范文一:燃烧学实验报告
消 防 工 程 教 学 实 验
实 验 报 告
土木工程 院(系) 消防工程 专业 0802 班 姓名 彭 维 富 指导老师 陈 长 坤
年 6 月 24 日 成绩 实验日期 2011
实验名称 自制火旋风燃烧实验
一、 实验目的
(1)了解火旋风现象的形成机理;
(2)研究火旋风转角等对其燃烧效率的影响;
(3)掌握红外热像仪的使用;
(4)掌握热电偶的使用;
(5)分析火旋风燃烧速率的影响因素。
二、 实验原理
在物理化学本质上,火旋风是一种包含化学反应的有旋流动,而实际发生的火旋风现象与当地燃料种类和几何布局条件、地形条件和环境条件等有着十分复杂的关系。在火旋风的实验模拟中,燃烧羽流会因自然对流而上升,如果有边缘侧向气流的作用,便会产生力矩使
上升气流发生旋转,由于离心作用,低密度的气体必然会集中到中心区域,从而加强了上升气流,由此导致火旋风的形成。
三、 实验仪器、设备
小油罐一个、酒精燃料若干、红外热像仪一台、天平一台、导线若干、计算机两台、挡板若干、点火器一个。
四、 实验步骤及数据
整体思路:
采用对比的方法,分组进行对照实验。
第一组非火旋风燃烧;
第二组为火旋风燃烧。
详细步骤:
1、连接好仪器设备,初始化各项数据并进行记录。
2、非火旋风燃烧实验。向油罐中倒入适量酒精,用天平称量质量并记录;将油罐放置于试验台底座上,用点火器点火;燃烧一定时间后,用红外热像仪拍摄火焰温度分布情况;熄灭火焰,称量剩余酒精质量并记录。
3、火旋风燃烧实验。将挡板设置成边角对称开有缝隙的四棱柱体;向油罐中倒入适量酒精,用天平称量质量并记录;将油罐放置于试验台底座上,用点火器点火;燃烧一定时间后,用红外热像仪拍摄火焰温度分布情况;熄灭火焰,称量剩余酒精质量并记录。
4、改变挡板间距,观察火焰波动状态并记录。 数据采集:
o环境温度(C): 29.9
编号 1 2 3 4 5 高度(cm) 62.9 52.8 42.7 32.6 22.5
不同燃烧状态下燃料质量随时间变化值
不同高度处热电偶温度随时间的变化值
现象记录及分析:
1、酒精燃料的燃烧速率有一个突然加速的过程,这是由于油池火中液面的下降速度应当等于火焰向液体传入热量引起液体蒸发而导致液面下降的速度。液面上方液体蒸气的扩散速度决定了燃烧速度,而这种燃烧的形式显然应为扩散火焰。从火焰传入液体的热量主要包括:? 从容器器壁向液体的传热;? 液面上方高温气体向液体的对流传热;? 火焰及高温气体向液体的辐射传热等。
2、与自由状态相比,火旋风状态下的燃料燃烧时间基本上都显著降低,表明火旋风的诱发使得燃烧速率大大增强。
3、在实验过程中,发现随着火焰外围的空间的增大,火旋风的火焰温度呈现出较强的波动性,且平均温度有所降低。由于有些测点位于火旋风火焰外部,因此测得的温度较低。燃料盘火焰温度波动性的升高,可能与该条件下槽道内火焰外围的空间较大,导致剪切流在外围形成的波动性较大有关。
误差分析:
1、质量随时间变化曲线中出现突然增高现象,是由于实验条件相对简陋,有人员误碰到了试验台底座。
2、实验过程中可能没有火旋风的出现,这可能是由于挡板位置摆放不够合理,没有形成切向气流,或者是火焰外围的空间太大,力矩太小,将导致火旋风现象消失。
3、非火旋风条件下温度测试值发生了错误,这可能是由于以下原因:
A、热电偶的摆放位置不对;
B、实验条件太简陋,受室外风影响比较大。
五、实验结果讨论
( 1 ) 本次实验设计研制了一个在边角对称开有缝隙的四棱柱体火旋风模拟发生装置,确定热电偶可合理地被用于火旋风火焰温度的测量。
( 2 ) 在本次实验中,燃烧羽流因自然对流而上升,如果有边缘侧向气流的作用,便会产生力矩使上升气流发生旋转,由于离心作用,低密度的气体必然会集中到中心区域,从而加强了上升气流,由此导致火旋风的形成。
