基本介紹
- 中文名：淬熄
- 外文名：Quenching
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簡介
淬熄也叫熄火，是指因傳熱、膨脹功將足夠的能量或活化能分子從燃燒區域移開的現象。火焰淬熄對火焰傳播過程有很大的影響。火焰在狹縫或狹小的通道中傳播時，如果狹縫的間距或通道直徑足夠小，火焰在其中傳播一段距離後便會自動熄滅。其中內燃機在運行過程中發生火焰淬熄會導致HC排放增加。
淬熄的基本原理
阻火器是由許多細小通道或孔隙組成的，當火焰進入這些細小通道後,就形成許多細小的火焰流。這些細小的火焰流在狹縫中運動一段距離之後就會熄滅,稱之為淬熄。一般認為阻火器結構能使火焰淬熄有兩種理論，一種是熱理論，另一種是連鎖反應理論。
熱理論冷壁效應
熱理論冷壁效應,當火焰進入阻火器結構時熱損失突然增大,由於阻火器結構的傳熱面積大，火焰經過通道壁時產生大量的熱損失,溫度下降，達到一定程度火焰可以熄滅。此理論認為燃燒所需要的必要條件之一是火焰的溫度要高於其淬熄溫度。若溫度低於其淬熄溫度,燃燒就會停止。基於這一原理，只要將火焰溫度降到淬熄溫度以下，就可以阻止火焰的蔓延。當火焰進入阻火器結構的細小通道時會被細分成許多細小火焰。在設計阻火器結構時要儘可能擴大細小火焰和通道壁的接觸面積，提高熱傳導率,使火焰的熱損失儘可能地大，從而使火焰溫度儘快下降到其淬熄溫度以下，火焰淬熄。
連鎖反應理論器壁效應
連鎖反應理論器壁效應,根據燃燒與爆炸連鎖反應理論，認為燃燒與爆炸現象不是分子間直接作用的結果，而是在外來能源熱能、輻射能、電能、化學能等的激發下，使分子鍵受到破壞,產生活性自由基，化學反應是靠這些自由基進行的，這些自由基壽命短促但是很活潑。自由基與另一分子作用的結果除了生成物之外，還能產生新的自由基，再繼續與其它分子發生反應。這些新的自由基反覆地產生，又消耗又生成,如此循環，形成穩定的燃燒。由此可知易燃混合氣體自行燃燒在開始燃燒後，沒有外界能源的作用的條件是新產生的自由基數等於或大於消失的自由基數。一旦火焰進入阻火器結構之以後，由於自由基與通道壁的碰撞幾率增大，因而與壁面發生碰撞而銷毀的自由基數量變多，參加反應的自由基減少。當阻火器狹縫結構通道間距減小到一定程度時，自由基與通道壁面的碰撞作用達到一定值,新產生的自由基數開始小於消失的自由基數時，火焰開始熄滅。
這兩種理論都有一定的正確性，在實際作用過程中它們應該是相互作用的。一旦火焰進入狹縫之後，壁面中斷開始起作用，壁面熱傳導也開始起作用,壁面熱傳導使得火焰的溫度下降，從而使得火焰產生新自由基的能力下降，使得火焰更容易淬熄。多數學者認為熱理論是發生淬熄的主要原因，但也有人認為邊鎖反應理論較為接近實際。
壁面淬熄
在燃燒學中，壁面淬熄是火焰與壁面的相互作用中一個十分重要的現象。這一現象對諸如火焰的駐定與吹熄、內燃機的點火、燃燒過程的最佳化、降低未燃碳氫化合物排放等燃燒學中關注的問題均有一定的影響。所謂壁面淬熄，是指火焰無法傳播到固體壁面附近一定距離內的現象。
淬熄的原因
造成這一現象的原因：一方面是因為固壁對火焰來說是冷源，系統的熱耗過大使得反應無法進行；另一方面是因為影響反應的自由基在接觸壁面後會銷毀。壁面淬熄作用的機理是比較複雜的，很難用簡單的一維的方法去近似處理。淬熄距離的測量是壁面淬熄研究中的另一個重要問題。從測量方法上來說，都是通過測量火焰照片中發光區邊緣與壁面的距離，來測定淬熄距離。Daniel觀察了一個內燃機中的火焰淬熄現象。Bellenoue等通過直接拍攝近壁面的火焰位置來測量平行於和垂直於單壁壁面的甲烷預混火焰淬熄距離。Enomoto也採用直接拍攝的方法測量燃燒管中火焰的淬熄距離。然而，對單壁面淬熄距離，特別是實際發動機燃燒室中淬熄距離的測量仍然是一項較困難的工作。
淬熄距離研究特點
對於壁面淬熄距離的研究有以下特點：
（1）多從能量守恆的角度入手，即淬熄區域向壁面的耗散熱應不小於從火焰面傳遞來的熱。
（2）研究的對象多為平行於兩平板之間的火焰、平行或垂直於單壁面的火焰以及圓內的火焰。這些火焰都可以視為理想的平面火焰，其火焰結構本身對淬熄距離並無影響或者影響可以忽略不計。
