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哈工大燃烧学04燃烧物理学基础.ppt

哈工大燃烧学04燃烧物理学基础.ppt

上传者: zhouck1999 2017-09-08 评分 5 0 112 15 509 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《哈工大燃烧学04燃烧物理学基础ppt》,可适用于工程科技领域,主题内容包含哈尔滨工业大学燃烧工程研究所燃烧学哈尔滨工业大学燃烧工程研究所邱朋华哈尔滨工业大学燃烧工程研究所第章燃烧物理学基础哈尔滨工业大学燃烧工程研究所引言哈符等。

哈尔滨工业大学燃烧工程研究所燃烧学哈尔滨工业大学燃烧工程研究所邱朋华哈尔滨工业大学燃烧工程研究所第章燃烧物理学基础哈尔滨工业大学燃烧工程研究所引言哈尔滨工业大学燃烧工程研究所燃烧物理学涉及的内容输运定律多组分气体基本参数的定义射流理论直流自由射流旋转射流气固多相流理论哈尔滨工业大学燃烧工程研究所多组气体基本参量哈尔滨工业大学燃烧工程研究所一、密度质量密度如果气体中共有N种组分每一种组分用来表示那么P点处组分的质量密度为:哈尔滨工业大学燃烧工程研究所一、密度组分的质量相对浓度或称为质量百分比浓度哈尔滨工业大学燃烧工程研究所一、密度多组分气体中组分的摩尔相对浓度或者说是摩尔百分比浓度哈尔滨工业大学燃烧工程研究所一、密度还可以得到哈尔滨工业大学燃烧工程研究所一、密度如果多组分气体各组的分子量相差不多或者其中一组分的浓度大大大于其他所有组分的浓度哈尔滨工业大学燃烧工程研究所二、扩散定律假定有一种静止的等温度流体B从它的一边渗入另一种流体A而在另一边将流体A渗出。在B中不同的层上A的浓度不同。由于浓度差存在将产生扩散。在单位时间内、单位面积上流体A扩散造成的物质流与在B中流体A的浓度梯度成正比即:哈尔滨工业大学燃烧工程研究所二、扩散定律在考虑两种组分以上的多组分混合物的扩散问题时常常把考虑的组分当作一种组分而把组分以外的所有组分作为另一种组分这样近似地处理为双组分扩散问题那么扩散方程可以写为:哈尔滨工业大学燃烧工程研究所二、扩散定律假定把混合物看作理想气体还可以把扩散方程表示成分压力梯度或质量百分数的形式即:哈尔滨工业大学燃烧工程研究所二、扩散定律也可以把扩散方程表示为马克斯韦尔斯蒂芬(MaxwellStefan)的形式哈尔滨工业大学燃烧工程研究所二、扩散定律在多组分混合物中通过一个微元表面各组分扩散的物质流之和为零哈尔滨工业大学燃烧工程研究所二、扩散定律多组分气体的导热问题不同于单组分气体的导热定律所描述的那样它除了由于温度梯度所造成的热流之外还应当有扩散的物质流所携带的焓值。即对普通的傅立叶导热定律应进行修正而成为修正的傅立叶导热定律其中:包括显焓和生成焓(即化学焓)两部分哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、三个重要的无量纲数普朗特数斯密特数刘易斯数哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、扩散方程组分的守恒关系由于多组分气体宏观流动从微元体带走的组分的量加上由于扩散运动组分扩散出去的量再加上由于化学反应消耗掉的组分的量应该等于同一时间内微元体内组分物质质量的减少。哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、扩散方程x方向上由于流动造成的组分从微元体的净流出量x方向上由于流动造成的组分从微元体的净流出量为什么是负号?哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、扩散方程在方向和方向由于流动和扩散而造成的净物质流量哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、扩散方程在同一时间内微元体内由于化学反应使得s组分的生成或消耗为w同一时间内微元体内s组分的质量随时间的变化哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、扩散方程哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、扩散方程应用连续性方程哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、扩散方程对于定常情况哈尔滨工业大学燃烧工程研究所射流特性哈尔滨工业大学燃烧工程研究所一、什么是射流?燃料燃烧过程中燃料、氧及燃烧生成物通常以较高的速度进行流动这些物质存在速度梯度温度梯度和浓度梯度。