( 3 ) 实验模拟了火旋风的发生与发展,对火旋风的温度分布、速度和燃烧时间随燃料和环境条件的变化规律进行了比较分析。主要结论包括:
a ) 相比于自由状态下的燃烧,火旋风发生时燃烧时间会缩短。 b ) 火焰外围剪切流的波动性在很大程度决定了火旋风的波动性。随着火焰外围的空间增大,剪切流的波动性变大,从而导致火焰温度表现较大的波动性,火旋风燃烧速率也会受到影响。
范文二:燃烧学实验报告
燃烧学实验报告
《工程燃烧学》实验指导书
安全科学与工程学院
《工程燃烧学》
实验指导书
安全工程专业
王健 编写
河南理工大学
二〇一一年九月
1、实验前必须认真预习实验指导书及实验内容,明确实验目的、步骤、原理、回答实验教师的提问,回答不合要求者,须重新预习,才能进行实验。
2、对规定实验外确属需要的内容,可先提出实验原理和方法,经教师或实验技术人员同意后,方可进行实验。
3、做实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器设备的操作规程,服从教师和实验技术人员的指导。
4、爱护仪器设备,节约使用材料,使用前详细检查,使用后要整理就位,发现丢失或损坏应立即报告,未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品,不准将任何实验室物品带出室外。
5、实验时必须注意安全,防止人身和设备事故的发生,若发生事故应立即切断电源,及时向指导教师报告,并保持现场,不得
自行处理,待指导教师查明原因并排除故障后,方可继续实验。
6、进入实验室后应保持安静,不得高声喧哗和打闹,不准抽烟,不准随地吐痰,不准乱抛纸屑杂物,要保持实验室和仪器设备的整齐清洁。
7、实验完毕后,经实验室工作人员检查仪器设备、工具、材料及实验记录后方可离开。
8、实验后要认真完成实验报告,包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表等。对不合格要求的实验报告应退回重做。
9、对违反实验规章制度和操作规程、擅自(转载于:www.xiElw.coM 写论文 网:燃烧学实验报告)动用与本实验无关的仅器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的肇事者必须写出书面检查,视情节轻重和认识程度按规定处理。
10、在进入实验室前,务必搞好个人卫生,不得将脏物带入室内,有净化要求的实验室,进室必须换拖鞋。
实验一材料的氧指数测定实验....................................... 4
实验二材料的点火温度测定实验.................................... 10
实验一材料的氧指数测定实验
一、实验目的
1.明确氧指数的定义及其用于评价高聚物材料相对燃烧性的原理;
2.了解HC-2型氧指数测定仪的结构和工作原理;
3.掌握运用HC-2型氧指数测定仪测定常见材料氧指数的基本方
法;
4.评价常见材料的燃烧性能。
二、实验内容
氧指数的测试方法,就是把一定尺寸的试样用试样夹垂直夹持于透明燃烧筒内,其中有按一定比例混合的向上流动的氧氮气流。点着试样的上端,观察随后的燃烧现象,记录持续燃烧时间或燃烧过的距离。通过重复多次实验,测试物质试样燃烧所需要的最低氧浓度,即发生熄灭时的氧气含量,即氧指数。
三、仪器设备
HC-2型氧指数测定仪(如下图所示)、氧气瓶(充有氧气)、氮气瓶(充有氮气)
1—点火器;2—玻璃燃烧筒;3—燃烧着的试样;4—试样夹;5—燃烧筒支架;6—金属网;7—测温装置;8—装有玻璃珠的支座;9—基座架;10—气体预混合结点;11—截止阀;12—接头;13—压力表;14—精密压力控制器;15—过滤器;16—针阀;17—气体流量计。
