燃气的点火
为使可燃混合物着火燃烧,除前述的自燃着火外,工程上在燃气燃
烧器的燃烧过程中,更广泛采用的是强制点火。
强制点火,一般指将一微小热源放放可燃混合物系统中,使贴近热
源周围的一层可燃混合物首先被迅速加热,而开始燃烧,然后逐层依
次地点燃,而使整个系统着火的现象。
强制点火和自燃着火的实质是一致的,都是燃烧化学反应由低速稳
定的氧化反应转变为高速不稳定的氧化反应, 是燃烧化学反应急剧加
速的结果。但在具体过程中,它们又有若干区别,诸如:
用点燃促使燃烧化学反应加速只在可燃混合物的局部范围内进行;
而自燃则在整个容器内的可燃混合气中进行。
自燃需要一定的相对较高的外界温度或器壁温度 T0,而点燃是可发
生在外界温度或器壁温度远低于能够自燃的温度下。 为了保证能在较
冷的混合气中点燃,点燃温度一般比自燃温度要高。
可燃混合物能否被点燃,不仅取决于点燃体附面层内局部混合气能
否着火, 而且还取决于点燃体周围形成的燃烧火焰能否在混合气中传
择,故点燃过程包括局部区域的着火和火焰的传播, 它要比自燃过程
复杂得多。
工程上常用的点燃方法有, 炽热体点燃、小火焰点燃、电火花点燃、
自燃点燃等。关于点燃理论,以炽热体点燃研究较多,并偏重于在低
1
速气流中的点燃过程。对低速气流而言,着火首先发生在炽热物体表
面的附面层内, 形成火焰后向四周传播。 如图 3一2一3, 一炽热颗粒,
进入低速(或静止)可燃混合气中,其表面温度为 TW,可燃混合气温
度为T0,如果 TW 适当,则形成一稳定温度场,温度分布以b 线表示。
为了说明问题,假设灼热体进入的介质为不可燃气体,附面层内温度
分布如线a 所示。a 线在b 线之下,界面处的温度梯度 a 线比 b 线为
大。
图 3-2-3 炽热体表面附面层内的温度分布
如果颗粒温度升高,TW1TW 则温度分布线 b,a 的差异更加显著,
a 线更陡峭,b 线更平坦,也就是对可燃混合气而言,随灼热体温度
升高,附面层燃烧反应加剧,界面上的温度梯度(dt / dx)jx=0=0 愈来合
小,灼热体向附面层传热合少。
当灼热体表面温度上升到一个临界温度 Ti 时,它使得(di / dxjx=0,
灼热体传向可燃混合气附面层的热流为零, 表明灼热体已不再向可燃
混合气传热, 在附面层中,可燃混合气燃烧产生的热量全部传给未燃
的可燃混合气。
如果灼热体温度再升高,TW2 Ti,灼热体附面层内的可燃气的燃烧
反应加快, 在距灼热体表面不远处示出温度极大值,一部分热量传向
灼热体,而大部分热量流向周围的可燃混合气,使整个可燃混合气被
2
这就是所谓的“零值边界梯度“物理模型。临界温度 Ti 是实现点火时
灼热体应具有的最