可见火焰传播速度演示装置

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作者：管理员发布时间：2025-05-16 16:07:31

在燃烧科学领域，火焰传播速度是一项关键参数，对于理解燃烧过程、优化燃烧设备性能以及保障工业安全具有重要意义。可见火焰传播速度演示实验装置采用静态法，为演示静止混合可燃气体火焰传播过程提供了直观且有效的方式，同时也为掌握测量层流火焰传播速度开拓了新途径。
一、实验装置概述
MYR-39可见火焰传播速度演示实验装置主要由石英玻璃管、燃气 - 空气混合器、气泵以及可移动式实验台构成。石英玻璃管作为火焰传播的容器，凭借其良好的透光性，能够清晰地观察火焰传播的全过程；燃气 - 空气混合器负责将燃气与空气按照特定比例充分混合，以制备符合实验要求的可燃混合气体；气泵则用于对混合气体进行输送与加压，确保混合气体在石英玻璃管内均匀分布；可移动式实验台使得整个装置便于移动和操作，方便实验人员在不同环境下开展实验。该装置外形尺寸为 3000×400×1600，合理的尺寸设计保证了装置的稳定性和实验操作的便利性。
二、火焰传播速度计算原理
在静态法实验中，火焰传播速度的计算基于对火焰前锋面在石英玻璃管内移动距离和所需时间的测量。假设火焰前锋面在时间 t 内移动的距离为 L，根据速度的基本定义，火焰传播速度 v 可由公式 v = \frac{L}{t} 计算得出。
为了准确测量火焰前锋面移动的距离 L，在实验前需要对石英玻璃管进行刻度标记，以确定火焰传播的起始位置和终止位置。而时间 t 的测量则可借助高精度的计时仪器，如电子秒表等。在实验过程中，火焰从点燃的初始位置开始，以一定的速度向另一端传播，随着时间的推移，火焰前锋面不断向前推进，通过记录火焰前锋面到达不同刻度位置的时间，即可获取多组 L 和 t 的数据，进而计算出火焰在不同阶段的传播速度。
三、实验步骤与数据处理
（一）实验步骤
1.准备工作：将燃气 - 空气混合器与气泵、石英玻璃管正确连接，检查装置的气密性，确保无气体泄漏。根据实验需求，设定燃气 - 空气混合器的混合比例，通过气泵将混合气体充入石英玻璃管内，使管内压力达到合适的实验压力值。
2.点燃火焰：在石英玻璃管的一端使用点火装置点燃混合气体，同时启动计时仪器开始计时。
3.数据记录：密切观察火焰前锋面在石英玻璃管内的传播过程，当火焰前锋面到达预先标记的刻度位置时，准确记录对应的时间。重复上述操作，获取多组火焰前锋面移动距离和时间的数据。
4.结束实验：待火焰传播至石英玻璃管的另一端或达到预定的实验时间后，关闭燃气阀门，停止气泵运行，完成实验。
（二）数据处理
对实验过程中记录的多组 L 和 t 数据，运用公式 v = \frac{L}{t} 分别计算出每组数据对应的火焰传播速度 v。为了减小实验误差，提高测量结果的准确性，可对计算得到的多个速度值进行求平均值处理，最终得到的平均值即为该实验条件下静止混合可燃气体的火焰传播速度。
例如，某次实验中记录了 5 组数据：(L_1,t_1)、(L_2,t_2)、(L_3,t_3)、(L_4,t_4)、(L_5,t_5)，分别计算出对应的速度 v_1 = \frac{L_1}{t_1}、v_2 = \frac{L_2}{t_2}、v_3 = \frac{L_3}{t_3}、v_4 = \frac{L_4}{t_4}、v_5 = \frac{L_5}{t_5}，则最终的火焰传播速度 v_{avg} = \frac{v_1 + v_2 + v_3 + v_4 + v_5}{5}。
可见火焰传播速度演示实验装置通过静态法实现了对静止混合可燃气体火焰传播过程的直观演示，同时基于科学的计算原理和严谨的实验步骤，能够准确地测量火焰传播速度。该装置为研究火焰传播特性提供了有力的工具，有助于深入理解燃烧过程的本质，对燃烧科学的发展和相关工业应用具有重要的推动作用。

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