图1 氧指数测定仪示意图
燃烧筒为一耐热玻璃管,高450mm,内径75,80mm,筒的下端插在基座上,基座内填充直径为3,5mm的玻璃珠,填充高度100mm,玻璃珠上放置一金属网,用于遮挡燃烧滴落物。试样夹为金属弹簧片,对于薄膜材料,应使用140 mm×38mm的U型试样夹。流量控制系统由压力表、稳压阀、调节阀、转子流量计及
管路组成。流量计最小刻度为0.1l/min。点火器是一内径为1,3mm的喷嘴,火焰长度可调,试验时火焰长度为10mm。
四、所需耗材
1.材料:纸张
2.试样尺寸:每个试样长宽等于(120mm)×(6.5?0.5mm)
五、实验原理、方法和手段
篇二:消防燃烧学实验讲义
《消防燃烧学》
实验讲义
西南交通大学环境科学与工程学院
二〇〇六年十月
实验室安全守则
1(贯彻“安全第一,预防为主”方针。严格
执行院、系的各项安全规章。
2(严格执行压力容器使用操作规程。经常检
查钢瓶及连接管路的气密性,防止气体泄漏,可燃气体放空时必须引至室外。
3(存放或使用易燃物质的实验室严禁明火,
有毒物质的使用和处理需在通风橱内进行。
4(了解常用化学试剂的贮存。使用知识、严
禁随意混合不明性质的化学试剂。切实注意防止火焰、爆炸、化学灼伤、创伤和中毒等事故发生。
5(注意用电安全,防止人身触电及设备仪器
损坏事故。
6(熟悉一旦发生意外事故时应采取的措施。
7(最后离开实验室的人员注意检查各仪器控
制开关、水、电、气总开关及门窗是否关好。特别要注意防止水害,杜绝无人操作运行等。
实验室工作规则
1(学生进行实验,必须做好实验的预习,否
则教师有权取消学生本次实验的资格。
2(学生在实验室内必须遵守纪律。保持安静,集中精神,认真操作,仔细观察,如实记录。
3(爱护实验仪器、设备,严格按照操作规程
进行实验。若发现异常,应立即停止使用,并报告指导教师,及时排除,若有损坏必须如实并及时登记,按章赔偿。
4(遵守试剂取用规则,注意节约药品,材料
以及水、电、气等。实验过程中应养成良好的工作习惯。保持整洁的实验环境。
5(废纸、火柴梗等应倒入垃圾箱内;废液应
倒入废液缸内,严禁倒入水槽,以防止水道堵塞和腐蚀。
6(实验完毕,应立即关闭仪器控制开关及水、电、气开关,并将仪器洗涤干净,整理好实验台,搞好实验室的清洁卫生。
7(实验室的仪器,药品,材料和工具等不得
擅自带离实验室,更不得据为已有,一经发现,给予相应处罚。
8(实验过程中,未经指导教师允许,不得擅自离开实验室。
意外事故的处理
1(割伤。应用蒸馏水洗净伤口,搽上红药水和紫药水,并撒消炎粉包扎好,若为玻璃割伤,应先挑出伤口里的玻璃碎片,再进行相关处理。
2(烫伤。先用凉水冲洗降温,再搽上烫伤药。
3(受碱或酸灼伤。先用凉水冲洗,若为碱液,再用1%硼酸溶液冲洗;若为酸液,则用1%碳酸氢钠溶液冲洗,最后再用水洗。
4(吸入刺激性或有毒气体时,应立即到室外呼吸新鲜空气,有毒药品严禁入口或接触皮肤,以防中毒。
5(触电。首先切断电源,必要时进行人工呼吸。
6(起火。应首先切断电源,迅速移走易燃物品等以防火灾蔓延;与此同时,选用合适的灭火方法,小火可用湿布、石棉布或砂子等覆盖燃烧物;有机溶液燃烧时,大多数情况下严禁用水灭火,可用干粉或二氧化碳灭火器灭火;电器设备着火时不能用泡沫灭火器,只能用二氧化碳或干
篇三:燃料及燃烧实验指导书
实验五 燃料油粘度的测定
一、 实验目的:
了解体粘度的工业测定方法及 温度对粘度的影响。
二、实验基本知识
粘度是表示流体质点之间磨擦力大小的一个物理指标,粘度大,即磨擦大,其流动性小,根据牛顿定律:
f??A
dwdn
f
——内磨擦力; ——粘性系数(粘度)
?
