燃烧作业第五章

1. 右图为不加力涡扇发动机燃烧室示意图。燃料和空气分别喷入燃烧室内，在燃烧室入口形成预混可燃气体实现预混燃烧。

请结合有关热自燃的理论分析： ①在高空和在地面上，着火条件有什么差异？ ②如果轴流风扇发生故障，着火条件有什么差异？

③如果燃料喷嘴故障，喷入的燃料没有均匀与空气混合，对着火会产生什么影响？

答：①高空相对地面，预混可燃气体的温度和压力较低，在其他条件相同的情况下，着火范围比较窄，不易燃烧。

②轴流风扇发生故障，进气量变少，燃料体积浓度变大，会使着火曲线所对应的温度升高、压力变大，燃料不易着火。当比例达到富燃料极限时，则燃料不会着火。

③ 喷嘴故障，燃料没有均匀与空气混合，部分燃料空气比大，另一部分空气燃料比小，将使着火变得困难。

2. 总结自燃的热理论和链锁理论的异同。

答：（1）相同点：在着火前都会经历一个缓慢氧化的过程，这个过程中都逐渐积累能量，使反应加速；都是一部分先着火，然后着火部分向未着火部分传播；

2）不同点：自燃的热理论着火与否取决于体系反应的释热与体系的散热之间的关系，释热大于散热则着火，反之不着火；而链锁反应体系着火与否，主要取决于该体系自由基的生成速度和销毁速度之间的关系，生成速度大于销毁速度则着火，反之不着火。

3. 综合考虑燃料和空气的混合均匀度、环境散热条件、化学反应条件、燃料品质和着火的时间因素，重新分析影响着火的因素和影响结果。

答：着火温度不是物性常数，着火温度是压力、速度、容器尺寸、混合比等因数的函数。

燃料与空气的混合程度均匀，可使燃料着火温度降低，并且燃烧充分。否则，会出现贫氧和富氧燃烧的现象，不利于燃料着火。

增大压力、增大环境温度、降低传热系数或减小散热面积都会使着火温度降低，着火提前。增大压力提高放映速率，放热强度增加，着火提前。改变环境散热条件，使之有利于热量积累，可使着火提前。

燃料品质提高，相同条件下放热速度增加，着火温度降低，着火提前。

4. 请用热理论解释教材图5-20中的点火曲线。

答：图5-20a，当s很小的时候，电极从初发的火焰带走大量的热量，使火焰不能传播，因此要点燃传播的火焰需要很高的能量当s小于熄火距离时不能点着；随着s的增大点火能减小，而后又上升，这是因为s变大之后，电火花向混合物散失更多的能量。

5. 有甲烷和空气的预混气体处于玻璃管容器中，，环境温度为300k，预混气体的初始温度也是300k，甲烷和空气的反应假设满足简单基元反应特征。在其它条件不变时，请根据点燃的零值边界梯度理论分析临界点燃温度的变化情况：

①甲烷和空气的混合浓度从恰当反应的化学计量比1（过量空气系数等于1）变为化学计量比为0.5（过量空气系数等于2）②环境温度从300k增加到600k ③ 点燃热源直径增加1倍。

答：① 临界点燃温度会升高，过量空气系数升高意味着空气是过量的，相同条件下，只有紧靠热物体的气体薄层中温度更高，反应更快，反应释热才足以补偿周围介质的散热，即温度更高时才有，因此临界点燃温度会升高；

临界点燃温度会降低，环境温度从300k增加到600k，由于环境与燃气有温差，会向燃气传热，则相同条件下，紧靠热物体的气体薄层中温度不太高时，反应释热就足以补偿周围介质的散热，即温度不太高时就有，因此临界点燃温度会降低；

临界点燃温度会降低，点燃热源直径增加1倍，则由于热物体周围的高温可燃气体薄层的体积增加了，相同条件下反应释热更多，更容易补偿向周围介质的散热，更容易满足，因此临界点燃温度会降低。