PDF《燃烧学实验指导书》

燃烧学实验指导书 上海交通大学机械与动力工程学院 基础与教学实验中心 燃烧学实验 目录实验原理系统图、实验仪器仪表型号规格及燃料物理化学性质……………2 实验一 Bensun火焰及Smithell法火焰分离…3 实验二 预混火焰稳定浓度界限测定…4 实验三 气体燃料的射流燃烧、火焰长度及火焰温度的测定………………6 实验四 静压法气体燃料火焰传播速度测定…8 实验五 本生灯法层流火焰传播速度的测定…11 实验六 水煤浆滴的燃烧实验…13 燃烧喷管及石英玻璃管说明 燃烧喷管共

4 根,分别标记为: I 号长喷管 ― 细的长喷管 II 号长喷管 ― 粗的长喷管 I 号短喷管 ― 细的短喷管 II 号短喷管 ― 粗的短喷管 石英玻璃套管共

3 个,分别标记为: I 号玻璃管 ― 最细的石英玻璃管 II 号玻璃管 ― 中间的石英玻璃管 III 号玻璃管 ― 最粗的石英玻璃管 燃烧学实验注意事项 1.

实验台上的玻璃管须轻拿轻放,用完后横放在实验台里侧,以防坠落. 2.燃烧火焰的温度很高,切勿用手或身体接触火焰及有关器件. 3.燃烧完后的喷嘴口、水平石英管的温度仍很高,勿碰触,以防烫伤. 4.在更换燃烧管时,手应握在下端,尽量远离喷嘴口.

1 上海交通大学机械与动力工程学院基础与教学实验中心 试验用仪器仪表型号规格 名称型号规格 生产厂家 浮子式流量计(燃气) LZB-4F 常州热工仪表总厂 浮子式流量计(空气) LZJ-10 常州热工仪表总厂 空气稳压定值器 QGD-101 广东肇庆恒星仪表气动元件厂 空气压力表 膜合压力表(2.5级) 上海仪川仪表厂 空气压缩机 NCSE-150 上海龙海力霸通用机械有限公司 点火枪 红日牌 上海浦东强盛日用电器厂 数字式温度计 XMT-1100 上海大华仪表厂 石英玻璃管 内径12.7mm 上海泰恒科学仪器有限公司 液化石油气罐 ISP-15 上海国泰液化气设备服务公司 简易测高仪 / 自制 数码摄相机 DCR-TRV40E SONY 燃气的物理化学性质 燃料 主要成 分 相对分子质量 液态密度 (kg/L) 沸点 (℃) 理论空气量 kg/kg kmol/kg 液化石油气 (LPG) C3H8

44 0.54 -42.1 15.8 0.541 自燃温度 (℃) 闪点 (℃) 燃料低热值 (MJ/kg) 汽化潜热 (kJ/kg) 混合气热值 (kJ/m3 ) 辛烷值 RON MON

504 -73.3 46.39

426 3490 96-111 89-96

2 燃烧学实验 实验一 Bensun 火焰及 Smithell 法火焰分离

一、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.

二、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,外锥为淡黄色的扩散火焰.同时能观察到火焰的顶部圆形 效应、壁面淬熄效应(死区)及火焰外悬效应.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Smithell火焰分离现象如图1所示.

三、试验设备与燃料 小型空压机、稳压筒,Bensun火焰试验系统,I号长喷管,I号玻璃管,点火器. 燃料:液化石油气.

四、试验步骤 1. 按试验原理系统图,检查并连接好各管路,装上I号长喷管,并套上I号玻璃管. 2. 开启空气总阀和燃气总阀. 3. 打开预混空气调节阀,使预混空气流量为一合适值,然后打开燃气调节阀,至合适 流量后,用点火器在喷管出口处点火,点燃后,再调节空气和燃气流量,使管口形成稳 定的Bensun火焰. 4.,观察Bensun火焰的各种现象、火焰颜色及火焰形状的变化. 5. 火焰内外锥分离:调节预混空气流量,使内焰稍有黄尖时,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. 6. 先关闭燃气和空气调节阀,再关闭空气总阀和燃气总阀,整理试验现场.

五、数据处理 分别记录形成稳定的Bensun火焰及Smithell法火焰分离时的燃气和空气的压力、流量 值.记录环境压力和温度.

六、思考题 1.本生灯火焰的内外锥各是什么火焰?为什么?在什么情况下外锥比较明显? 2.火焰分离时,为什么锥间距离过大,外锥会被吹脱?

3 上海交通大学机械与动力工程学院基础与教学实验中心 实验二 预混火焰稳定浓度界限测定

一、目的: 观测预混火焰的回火和吹脱现象,测定预混合火焰的稳定浓度界限.

二、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 绘制得到火焰稳定性曲线.

三、试验设备与燃料 试验设备:小型空压机、稳压筒, Bensun火焰试验系统,冷却水系统,II号 长喷管,有机玻璃挡风罩,点火器. 燃料:液化石油气.

四、试验步骤 1. 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;

2. 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;

3. 开启空气总阀和燃气总阀. 4. 打开预混空气调节阀,使预混空气流量为一合适值,然后打开燃气调节阀,至合适 流量后,用点火器在喷管出口处点火,点燃后,再调节空气和燃气流量,使管口形成稳 定的Bensun火焰.保持燃气流量不变,缓慢调节预混空气流量,测定火焰回火、圆锥、 吹脱和发烟时的燃气和空气参数.回火的贫富燃料线以管口形成平面火焰为界,发烟线 以内锥刚刚出现黄尖为界.将出现上述现象时的燃气和空气压力及流量记录于表一中. 5.改变燃气流量,重复上面的测量.做3- 5组数据. 6. 先关闭燃气和空气调节阀,再关闭空气总阀和燃气总阀,整理试验现场.

五、数据处理 1.根据理想气体状态方程式(等温),将燃气和空气的测量流量换算成相同压力(如0.1MPa)下的流量值. 2.根据换算流量值计算各种情况下的空气/燃料比. 3.以空/燃比为纵坐标,输入燃气量为横坐标,绘制火焰稳定性曲线(稳定燃烧线、回 火线、吹脱线及发烟线).

4 燃烧学实验 表一 层流火焰稳定性的测定 燃料:石油液化气 喷管出口面积: 室温: 当地大气压: 单位:压力―kPa 流量―L/h 序号黄尖 回火 圆锥火焰 吹脱 燃气 空气 燃气 空气 燃气 空气 燃气 空气 压力 流量 压力 流量 压力 流量 压力 流量 压力 流量 压力 流量 压力 流量 压力 流量

1 2

3 4

5 6

7 8

六、思考题 1.在怎样的空燃比下,点火比较容易,为什么? 2.确定回火的浓度界限时,应该怎样调节空气和燃气流量?为什么?

5 上海交通大学机械与动........