A——面积
dwdn
——速度梯度
如各值均采用C、G、S制时,?的单位则为泊(Poise)。测定粘度的方法有很多,但多采用测定油由细管流出速度的方法。在工业上采用在一定条件下,一定容量的油,由细管流出时所需要的时间来表示粘度。工业上用粘度计的种类也很多,如恩格拉(Engler)粘度计,塞波尔(Saybolt)粘度计,雷德乌德(Reiwood)粘度计等。本实验采用恩格拉粘计度,测定的结果为恩格拉粘度(0E)。同一粘度的液体和不同粘度计所测得的数字均不同,但可互相换算。
用恩格拉粘度计测定粘度的方法是:在实验的温度下测定200CC试样油流出小管所需之时间,该时间用在20?时200C水
流出所需之时间除得之商,即表示该燃料油在实验温度下的粘度。
20?的水流出200CC的流出时间为50~52秒,实验时不时行这项测定,仅取时间为52秒。
三、实验设备:
实验装置如图所示(图见下页)(1)控温仪探头;(2)手动搅拌器;(3)恩氏粘度计;(4)加热器;(5)内锅盖;(6)内锅;(7)外锅;(8)木栓;(9)流出管;(10)脚,(11)粘度计瓶;(12)调整螺丝;(13)温控仪。
四、实验步骤:
1、先在外锅中加入加热浴之水(水面最低应比油面高10mm)然后把控温仪探头固定在支架上,头部要插入水中。
2、用木栓堵住内锅底部之小孔,然后往内锅中加入试样油,油面应达到带有尖端标志的高度。盖好内锅盖,插入温度计。
3、打开温控仪电源开关,把温控选择旋钮放在所选择的位置上,待温度稳定后即可开始测定200CC试样油的流出时间。
当油之粘度很大时(即恩格拉粘度大于100E时)为节省时间可测定100CC、50CC或20CC流出所需之时间,然后再将此时间换算为200CC的流出时间,此时分别乘以2.529、4.965或12.85即可。
结构简图
试样油量少时,可按下表的装入量及流出量测定,其所需之流出时间再换算为200CC流出时所需之时。
五、实验报告 应包括下列内容 (1)实验记录 可用下列格式
名称 日期: 年 月 日
说明测定粘度的意义及温度对粘度的影响,将其关系画在座标图
对实验的准确性及造成误差的原因加以说明。
每种燃料油,在一种温度下,测定三次粘度,最后取平均值作为该温下的粘度。
范文三:燃烧学实验报告1
燃烧学 实验报告
学院 专业 学号 学生姓名 指导教师
2017 年 01 月
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………………3 实验一Bensun 火焰及Smithell 法火焰分离……………………………………..6 实验二 预混火焰稳定浓度界限测定……………………………………………8 实验三 气体燃料的射流燃烧、火焰长度及火焰温度的测定…………………11 实验四 本生灯法层流火焰传播速度的测定……………………………………15
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(喷口内径7.18mm)
II 号长喷管 — 粗的长喷管(相配的冷却器出口直径10.0mm) I 号短喷管 — 细的短喷管(喷口内径5.10mm) II 号短喷管 — 粗的短喷管(喷口内径7.32mm) 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(本生灯火焰内外锥分离用)
II 号玻璃管 — 中间直径的石英玻璃管(观察Burk-Schumann 火焰现象及测定射流火焰长度用)
III 号玻璃管 — 最粗的石英玻璃管(测定射流火焰温度用)
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。
本生灯燃烧实验系统介绍
一、本生灯燃烧实验系统
本生灯燃烧实验系统如图1所示。压缩空气(蓝色导管)通过减压阀门调节,进入浮子流量计调节测量。甲烷(桔红导管)由气瓶开关、减压阀提供,接通单向电磁阀进入浮子流量计调节测量。主控制面板上设计了一个主控单向电磁阀开关,只有当电源接通,开关按下时,燃料才能供应。空气和燃气调节好当量比被分别输送进入一个混合管(混合管的功用是缓和气流的脉动,并使甲烷、压缩空气两股气体充分混合,以保证在本生灯管的进口处获得稳定、均匀的流动),该混合管连接一个内径为25mm 的本生灯管,用于火焰结构演示实验、钝体火焰稳定实验。根据火焰传播的余弦定理,已知管口直径,测量出火焰的高度,就能算出火焰锥角。再通过浮子流量计的读数,测出气流流出管口的速度,就可以算出火焰的传播速度。
图 1 本生灯燃烧实验系统
二、实验装置
本生灯燃烧实验系统由本生灯,压缩空气阀,甲烷气瓶一个,浮子流量计两 个,空气压力表、甲烷压力表各一个,减压阀两个,单向逆止阀一个,混合器,钢尺,点火枪等组成。实验用仪器仪表型号规格见表.
试验用仪器仪表型号规格
三、燃气的物理化学性质
实验用燃气可用甲烷气体,也可用液化石油气(LPG),在本实验中选用液化石油气作为实验用燃气,其物理化学性质见表.
燃气的物理化学性质
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(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
空气压缩机、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?
