几何特征 4.3火焰的基本特征{析热特征(吸热规律) 辐射特征 火焰(火炬)定义:炽热的正在燃烧的气流流股。 特点:①温度比周围炉气高 ②有明亮轮廓的外形。 ③是炉气的一部分。 工程计算处理方法:①分别研究火焰和炉气的作用。 ②将火焰和炉气作为具有某种平均温度的炉气。 火焰的张角 火焰的几何特征{火焰的形状 火焰的长度 08010012014010u8022020Y/Do 离喷嘴出日轴向距离x/Do 图2-5火焰边界图(天然气自由火焰,喷口直径Do,v≈200m/s) 1—气体动力学边界;2—燃烧区边界(按=2%计);3-燃烧火焰化学当量浓度 区域边界(按n=1计);4—没有燃烧时天然气射流和空气混合化学当量浓度区域 边界;Ⅰ及L一没有燃烧及燃烧火焰化学当量长度+L火焰全长
几何特征 4.3 火焰的基本特征 析热特征（吸热规律） 辐射特征 火焰（火炬）定义：炽热的正在燃烧的气流流股。 特点：①温度比周围炉气高。 ②有明亮轮廓的外形。 ③是炉气的一部分。 工程计算处理方法：①分别研究火焰和炉气的作用。 ②将火焰和炉气作为具有某种平均温度的炉气。 火焰的张角 ⚫ 火焰的几何特征 火焰的形状 火焰的长度
张角:由几个关系来说明:α(冷等温自由射流)<α(实际火焰) a(无旋射流) a(旋流火焰) 形状(由边界面确定):流速和空气消耗系数 枣核状和空心截头锥状 可见火焰长度(肉眼观察)(定义之一:不完全 燃烧程度q=1%-2%处) 长度:三种指标〈火焰的化学当量长度La(轴线上空气消耗系数n 1时的位置) 实际火焰长度L
张角：由几个关系来说明： α（冷等温自由射流）＜α（实际火焰） α（无旋射流） ＜α（旋流火焰） 形状（由边界面确定）：流速和空气消耗系数 枣核状和空心截头锥状 可见火焰长度（肉眼观察）（定义之一：不完全 燃烧程度 qh＝1%－2%处） 长度：三种指标 火焰的化学当量长度 Lst（轴线上空气消耗系数 n ＝1 时的位置） 实际火焰长度 Lf
●火焰的析热特征(析热规律) 析热规律之一:9=(1-x) qn离烧嘴出口ⅹ处燃料不完全燃烧百分数; 在火焰开始端燃料不完全燃烧的热量占燃料化学热的百分数 火焰长度(即燃烧带长度,从喷嘴出口至q=0处的长度; P一一指数,代表燃烧速度的特性,P值越大表明燃烧进行得愈快。 0.2 0,20.40.60.81.0 fO 图2-6火焰的析热规律 析热规律之二:=1-ex(-ax) 燃尽程度φ=1-qn x一一沿火焰轴线的距离m a-一经验数据m-b b-当qn=1%时,b=1;当qn=2%时,b
⚫ 火焰的析热特征（析热规律） 析热规律之一： p h f h L x q q (1 ) 0 0 = − h q _____离烧嘴出口 x 处燃料不完全燃烧百分数； qh0 _______在火焰开始端燃料不完全燃烧的热量占燃料化学热的百分数； Lf 0 ――火焰长度（即燃烧带长度，从喷嘴出口至 h q ＝0 处的长度）； P－－指数，代表燃烧速度的特性，P 值越大表明燃烧进行得愈快。 析热规律之二： 1 exp( ) b = − −ax ――燃尽程度 =1− qh x――沿火焰轴线的距离 m a――经验数据 b m − b――当 qh =1% 时，b＝1；当 qh = 2% 时，b＝2
火焰的发射率(黑度) ●火焰的辐射特征火焰温度 火焰的辐射热流密度 火焰的发射率(黑度) 提高火焰发射率的主要途径: 火焰增碳(重油加入,碳氢化物含量↑热裂解小炭粒浓度↑e↑) 增加火焰中的小炭粒的浓度 火焰自动增碳「焦炉煤气预热1100以上热裂解小炭粒浓度↑e↑ 使火焰中局部空气不足热裂解小炭粒浓度↑e↑ 火焰中增碳 辉焰 火焰中无炭粒 暗焰 曾华 相对距离 图27沿火焰轴线方向小炭粒浓度变化
火焰的发射率（黑度） ⚫ 火焰的辐射特征 火焰温度 火焰的辐射热流密度 火焰的发射率（黑度） 提高火焰发射率的主要途径： 火焰增碳（重油加入，碳氢化物含量↑ 热裂解 小炭粒浓度↑ε↑） 增加火焰中的小炭粒的浓度 ， 火焰自动增碳 焦炉煤气预热 1100℃以上热裂解 小炭粒浓度↑ ε↑ 使火焰中局部空气不足热裂解 小炭粒浓度↑ ε↑ 火焰中增碳 辉焰 火焰中无炭粒 暗焰
33×10 0 离开烧嘴的距离/rm 图2-8当加入不同量燃料油对焦炉煤气进行增碳后火焰总辐射热 流密度(A)及总发射率(B)随距离的变化情况 1-100%油;2-40%油,60%焦炉煤气;3-20%油,80%焦炉煤气;4-100%焦炉煤气