基本介紹
- 中文名：動力型燃燒
- 外文名：chemical kinetics-controlled-combustion
- 別名：化學反應動力控制型燃燒
- 學科：燃燒學
- 特點：化學反應速度對燃燒起決定性作用
- 強化措施：升高溫度
簡介,燃燒方式分類及動力燃燒,擴散燃燒,動力燃燒,實際套用,
簡介
反應速率取決於氣相中氧化劑分子的對流傳質速率，稱為擴散型燃燒過程。提高氣流速度、增加氧化劑濃度及增大對流傳質的因素，均可使擴散型的燃燒過程強化。當溫度較低時後,過程速率由化學反應速率決定，稱為動力型燃燒過程或稱反應控制過程，升高溫度為強化動力型燃燒的主要措施。
燃燒方式分類及動力燃燒
擴散燃燒
燃氣按擴散原理燃燒時，混合物的形成過程與燃燒過程在一個整體系統中同時進行。在燃氣與空氣剛剛接觸並形成一定組分的可燃混合物時，燃燒過程也立即發生。如果燃燒室的整個空間都處於高溫狀態，化學反應速度必然大大地超過混合物形成過程的速度，則整個燃燒過程的總速度決定於可燃混合物的形成速度。這樣，擴散燃燒的速度取決於氣體的動力因素和擴散因素，實際上與混合物的物理與動力特性無關。
燃氣擴散燃燒的優點之一是燃燒過程可以在很大的範圍內進行調節。雖然燃燒過程取決於混合物的形成特性及強度，用改變燃氣燃燒器系統結構的辦法或裝上調節部件甚易控制混合物的形成過程。這樣就可大大減小火焰的尺寸，或者相反，可使火焰的長度增長。
為了提高擴散燃燒過程的強度和得到較短的火焰，必須最大限度地提高混合物形成過程的強度。用下述方法可以達到這一目的：將燃氣與空氣分成細流、使空氣流旋轉、將燃氣濺以一定的角度引入空氣流、選擇最佳的燃氣與空氣速度以及人為地造成氣流的紊動等。採用上述提高混合物形成的強度，可以獲得不同尺寸和不同特性的火焰。隨著混合物形成的強度不斷提高，從火焰本身的特性來看，它已接近於動力火焰的性質。燃燒的擴散過程與動力過程相比有較好的穩定性。但是對於直徑較大的火孔，需要採用著火焰面的人工穩定器。
動力燃燒
另一種燃氣燃燒的方式是，燃燒器僅保證燃氣預混部分燃燒所需的空氣，餘下所需的部分空氣直接引向火焰。這時，動力區僅燃燒部分與一次空氣相混合的燃氣，餘下的一部分燃氣，被煙氣所稀釋，按擴散燃燒的原理，靠二次空氣中的氧繼續燃燒。大氣式燃燒器就是套用這種燃燒方法。用改變一次空氣係數的方法甚易調節有焰燃燒過程。如一次空氣係數減少到零，則過渡到單純的擴散燃燒；如一次空氣係數增加到1，則燃氣的燃燒就屬於動力型。
燃燒過程的所有階段(混合物的形成，預熱與燃燒)均在燃燒器與燃燒室內進行。燃氣燃燒器的主要任務是將燃氣與空氣引向燃燒室，形成混合物並穩定著火焰面，保證燃氣燃燒過程達到所需的強度，以及使煙氣中有毒氣體的濃度最小。
為了保證燃氣與空氣的混合，燃燒器應設有混合裝置。如燃燒按動力原理進行，則混合器是一個獨立的部件，在混合器中預混成均質的燃氣空氣混合物。如燃燒按擴散原理進行，則混合器僅是按一定的強度要求保證混合物形成的混合過程。混合過程本身完全在燃燒室中進行，或者一部分開始於燃燒器的出口處，而在燃燒室中完成。
實際套用
動力型燃燒室
動力型燃燒室現時主要是燃用煤油或與煤油很相近的燃料，它的燃燒強度很大，這樣空氣的初溫對加快著火前準備階段和擴大穩定負荷範圍就起著極其重要的作用。由於燃燒室內產生了局部循環區域，以使燒過的煙氣強有力地回到火炬根部，對保證很大的燃燒強度將起著更加重要的作用。動力型燃燒室中妥善組織的強力迴旋區域，占整個燃燒空間的很大一部分，從現有瓷料來看，迴旋區域的產生，是由於燃燒室前端煙氣一空氣氣流的強烈迴旋，或者是依靠特別的氣流式途風系統。在這兩種情況下，雖然火炬根部有幾個吸熱過程，但火炬根部仍能從火炬內部取得強大的熱源。
最後，在適當情況下，當把一次空氣途入著火前準備區域時，由於有放熱反應，以致該區域也可能有富餘的熱量。一次空氣的作用，井不限於是熱方面的物理性的作用，在放熱分解過程中，它也是純化學性的因素，它干預了碳氫化合物分子熱分解過程的進行機理，改變井加快了這一分解過程；顯然，其他的合氧分子(例如CO2和H20)也有這種作用。但空氣顯著不足(燃料太多)的迴旋區域(如果產生了的話)，只能是氣化過程的中心，該區域中所發生的局部氧化過程，不過是輔助性的初步的而已(例如火工類的煤氣發生過程)。