于是在流动过程中进行化学反应同时进行动量交换、能量交换和质量交换哈尔滨工业大学燃烧工程研究所二、射流的定义及分类高速喷出的流体为射流在研究燃烧问题时不可回避射流问题射流研究建立在流体力学和传热、传质学基础上射流分类均匀~非均匀单股~多股单相~多相层流~湍流直流~旋流等温~不等温自由~受限哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、直流自由射流有关射流定义自由射流:射流不受固体壁限制喷向无限大空间而且射流与周围介质具有相同的物理属性又称自由淹没射流直流射流:射流不旋转切向速度为零等温射流:射流温度梯度不变化哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、直流自由射流直流自由射流特性等温直流自由射流的速度场哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、直流自由射流射流不断与周围进行质量、动量和能量交换射流越来越宽速度越来越低射流初始段:射流轴线速度仍保持初始速度的区段射流基本段:射流初始段以后的射流区段轴线速度随着射流发展逐渐减小射流过渡截面:射流初始段和射流基本段的分界面射流核心区:射流速度保持初速度的区域圆锥形射流外边界:射流外侧速度为零点的包络线射流内边界:速度等于出口速度与速度小于出口速度的射流的分界面射流边界层:射流核心区以外外边界以内的区域射流极点:射流外边界延长线的交点哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、直流自由射流轴心速度哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、直流自由射流定义轴向速度usx径向速度usy研究发现usyusx因此一般只考虑轴向速度简写为us基本段不同截面处(即距离为x),沿宽度y的分布具有相似性usyususmyy哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、直流自由射流经验表明不同截面的无因次速度在一条直线上由此可见在射流基本段上各截面上速度分布具有相似性与Re无关称为自由射流的自模性经验公式射流轴线上速度变化上式中哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、直流自由射流式中usmdashmdash某点处射流轴向速度usmmdashmdash某点对应的轴线处射流轴向速度usmdashmdash射流核心区轴向速度ymdashmdash某点距射流轴线距离ybmdashmdash某点所在截面射流边界半径hmdashmdash无量纲距离a为经验系数a=~对轴对称湍流射流a=~对矩形喷口湍流平面射流哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、直流自由射流射流基本段浓度分布fmmdashmdash射流中心线上的介质浓度ybmdashmdash射流边界半径fmdashmdash射流介质浓度初始值ymdashmdash射流某点到轴线距离finfinmdashmdash射流无穷远处介质浓度Rmdashmdash喷口半径fmdashmdash某截面上某点处介质射流浓度哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、旋转射流旋转射流有三个方向分速度轴向速度切向速度径向速度(通常较小可忽略)切向速度大在射流中心区形成反流区(逆流区或回流区)称为强旋流切向速度小未在中心形成反流区称为弱旋流哈尔滨工业大学燃烧工程研究所四、旋转射流旋转射流特点强旋流的回流区可提供点火热源实现稳定燃烧扩散角大初期混合强烈射程短后期混合弱射流中心有负压区哈尔滨工业大学燃烧工程研究所一、颗粒的悬浮速度颗粒的沉降速度和悬浮速度mgFDFB哈尔滨工业大学燃烧工程研究所球体的标准阻力系数在牛顿阻力范围哈尔滨工业大学燃烧工程研究所哈尔滨工业大学燃烧工程研究所二、粒径粒径表示每个固体颗粒大小的程度是判断颗粒粗细程度的一个指标。如果颗粒是球形或接近于球形那么可以取其直径作为粒径。若颗粒的大小和形状不同要对颗粒进行准确测定并将其表示出来几乎不可能的。哈尔滨工业大学燃烧工程研究所粒径的测量方法直接测定的当量直径(显微镜直径)间接测定的有效直径(沉降颗粒直径)哈尔滨工业大学燃烧工程研究所形状系数试验测定形状系数哈尔滨工业大学燃烧工程研究所三、粒度分布哈尔滨工业大学燃烧工程研究所罗逊拉姆勒(RosinRammler)分布b和n是实验常数。其值可对上式取对数后再由实验得到的筛余分布求出哈尔滨工业大学燃烧工程研究所平均粒径平均粒径是颗粒群中大小各不相同的粒径的平均值。平均粒径可定量地表示颗粒群的大小。应用得最多的是中径和多数径。哈尔滨工业大学燃烧工程研究所

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