答:外锥是扩散火焰,里面是预混火焰;预混气处于内管的脱火限和外管的回火限之间;火焰燃烧速度增加。
2.火焰分离时,为什么锥间距离过大,外锥会被吹脱?
答:供应速度比燃烧速度大。
实验二 预混火焰稳定浓度界限测定
一、目的:
观察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。
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(回火线) 。
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. 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. 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。 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。 8. 关闭燃气和空气阀门,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(回火线、吹脱线及发烟线) 。
表一 层流火焰稳定性的测定
燃料:石油液化气实验台号:1室温:20℃当地大气压:101kpa
单位:压力:kPa 流量:L/h
六、思考题
1. 在怎样的空燃比下,点火比较容易,为什么?
答:空燃比越接近理论空燃比14.7:1,点火比较容易;因为燃烧较完全。
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?
答:先打开空气阀门,使浮子流量计中空气流量和燃料分别达到预定的点火值。在管口点火,稳定燃烧后再精确调节空气和燃料流量;因为要保证燃料空气充分混合,并保持实验过程中预混气温度恒定。
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燃料体积流量之间的关系曲线。
二、原理
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q 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) 。
v
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. 空气压缩机、稳压筒,射流扩散火焰试验系统 2. 热电偶,数字温度表
3.I 号及II 号短喷管,II 号及III 号石英玻璃套管
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. 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(进气) 总阀,按要求设定射流空气定值器压力(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。 6. 分别打开预混空气及燃气调节阀,输入燃气和空气(预混空气量250L/h左右,燃气流量4L/h左右) ,在喷口点燃,获得稳定的预混火焰。
7. 适当开启射流空气调节阀,安装III 号石英玻璃同心套管,逐渐关闭预混空气调节阀,实现从预混燃烧到扩散燃烧的转变。减小燃气流量(<2L/h),调节射流空气量,形成不冒黑烟的稳定火焰。
8. 调整装有热电偶的坐标架,使热电偶顺利穿过玻璃套管侧面的测温孔,并使热电偶球头接近火焰。调节微分测头,从火焰表面开始,使热电偶球头每隔0.5mm 测量一个火焰温度。将测量结果记录到表二中。
9. 换装II 号石英玻璃同心套管,将燃气流量稳定在10L/h左右,调节射流空气量,观察并比较通风不足和通风过量的火焰现象。过量:火焰明亮,成锥形,长度短;不足:火焰暗红,变长,冒烟,最后成碗形。
10. 将射流空气量稳定在2500L/h左右,调节燃气流量(4~7L/h),用直尺测量不同燃气流量(不同雷诺数) 时的火焰高度。将结果记录在表三中。
11. 关闭燃气及空气调节阀,换装I 号短喷管(喷口内径5.10mm) 。分别打开预混空气及燃气调节阀,输入燃气和空气,在喷口点燃,获得稳定的预混火焰。 12. 适当开启射流空气调节阀,安装II 号石英玻璃同心套管。
13. 将射流空气量稳定在2400L/h左右,调节燃气流量(4~6L/h),测量不同燃气流量(不同雷诺数) 时的火焰高度。将结果记录在表三中 14. 关闭燃气和空气阀门,整理试验现场。
五、数据处理
1. 根据表二中从数字式温度计读得的温度值,作出火焰断面温度分布曲线。 2. 根据理想气体状态方程式(等温) ,将燃气测量流量换算成喷管出口压力(当地大气压) 下的流量值,求出喷管出口燃气速度u 。填入表三中。
s
3. 作出h ―q (火焰高度与燃气的体积流量) 曲线。
v
六、思考题
1. 射流扩散火焰与预混火焰有哪些主要区别?
答:扩散燃烧的燃气和助燃空气在燃烧时进行混合,扩散火焰比较稳定。预混是在着火前,燃气与空气通过旋流器进行充分混合。
2. 当燃料量输入量大时,火焰会大量冒烟,试作分析。
答:一方面有燃烧后的粉尘等, 另一方面有未充分燃烧的产物:二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫(与空气接触可产生三氧化硫)、二氧化氮(一定条件下可形成四氧化二氮)、一氧化氮。
3. 用热电偶测量火焰温度有何利弊?
