燃烧学实验报告.docx

实验一 Bensun 火焰及 Smithell 法火焰分离所属课程：《燃烧学》 实验人：陆寅骅 实验日期：2015 年5月13 日1. 实验目的1. 观察Bensun火焰的圈顶效应、壁面淬熄效应及火焰外凸效应；燃料浓度对火 焰颜色的影响；气流速度对火焰形状的影响等各种火焰现象2. 了解本生灯火焰内外锥分离的原理和方法2.实验仪器及器材名称型号规格生产厂家空气压缩机BX-2025福建巨霸机械有限公司丙烷气罐及丙烷气MST2.2L江苏民生高压容器制造有限公 司玻璃转子流量计（空气）LZB-6上海天川仪表厂玻璃转子流量计（燃气）LZB-3WB上海天川仪表厂空气及燃气压力表ZB-Y-60上海正保仪表厂空气压力定值器AR-2000浙江三正气动有限公司本生灯喷口内径11.2mm上海长玻玻璃仪器有限公司石英玻璃管内径9.2mm上海长波玻璃仪器有限公司点火枪BDP-250韩国大陆制罐数码相机D5000NIKON3.实验原理 预混合燃烧即动力燃烧，其机理是燃气与燃烧所需的部分空气进行预先混合，燃烧过程在动 力区进行，形成的火焰称之为Bensun火焰当燃料和空气流量调节到化学当量比时，本实验 台上即能出现稳定的Bensun火焰，其内锥为蓝绿色的预混火焰（内锥表面呈白色），外锥为淡 黄色的扩散火焰。

同时能观察到火焰的圆形顶点效应、壁面淬熄效应及火焰外凸效应改变 可燃气的混合比，可以观察到火焰颜色的变化当空气浓度较低时，扩散火焰占主要部分 反应不完全炭颗粒被析出，火焰呈黄色；空气浓度增大后变成预混火焰，反应温度高，完全 燃烧，火焰呈蓝色富燃料的Bensun火焰可以用Smithell分离法进行内外锥分离Bensun火 焰及Smithel l火焰分离现象如图1所示4. 实验步骤1. 开启排风扇，保持室内通风，防止燃气泄漏造成对人员的危害2. 开启空压机，使空压机上压力表达到0.4MPa保证储气罐有足够的空气量3. 按实验原理系统图，检查并连接好各管路，装上I号长喷管（内径7.18mm）,并套上支撑环 架及I号玻璃管4. 打开空气（进气）总阀，按要求设定预混空气定值器压力（定值器已预先调整好，勿需学生 调整）开启液化石油气开关阀，使燃气管充满石油气，然后打开燃气（进气）总阀5. 缓慢打开预混空气调节阀，使空气流量指示在150L/h左右再打开燃气调节阀，使燃气 流量指示在6~7L/h左右，用点火器在喷管出口点火6•调节空气流量，观察不同空燃比时火焰颜色及形状的变化待管口形成稳定的Bensun火 焰时（空气流量约275L/h左右），记录燃气和空气压力、流量值。

7. 火焰内外锥分离：调节空气流量（约150L/h左右），使火焰内锥出现黄尖，托起支撑环架， 使玻璃外管升高，当外管口超过内管口时，火焰便移到外管口上；外管再升到一定距离，外 锥仍留在外管口处，而内锥移至内管口燃烧，从而实现了火焰分离；玻璃外管继续升高，外 锥被吹脱记录燃气和空气压力、流量值8. 关闭燃气和空气阀门，整理试验现场5. 数据记录与处理火焰形式丙烷流量空气流量扩散火焰400ml/min10L/h预混火焰（黄尖）400ml/min40L/h纯预混火焰400ml/min100L/h6. 实验结果在丙烷流量不变的条件下，空气流量的变化会使火焰形式发生改变实验二 本生灯法层流火焰传播速度的测定所属课程：《燃烧学》 实验人：陆寅骅实验日期：2015 年5月15 日1. 实验目的1. 巩固火焰传播速度的概念，掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法2. 测定液化石油气的层流火焰传播速度3. 掌握不同的气/燃比对火焰传播速度的影响，测定出不同燃料百分数下火焰传播速度的变 化曲线2. 实验仪器及器材名称型号规格生产厂家空气压缩机BX-2025福建巨霸机械有限公司丙烷气罐及丙烷气MS-12.2L江苏民生咼压容器制造有限公 司玻璃转子流量计（空气）LZB-6上海天川仪表厂玻璃转子流量计（燃气）LZB-3WB上海天川仪表厂空气及燃气压力表ZB-Y-60上海正保仪表厂空气压力定值器AR-2000浙江三正气动有限公司本生灯喷口内径11.2mm上海长玻玻璃仪器有限公司石英玻璃管内径9.2mm上海长波玻璃仪器有限公司点火枪BDP-250韩国大陆制罐数码相机D5000NIKON3. 实验原理 层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。

测量火焰传播速度的方法很多本试验装置是用 动力法即本生灯法进行测定正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合 气的运动速度在稳定的Bensun火焰中，内锥面是层流预混火焰前沿面在此面上某一点P 处，混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡，这样才 能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度（图7），即 U0=ussina （1）式中：us—混合气的流速（cm/s）； a 一火焰锥角之半或吗=318务： （2）rVr2+^2式中：qv—混合气的体积流量（L/s）； h —火焰内锥高度（cm）；厂一喷口半径（cm） 火焰咼度h,可由自制简易测咼仪测出4. 实验步骤1. 开启排风扇，保持室内通风，防止燃气泄漏造成对人员的危害2. 启动压缩空气泵，直至压气机停止工作，保证储气罐有足够的空气量3. 按试验原理系统图，检查并连接好各管路，装上II号长喷管及冷却器（出口直径10.0mm）, 接通循环冷却水；罩上有机玻璃挡风罩，稍开冷却水阀，确保冷却器中有少量水流过4 . 调整自制简易测高仪，使测高仪的不锈钢箭头对准火焰内锥5. 打开空气（进气）总阀，按要求设定预混空气定值器压力（定值器已预先调整好，勿需学生 调整）。

