燃烧学实验指导书Word下载.docx
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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。
定值器压力
#1台
#2台
#3台
#4台
#5台
#6台
预混空气（kPa）
13
12
20
射流空气（MPa）
0.12
0.11
0.135
0.16
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
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
实验一Bensun火焰及Smithell法火焰分离
一、目的：
1.观察Bensun火焰的圆顶效应、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（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.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。
五、数据处理
记录形成稳定的Bensun火焰及Smithell火焰分离现象时的燃气和空气压力、流量值。
记录实验台号、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？
实验二预混火焰稳定浓度界限测定
观测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。
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（回火线）。
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。
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。
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。
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.以气/燃比为纵坐标，输入燃气量为横坐标，绘制火焰稳定性曲线（回火线、吹脱线及发烟线）。
表一层流火焰稳定性的测定
石油液化气实验台号：
室温：
当地大气压：
单位：
压力：
kPa流量：
L/h
序号
黄尖
圆锥火焰
回火
吹脱
燃气
空气
压力
流量
1
2
3
4
5
6
7
8
1.在怎样的气燃比下，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？
实验三气体燃料的射流燃烧、火焰长度及火焰温度的测定
一、目的
1.比较射流扩散燃烧与预混合燃烧的异同。
2.测定射流火焰的温度分布。
3.观察贝克-舒曼（Burk-Schumann）火焰现象。
4.测定层流扩散火焰长度与雷诺数Re的关系曲线。
气体燃料的射流燃烧是一种常见的燃烧方式，燃料和氧化剂都是气相的扩散火焰。
与预混火焰不同的是：
射流扩散火焰燃料和氧化剂不预先混合，而是边混合边燃烧（扩散），因而燃烧速度取决于燃料和氧化剂的混合速度，它是扩散控制的燃烧现象。
射流扩散火焰可以由本生灯试验系统关闭一次空气而得到，一般说扩散火焰颜色发黄，比预混火焰更明亮，更长。
没有管内回火，燃料较富时易产生炭烟。
纵向受限同轴射流扩散火焰是研究和应用较多的一种火焰。
将一根细管放在一粗管（玻璃管）内部，使两管同心，燃料和氧化剂分别从两管通过。
在管口点燃。
调整燃料和氧化剂流量可以得到贝克-舒曼火焰。
当燃料低速从喷嘴口流出，在管口点燃，可以得到层流扩散火焰。
层流扩散火焰长度h与燃气容积流量qv成正比。
本试验装置可以验证这一关系（实验中用自制的简易测高仪或直尺测量火焰高度）。
火焰的温度分布是火焰研究的重要内容。
本实验中用铂-老铂热电偶测定射流火焰的温度分布，并以数字温度表显示。
三、试验设备
1.小型空气压缩机、稳压筒，射流扩散火焰试验系统
2.自制简易测高仪、坐标架，直尺。
3.热电偶，数字温度表
4.I号及II号短喷管，II号及III号石英玻璃套管
2.接通数字温度表进行预热，预热时间约半小时。
3.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。
4.按试验原理系统图，检查并连接好各管路，安装好II号短喷管（喷口内径7.32mm）。
5.打开空气（
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