diǎn)的點(diǎn)火，也就是說(shuō)，需要一個(gè)底部點(diǎn)火源。
　　為了說(shuō)明什么是最下部的點(diǎn)火源，需要分析一下根部的情況。在火焰根部，靠近壁面處氣流速度逐漸減小，至管壁處降至零，但火焰并不會(huì)傳到燃燒器里去，因?yàn)樵撎幍幕鹧鎮(zhèn)鲌?bào)速度因管壁散熱也減小了。
　　在圖3—5—5中的點(diǎn)1處，火焰?zhèn)鞑ニ俣刃∮跉饬魉俣?，即s_n<v。在離燃燒器出口處某一距離的點(diǎn)2處，氣流速度變化不多，火焰?zhèn)鞑ニ俣葏s因管壁散熱影響明顯減小而增加，故s_n>v。這樣，在點(diǎn)1和點(diǎn)2之間，勢(shì)必存在一個(gè)s_n=v的點(diǎn)3，在點(diǎn)3上，焰面的法線方向和預(yù)混氣流方向一致；即夾角ψ=0。這就是說(shuō)，在燃燒器出口的周邊上，存在一個(gè)穩(wěn)定的水平焰面，它就是燃燒器底部預(yù)混氣流的點(diǎn)火源，稱之為“點(diǎn)火環(huán)”。
　　藍(lán)色錐體的高度，也與火焰?zhèn)鞑ニ俣群涂扇蓟旌蠚饬魉俣扔嘘P(guān)。如圖3—5—6，設(shè)錐體高度為h,噴管出口半徑為r，在錐休表面取一微元面，它在高度上的投影為dh，在徑向上的投影為dr。
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