答:测量较高的温度时,一般选择热电偶。火焰温度很高,一般选铂铑-铂铑热电偶。优点,稳定性好,耐用。缺点,价格相对贵些。
表二 火焰温度分布测定记录
实验台号:1喷嘴直径:7.32mm 温度单位:25℃
表三 扩散火焰长度h 与雷诺数Re 的关系
当地大气压力:101kpa
实验四 本生灯法层流火焰传播速度的测定
一、目的
1. 巩固火焰传播速度的概念,掌握本生灯法测量火焰传播速度的原理和方法。 2. 测定液化石油气的层流火焰传播速度。
3. 掌握不同的气/燃比对火焰传播速度的影响,测定出不同燃料百分数下火焰传播速度的变化曲线。
二、原理
层流火焰传播速度是燃料燃烧的基本参数。测量火焰传播速度的方法很多。本试验装置是用动力法即本生灯法进行测定。
正常法向火焰传播速度定义为在垂直于层流火焰前沿面方向上火焰前沿面相对于未燃混合气的运动速度。在稳定的Bensun 火焰中,内锥面是层流预混火焰前沿面。在此面上某一点P 处,混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡,这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度(图7) ,即
u =u .sin α(1)
s
式中:u -混合气的流速(cm/s);
s
α-火焰锥角之半。 或 (2)
式中:q -混合气的体积流量(L/s);
v
h -火焰内锥高度(cm );
r -喷口半径(cm )。
火焰高度h ,可由自制简易测高仪测出。
三、试验设备及燃料
1. 试验系统与试验二相同,用II 号长喷管加冷却水套。 2. 燃料:液化石油气。
四、试验步骤
1. 分别通过预混空气调节阀与燃气调节阀将燃烧管上端火焰,调节至标准的本生火焰。 2. 调整摄像头对准火焰,保持100mm 左右近距离,使摄像画面清晰地出现在计算机显示屏上。
3. 根据试验所用燃气的稳定性曲线,预先估值得各种混合比所需的空气和燃料流量值作为实验参数,其中需注意避免燃料百分比数过于接近,从而影响数据在绘图时的曲线。 4. 试验中应缓慢调节空气和燃气流量,使火焰稳定后,开始采集图像。
五、数据处理
1. 根据理想气体状态方程式(等温) ,将燃气和空气测量流量换算成(当地大气压下) 喷管内的流量值,然后计算出混合气的总流量,求出可燃混合气在管内的流速u (II号长喷管内径10.0mm) ,并求出燃气在混合气中的百分数。
s
2. 计算出火焰传播速度u ,将有关数据填入表四内,以火焰传播速度为纵坐标,绘制火焰传播速度相对于燃气百分比的曲线。
六、思考题
1. 液化石油气的最大火焰传播速度是多少?对应的燃气百分数是多少?误差如何?
答:4m/s;5%;误差不大。
2. 应选定Bensun 火焰的哪个面为火焰前沿面?为什么?
答:在稳定的Bensun 火焰中,内锥面是层流预混火焰前沿面。在此面上某一点处,混合气流的法向分速度与未燃混合气流的运动速度即法向火焰传播速度相平衡,这样才能保持燃烧前沿面在法线方向上的燃烧速度。
3. 测量富燃料的火焰传播速度,存在哪些困难?用本生灯法能否解决?
答:火焰极限加宽,火焰中的连锁反应具有更多的活化中心;不能。
表四 本生灯法层流火焰传播速度的测定
喷管口面积:0.40cm 室温:22℃ 当地大气压:kPa
实验台号:1单位:压力:kPa 流量:mL/h
燃烧实验操作细则
?一、实验前准备工作
1. 检验实验装置的各个阀门是否处在关闭状态;
2. 启动压气机。查验压气机运行是否正常后,查看管路减压阀的压力表是否处在实验要求数值(一般为0.3~0.4Mpa); 3. 开启燃气瓶阀门,查验是否有漏气现象;
4. 检验点火器是否正常,实验装置及配件是否齐全和完好。
?二、实验装置操作
? 开启空气总阀和燃气总阀,查验压力表是否正常。
? 点火:将预混空气阀门打开,将其流量读数调至150~180L/h左右后,开启燃气阀门至6~8L/h ,约等3分钟后用点火器对准燃烧管口点火,火焰形成后,查验压力表和流量计读数是否稳定,开始进行实验。
? 火焰调节:可先将燃气阀门进行调节,如火焰过小,可逐渐加大预混空气量及燃气量,直至满足实验要求。
? 如遇特殊情况,应先将燃气阀门关闭。
范文四:燃烧学标准实验报告
西安交通大学 能源与动力工程学院 教学实验中心
实 验 报 告
课程名称 实验过程 独立、 ?完整、 ?
