用本生灯法测定60.1%甲烷—39.9%二氧化碳混合气体的火焰法向传播速度实验
一、实验目的
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0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。测定可燃气的层流火焰传播速度。
二、实验原理
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0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(图1)，即
0图一 火焰传播速度测试原理
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u0ussin
式中：us－混合气的流速（cm/s）；
α－火焰锥角之半。
qv或 u0318
22rrh式中：qv－混合气的体积流量（L/s）； h－火焰内锥高度（cm）； r－喷口半径（cm）。
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上式是使用本生灯火焰高度法测定可燃混合气体的层流火焰传播速度u0的计算式。在我们的实验中，可燃混合气体的体积流量qv是用湿式流量计分别测定燃气与空气的体积流量而得到的，内锥焰面底部圆的半径r可取本生灯喷口半径；内焰锥高度h可由测高尺测量。
0三、实验设备结构
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实验台由本生灯、旋涡气泵、湿式气体流量计、测高尺等组成。旋涡气泵
产生的空气通过泻流阀、稳压罐、湿式气体流量计、调压阀后进入本生灯，燃气经减压器、湿式气体流量计、防回火器、调压阀后进入本生灯与空气预混合，点燃后通过测量内焰锥高度计算火焰的传播速度。
0四、实验步骤
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1、启动旋涡气泵，调节风量使本生灯出口流速稳定，并由湿式流量计读出空
气流量。
2、开启燃气阀，并持续进行点火，点燃燃气。
3、缓慢调节空气和燃气流量，当火焰稳定后，分别由湿式流量计测出燃气与
空气的体积流量；由测尺测出火焰内锥高度（从火焰底部，即喷口出口断面处到火焰顶部间的距离）。 4、记录室温，计算出u0值。
0000五、数据处理
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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us，并求出燃气在混合气中的百分数。 2．计算出火焰传播速度u0，将有关数据填入表内。
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六、需要测量的数据以及需要换算的数据表
以下为实验者需要测量和观测的数据
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喷管口半径： 0.40cm 室温： 22 ℃ 当地大气压：101 kPa
混合气体空气测量测量值 值 序号 流速L/min 0.12 0.14 0.20 0.22 折算流量 总流量qv(L/s) 燃气 气流出口火焰传播火焰高度 体积 速度us 速度u0 (cm) 百分数 (cm/s) (cm/s) 流量混合气体m^3/h L/S 0.1 0.1 0.1 0.1 0.002 0.00233 0.00333 0.00366 空气 L/S 0.028 0.028 0.028 0.028 1 0.03000 0.03033 0.03133 0.03166 0.0667 0.0768 0.1062 0.1156 59.623 60.280 62.266 62.920 24.037 15.436 12.378 11.613 0.908 2 1.510 3 1.972 4 2.130
七、结论
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通过本生灯法系统的了解了本生灯等原理，知道了火焰传播的的形式。并
且得知了混合气体流量、空气流量与火焰传播速度的关系。
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实验注意事项：
实验者在控制空气阀和可燃气体阀时，刚开始应该关闭空气阀把可燃气体阀调小流量通到本升灯内，此时同时用点火装置进行点燃可燃气体，要一直点燃该可燃气体以防止可燃气体发生与空气预混爆炸现象。然后慢慢调节空气阀和可燃气体阀使本升灯预混的混合气体发生完全燃烧（即呈现完全的蓝色火焰并且火焰面三角形清晰可见）.此时才可读数。即流量以及火焰高度等。
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