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工业天然气烧嘴能稳定燃烧的原理

  工业天然气烧嘴需要达到稳定的燃烧作用,在制作之初要根据燃气燃烧火焰的传达特性进行设计。所谓的火焰传达稳定特性就是可燃气体在烧嘴内燃烧时先部分着火,然后点着部分未燃的气体,并将发生的这部分热量传输到接近气体,使其继续燃烧。

  想要烧嘴获得稳定的燃烧,需要了解烧嘴工作过程中的火焰燃烧传达理论。一个正在传达的火焰,实践上是化学反应波在气体中的运动。要了解这一复杂问题,需要流体力学、工程热力学、传热传质学、物理化学等方面的常识,能够说研究火焰传达是以上诸学科中有关理论的详细综合应用。

  在可燃混合物中放入燃烧源燃烧时,发生部分燃烧反应而构成点源火焰。因为反应开释的热量和生成的自由基等活性中心向四周分散传输,使紧挨着的一层未燃气体着火、燃烧,构成一层新的火焰。反应依次往外扩张,构成瞬时的球形火焰面。未燃气体与已燃气体之间的分界面即为火焰峰面,或称火焰面。

  如取一根水平管子,一端封住,另一端敞开,并设有燃烧装置,管内充满可燃混合气。燃烧时,能够观察到靠近燃烧热源处的可燃气体先着火,构成一燃烧的火焰面。此火焰面以一定的速度向为燃方面移动,直到另一端,把全部可燃混合气烧尽。这种情况下的火焰与在停止可燃气体中向周围传达有所不同。因为管壁的冲突和向外的热量丢失,轴心线上的传达速度要比管壁处大。气体的黏性使火焰面略呈抛物线形状,而不是彻底对称的火焰堆。冷热气体发生的浮力又使抛物面变形,成为向前推动的倾斜的弯曲焰面。

  实践燃烧装置中,可燃混合气不是停止,而是连续活动的。若可燃混合气在一管内活动,其速度是均匀分布的,点着后可构成一平坦的火焰锋面。

  平坦的火焰面只能在停止气体或层流活动状态下观察到。在紊流活动时,火焰面变得紊乱和曲折,构成火焰的紊流传达。层流火焰传达是火焰传达理论的基础,传达速度又是可燃混合物的基本物性,原理也较简单。