按时 好 中 差 实 验 成 绩
专 业 实验报告 按时、 ?原理、 ?装置 好 中 差 班 级 原始数据 完整、 ?合理、 ?独立 好 中 差 姓 名 数据处理 正确、 ?详细、 ?完整 好 中 差 教 师 签 字
学 号 结 ????论 结果分析、收获总结 好 中 差 实验日期 讨 ????论 误差分析、改进建议 好 中 差 批 改 日 期
提交日期
其 ????它
实际应用、态度版面
好 中 差
一、实验名称:本生灯法测量层流气体火焰传播速度
二、实验目的:掌握气体层流火焰传播速度的测量方法(本生灯法) 三、实验原理:
四、实验装置:
西安交通大学 能源与动力工程学院 教学实验中心
五、原始数据:喷嘴内半径 R=2.5mm,室内温度 t=15℃
燃气类型 实验工况 燃气流量计读数 空气流量计读数 火焰高度 台 位 液化石油气 纯预混(α≈ 1) (ml/min) (l/min) (mm ) 南 —— 北 天 然 气 纯预混(α≈ 1) (ml/min) (l/min) (mm ) □ 1□ 2□ 3□ 4
六、数据处理:
序号 名 称 符号 公 式 计 算 数 值 单位 一、通用数据计算
1 空气密度 [0℃ /1atm] ρ0空气 给定 kg/m3
2 流量计标定密度 [20℃ /1atm]ρ20空气 ρ0空气 *273.15/(273.15+20) kg/m3
3 室内空气密度 [15℃ /1atm] ρ空气 ρ0空气 *273.15/(273.15+15) kg/m3
4 喷嘴内半径 R 给定
5 喷嘴截面积 A πR 2mm 2二、液化气火焰计算
6 液化气密度 [0℃ /1atm] ρ0液化气 给定 kg/m3
7 室内液化气密度 [15℃ /1atm]ρ液化气 ρ0液化气 *273.15/(273.15+15) kg/m3
8 读数空气流量 空气 测定 l/min
9 实际空气流量 Q 空气 空气 *(ρ20空气 /ρ空气 ) 1/2 /60*103
10 读数液化气流量 液化气 测定 ml/min 11 实际液化气流量 Q 液化气 液化气 *(ρ20空气 /ρ液化气 ) 1/2 /60
12 混合气体实际流量 Q Q 液化气 +Q空气
13 混合气体流速 mm/s 14 火焰高度 h 测定
15 火焰锥投影半角正弦 sin θ2+h2) 1/2
16 层流气体火焰传播速度 θmm/s 17 理论空气量 V 0查表 m 3/m3 18 实际空气量 V Q 空气 /Q液化气 m 3/m3 19 预混过量空气系数 α0
20 空气运动粘度 ν空气 查表 m 2/s 21 液化气运动粘度 ν液化气 查表 m 2/s 22 混合气体运动粘度 ν(ν空气 Q 空气 +ν液化气 Q 液化气 )/(Q空气 +Q液化气 ) m 2/s 23 混合气体喷嘴处雷诺数 ν /106
24 液化气预混火焰流态 层流区; Re=2000~5000过渡区; Re>5000湍流区
三、天然气火焰计算
25 天然气密度 [0℃ /1atm] ρ0天然气 给定 kg/m3 26 室内天然气密度 [15℃ /1atm]ρ15天然气 ρ0天然气 *273.15/(273.15+15) kg/m3 27 读数空气流量 空气 测定 l/min 28 实际空气流量 Q 空气 空气 *(ρ20空气 /ρ空气 ) 1/2 /60*103
29 读数天然气流量 天然气 测定 ml/min 30 实际天然气流量 Q 天然气 天然气 *(ρ20空气 /ρ天然气 ) 1/2 /60
西安交通大学 能源与动力工程学院 教学实验中心
31 混合气体实际流量 Q
Q 天然气 +Q空气
32 混合气体流速 mm/s
33 火焰高度
h
测定
34 火焰锥投影半角正弦 sin θ2+h2) 1/235 层流气体火焰传播速度 θmm/s36 理论空气量 V 0 查表 m 3/m337 实际空气量 V
Q 空气 /Q天然气
m 3/m3
