提高热效率。
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（三）部分预混式燃烧特征

1. 部分预混式燃烧是指气体燃料和燃烧所需的部分空气在 喷出喷口前，在燃烧器中预先混合（一次空气系数一般为 0.5～0.6），在喷口外再和燃烧所需的其余二次空气逐步
所以在火焰锥体的内部，可燃气体混合物得到一定程度的
预热，这样在喷管中心线上流动的混合物的预热程度较其 他部分混合物高，所以在喷管中心线上应具有最大的火焰 传播速度。 (2)活化中心从火焰的反应区向火焰锥体的内部进行扩散， 这样在喷管中心轴线上所获得的活化中心亦较其他部分为 多，所以促使在中心轴线上的正常火焰传播速度为最大。
第一节 概述
气体的燃烧过程
扩散式燃烧火焰
部分预混式燃烧火焰 完全预混式燃烧火焰
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任何一种气体的燃烧过程基本上都包括以下三个阶段：1）可燃
气体与空气的混合；2）混合后的可燃气体的加热和着火；3）完成燃烧 化学反应。
三、同轴伴随流射流扩散燃烧特性
1.扩散燃烧火焰形状 气体可燃物及空气分别在管径 为R1的内管和管径为R2的外管

中作层流流动，内、外管系同
心的；

管径为R2的外管一方面可看为 供给空气的“炉膛”，另一方 面它限制了火焰向外扩散。
扩散燃烧火焰形状 1－空气过剩时；2－可燃气体过剩时
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玄定律)：
vH w cos
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三、火焰长度LB
LB z r 0 2 R w0 wR 3 uL
1. 当可燃气体混合物的流速及燃烧器管径越大时，则火焰
r2 w w0 1 R 2 wR

在管壁处r=R，混合物的流速w=wR。
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二、火焰传播速度

当火焰前沿在稳定不动的情况下，在火焰前沿某点处的 气体速度和火焰前沿移动的正常速度之间有如下关系(余

2. 同轴伴随流射流扩散燃烧：气体燃料和空气分别由环形喷管的内
管与外环管喷入燃烧室，形成同轴扩散射流。由于射流受到燃烧室容
器壁面的限制和周围空气流速的影响，为受限射流扩散火焰。

3. 逆向射流扩散燃烧：气体燃料和空气喷出的射流方向正好相反，
形成逆向喷流扩散火焰。
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长度LB越长；
2. 当可燃气体混合物的火焰传播速度越大时，则火焰长度 越短。
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四、燃烧器出口中心线上具有最大的火焰传播速度 (1)实际火焰燃烧过程中，火焰锋面不可能为一数学表面，

燃气与空气的混合是一种物理过程，需要消耗能量和一定的时间才能完
成。混合后的可燃气体只有加热到它的着火温度时才能进行燃烧反应；
着火以后，可燃气体的加热是靠其本身燃烧产生的热量而实现的。

影响气体燃料燃烧速度的主要矛盾不在燃烧反应本身，而在气体燃料与
空气的混合以及混合后的可燃气体的加热升温速度方面，可燃气体与空 气的混合与加热对整个燃烧过程起着更为重要的作用。
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第三节 气体燃料扩散式燃烧
扩散式燃烧主要特征 扩散式燃烧分类 同轴伴随流射流扩散燃烧特性
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2. 燃烧主要在扩散区进行，燃烧速度的大小主要取决于混合速度，为 实现完全燃烧则需要较大的燃烧空间。为了减小不完全燃烧热损失，
要求较大的过量空气系数，一般 为1.15~1.25。

3.由于燃气和空气在进入炉膛前不混合，所以无回火和爆炸的危险， 可将燃料和空气分别预热到较高的温度，以利于提高炉内温度水平，
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二、扩散式燃烧分类
按照气体燃料和空气供入燃烧室的不同方式，扩散式燃烧可以有以下三 种情况：

1. 自由射流扩散燃烧：气体燃料以射流形式由燃烧器喷入大空间的 空气中，形成自由射流火焰。
一、扩散式燃烧主要特征
（1）气体燃料扩散式燃烧所需的空气将从火焰的外界依靠扩
散的方式来供给，故火焰的形状和火焰的表面积大小不再 是取决于火焰传播的速度，而是取决于气体燃料和空气之 间的混合速度； （2）不同流动工况，混合过程不同：层流工况下，混合过程 是纯粹依靠分子热运动的分子扩散；而在湍流工况下，混 合过程主要依靠微团扰动的湍流扩散。
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3.紊流工况下扩散燃烧的火焰长度
在紊流流动工况下，扩散燃烧的火焰核心的长度同样随 气体流速及燃烧器管径的增加而增加，但其增加的程度 将比层流工况下为小。
2 wR 3 0.84 T 2 LB DT 9 10 pRe DT 不论气体的流动工况为层流或为紊流，在化学非均匀的扩 散燃烧过程中，其火焰的性质在很大程度上取决于气体的 空气动力特性和混合过程的物理因素，而火焰核心的长度 基本上与火焰传播的正常速度无关。
1）圆截面燃烧器：

空气和气体可燃物在单位时间内的流量与 wR2 成正比，得：
LB ~ qv D
2
Hale Waihona Puke 所以在圆截面喷燃器中，在一定的气体流量下，其火焰长度 与速度、管径无关。
2）隙缝型形喷口：

气体流量正比于wR2，则：
LB ~ qv R2 D
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式中的R2应理解为燃烧器喷口的宽度，m。
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第四节 气体燃料燃烧器
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在层流运动工况下，化学均匀的
可燃气体混合物的火焰形状（即
动力火炬的形状）如图所示。
预先将可燃气体燃料及空气均匀混 合后的可燃气体混合物送入燃烧器 内，并且在可燃气体混合物中的空 气含量足以保证可燃气体燃料的完 全燃烧。 可燃预混气的动力燃烧
动力燃烧火焰形状
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第二节 气体燃料预混式燃烧
流动速度分布规律 火焰传播速度
火焰长度LB
出口中心线上火焰传播速度 湍流火焰长度LB
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五、湍流火焰长度

湍流工况下化学均匀可燃气体混合物的火焰形状亦是圆 锥体形的，对于可燃气体混合物在湍流工况下火焰核心
的长度亦可用下式：
L
T B
wR vT
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混合并继续燃烧。

2. 它兼有扩散式燃烧和完全预混燃烧的特点，燃烧反应速 度很快，燃烧得以强化，火焰温度也提高了。有时也称为 半无焰燃烧。
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在锅炉设备中广泛采用扩散燃烧，保证火焰稳定； 同时利用人工的扰动和涡流的方法来加速可燃物和空气的 混合过程，强化燃烧。

3. 由于燃料和空气在燃烧前已均匀混合，所以有回火的危险，应严格
控制预热温度。为了防止回火和爆炸，燃烧器的燃烧功率不能太大。
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（二）扩散式燃烧特征

1. 扩散式燃烧时,由于燃料和空气在进入炉膛前没有预先混合，而是分 别送入炉膛后，一边混合，一边燃烧，燃烧速度较慢。其燃烧过程有 两个阶段，一是可燃气体和空气的混合阶段，二是化学反应阶段。