开启液化石油气开关阀，使燃气管充满石油气，然后打开燃气（进气）总阀6. 缓慢打开预混空气调节阀，使空气流量指示在150L/h左右再打开燃气调节阀，使燃气 流量指示在3.8L/h左右，用点火器在喷管出口点火7. 根据液化石油气火焰的稳定性曲线，预先估计制得各种混合比所需的空气和燃料流量， 以避免燃料百分比数过于接近而影响曲线的绘图8. 缓慢调节空气和燃气流量，当火焰稳定后，用测高仪测得火焰内锥高度 测量状况不少于6种，为减少测量误差，对每种情况最好测三次，然后取平均值5. 实验数据记录序号燃气测量值空气测量值折算流量总流量qv（ml/s）燃气体 积 百分数气体流速 Us （cm/s）火焰速度% （cm/s）a( °)压力(bar)流量 (ml/ min)压力(bar)流量(L/h)燃气(ml/s)空气(ml/s)1231029010.335060.3317.12%319.9372.7013.13222502708.3338.8947.2217.64%250.4167.5215.6432410216013.6788.89102.5613.33%543.87109.6711.636.数据处理7.实验结果实验三 预混火焰稳定浓度界限测定所属课程：《燃烧学》 实验人：陆寅骅 实验日期：2015 年5月20 日1. 实验目的观察预混火焰的回火和吹脱等现象，测定预混火焰的稳定浓度界限。

2.实验仪器及器材名称型号规格生产厂家空气压缩机BX-2025福建巨霸机械有限公司丙烷气罐及丙烷气MST2.2L江苏民生高压容器制造有限公 司玻璃转子流量计（空气）LZB-6上海天川仪表厂玻璃转子流量计（燃气）LZB-3WB上海天川仪表厂空气及燃气压力表ZB-Y-60上海正保仪表厂空气压力定值器AR-2000浙江三正气动有限公司本生灯喷口内径11.2mm上海长玻玻璃仪器有限公司石英玻璃管内径9.2mm上海长波玻璃仪器有限公司点火枪BDP-250韩国大陆制罐数码相机D5000NIKON3.实验原理火焰稳定性是气体燃料燃烧的重要特性，在不同的空气/燃料比时，火焰会出现冒烟、回 火和吹脱现象本试验装置可以定量地测定燃料浓度对火焰传播稳定性的影响，从而绘制得4.实验步骤1. 开启排风扇，保持室内通风，防止燃气泄漏造成对人员的危害2. 启动压缩空气泵，直至压气机停止工作，保证储气罐有足够的空气量3.按试验原理系统图，检查并连接好各管路，装上II号长喷管及冷却器（出口直径10.0mm）, 接通循环冷却水；罩上有机玻璃挡风罩，稍开冷却水阀，确保冷却器中有少量水流过4. 打开空气（进气）总阀，按要求设定预混空气定值器压力（定值器已预先调整好，勿需学生 调整）。

开启液化石油气开关阀，使燃气管充满石油气，然后打开燃气（进气）总阀5. 缓慢打开预混空气调节阀，使空气流量指示在150L/h左右再打开燃气调节阀，使燃气 流量指示在3.8L/h左右，用点火器在喷管出口点火6. 调节（增加）空气流量，使火焰内锥出现黄尖，记录火焰发烟时的燃气和空气参数再增加空气流量，使管口形成稳定的Bensun火焰，记录圆锥火焰的燃气和空气参数然后缓慢调小 空气流量，待形成平面火焰时，记录燃气和空气参数管口形成平面火焰为回火的贫富燃料 线界限缓慢增加空气流量，待火焰被吹脱时，记录燃气和空气参数上述各种现象时的燃 气和空气压力及流量记录于表一中7. 在3.8〜5.2L/h之间，再选2〜4个不同燃气流量点，重复6•中的实验内容8. 关闭燃气和空气阀门，整理试验现场5. 实验数据记录序号黄尖预混火焰回火吹脱燃气空气燃气空气燃气空气燃气空气流量(L/h)流量(L/h)流量(L/h)流量(L/h)113.230241409309502186019.21009201210032410013.25022.82004301506. 数据处理气/燃比黄尖预混火焰回火吹脱2.275.83.3.335.563.335.212.228.334.173.798.7757. 实验结果实验四 静压法气体燃料火焰传播速度测定所属课程：《燃烧学》 实验人：陆寅骅 实验日期：2015年5月22日1. 实验目的 火焰传播速度（即燃烧速度）是气体燃料燃烧的重要特性之一，它不仅对火焰的稳定性和燃 气互换性有很大的影响，而且对燃烧方法的选择、燃烧器设计和燃气的安全使用也有实际意 义。

通过本次试验，要求学生熟悉静压法（管子法）测定火焰传播速度（单位时间内在单位火焰 面积上所燃烧的可燃混合物的体积）的方法了解火焰传播速度/0、火焰行进速度Up和来流。