38 预混过量空气系数 α039 空气运动粘度 ν空气 查表 m 2/s 40 天然气运动粘度 ν天然气 查表
m 2/s 41 混合气体运动粘度 ν
(ν空气 Q 空气 +ν天然气 Q 天然气 )/(Q空气 +Q天然气 )
m 2/s
42 混合气体喷嘴处雷诺数
ν /10643
液化气预混火焰流态 层流区; Re=2000~5000过渡区; Re>5000湍流区
七、实验结论(计算结果分析、实验知识总结) :
八、实验讨论(主要误差来源、实验改进建议) :
九、实际应用:
有一家用燃气热水器,原设计是燃用液化石油气, 根据所出热水温度及流量不变的原则,计算燃气喷嘴 所需直径为原直径的百分比。不考虑因烟气量变化所 引起的对流换热量及散热量改变的影响。 ]
现改燃用天然气,请给出改造方案。 [提示:
范文五:氢气燃烧实验报告
初二,1, 高叶 25 初二,1, 蒋子平 27 氢气能否在空气中燃烧呢,为了探究这个问题,我们设计了以下
这个试验:
一( 定性试验
探究氢气能否在空气中燃烧
1. 实验器材:
试管2个(一大一小),导管,水槽,酒精灯,火柴,锌块若干,稀盐酸。
2. 实验步骤:
?用导管将大试管连至水槽中,并检查气密性。
?将锌块,稀盐酸放入大试管中并使其发生反应,将管内的空气全部排出。(Zn+2HCl=ZnCl+H) 22
?用向下排空气法在小试管中收集氢气(ρ<>
将导管拿出,试管口朝下,用手堵住试管口。
?用火柴将酒精灯点燃,将小试管口对着火焰,观察现象并听声音。
3. 实验现象:
当时关口快接触到火焰外焰时,试管口发出轻微的响声。 4. 结论:
氢气可以在空气中燃烧。
为了探究不同浓度的氢气燃烧时的反映有什么不同,我们又设计了下面这个实验:
二( 定量试验
1. 实验器材:
试管八个(七小一大),导管,导管,水槽,酒精灯,火柴,锌块若干,稀盐酸。
2. 实验步骤:
?用导管将大试管连至水槽中,并检查气密性。
?将锌块,稀盐酸放入大试管中并使其发生反应,将管内的空气
+H) 全部排出。(Zn+2HCl=ZnCl22
?将一号小试管中装入占试管总体积90%的水(如图1),倒扣在水槽中。(氢气不溶于水)
?用排水法收集氢气直至使管内水全部排空。将试管从水槽中拿出,试管口朝下,用手堵住试管口。(ρ<ρ)>ρ)>
?用火柴将酒精灯点燃,将小试管口对着火焰,观察现象并听声音。
?将二至七号小试管中分别装入占试管总体积80%,70%,50%,30%,10%,5%的水(如图2),倒扣在水槽中,重复步骤?,?。
图如下:
3. 实验现象:
4. 结论
通过分析得知:3至6号试管爆炸声较为明显,所以得出初步结论:?浓度为10%,70%的氢气在空气中燃烧会发生爆炸。
?浓度小于5%或大于80%的氢气被点燃后会在空气中安静燃
烧。
?氢气浓度为30%左右时,爆炸声最响。
现在我们的知识还有限,无法解释氢气爆炸的问题,所以查找了一些资料来解释这个问题
三( 理论知识及分析
?纯净的氢气在点燃时,是氢分子与氧分子在点燃处与氧气接触,即在导管口处接触,而导管里只有氢分子没有氧分子,导管内不
发生化学反应;当氢气不纯净时,导管内的氢气与氧分子已经充分接触当达到爆炸极限时,已经点燃导管内及容器内的氢氧分子就发生剧烈的化学反应,由于此时的化学反应发生在有限的空间内,并且此反应要放出大量的热,使产生的气体迅速膨胀而产生爆炸。
?爆炸威力最大。就是氢气和氧气完全反应
+O=2HO 2H222
比例为H:O=2:1 22
O在空气中占21% 2
反应1VH 要氧气要0.5V 空气要2.5V 2
所以氢气与空气比例为2:5,占28.7%
?氢气在空气中的爆炸极限值在初三化学中是4%,74.2%
四( 总结
我们试验得到的数据与理论知识的大致符合。
因此,我们得出结论:
?氢气可以在空气中燃烧。
?浓度为10%,70%的氢气在空气中燃烧会发生爆炸。
?浓度小于5%或大于80%的氢气被点燃后会在空气中安静燃
烧。
?氢气浓度为30%左右时,爆炸声最响。