? 燃氣燃燒時，一次空氣過剩系數α′在0～1之間，預先混入了一部分燃燒所需空氣，這種燃燒方法稱為部分預混式燃燒或大氣式燃燒。

　　一、部分預混層流火焰

　　產生部分預混層流火焰的典型裝置就是本生燈。如圖3—4—6，燃氣從本生燈下部小口噴出，井引射入一次空氣，在管內預先混合，預混后的氣體自燈口噴出燃燒，產生圓錐形的火焰，周圍大氣亦供給部分空氣，稱為二次空氣，通過擴散與一次空氣未燃盡的燃氣混合燃燒。
　　這樣，在正常燃燒時形成兩個穩定的火焰面：內火焰面，即由燃氣與一次空氣預混合后燃燒而產生。為圓錐形，呈藍綠色，強而有力，溫度亦商，為部分預混火焰，也稱為藍色錐體；外火焰面，是二次空氣與一次空氣未燃盡的燃氣進行的擴散混合燃燒，其形狀也近似圓錐形，呈黃色，軟弱無力，溫度較低，這是擴散火焰。
　　藍色的預混火焰錐體出現是有條件的。若燃氣／空氣混合物的濃度大于著火濃度上限，火焰就不可能向中心傳播，藍色錐體就不會出現，而成為擴散式燃燒。若混合物中燃氣的濃度低于著火濃度下限，則該混合氣根本不可能燃燒。氫氣燃燒火焰出現藍色錐體的一次空氣系數范圍相當大，而甲烷和其它碳氫化合物的燃燒火焰出現藍色錐體的一次空氣系數范圍則相當窄。
　　藍色錐體的實際形狀，如圖3—5—5，可用管道中氣流速度的分布和火焰傳播速度的變化來解釋。
　　層流時，沿管道截面上氣體的流速按拋物線分布，噴口中心氣流速度最大，至管壁處降為零。
　　靜止的藍色錐體焰面說明了錐面上各點的正常火焰傳播速度sn(其方向指向錐體內部)與該點氣流的法向分速度v_n相平衡，也即對于預混火焰錐面上的每一點都存在以下關系式，通常稱為米赫爾松余弦定律：
?

　　式中 ψ——預混氣流方向與焰面上該點法線方向之間的夾角。
　　余弦定律表明了層流火焰傳播速度與迎面來的氣流速度在火焰穩定情況下的平衡關系，火焰雖有向內傳播的趨勢，但仍能穩定在該點。
　　另一方面，藍色錐體焰面上各點，還有一個氣流切向分速度，使該處的質點要向上移動。因此、在焰面上必須不斷進行下面質點對上面質點的點火，也就是說，需要一個底部點火源。
　　為了說明什么是最下部的點火源，需要分析一下根部的情況。在火焰根部，靠近壁面處氣流速度逐漸減小，至管壁處降至零，但火焰并不會傳到燃燒器里去，因為該處的火焰傳報速度因管壁散熱也減小了。
　　在圖3—5—5中的點1處，火焰傳播速度小于氣流速度，即s_n<v。在離燃燒器出口處某一距離的點2處，氣流速度變化不多，火焰傳播速度卻因管壁散熱影響明顯減小而增加，故s_n>v。這樣，在點1和點2之間，勢必存在一個s_n=v的點3，在點3上，焰面的法線方向和預混氣流方向一致；即夾角ψ=0。這就是說，在燃燒器出口的周邊上，存在一個穩定的水平焰面，它就是燃燒器底部預混氣流的點火源，稱之為“點火環”。
　　藍色錐體的高度，也與火焰傳播速度和可燃混合氣流速度有關。如圖3—5—6，設錐體高度為h,噴管出口半徑為r，在錐休表面取一微元面，它在高度上的投影為dh，在徑向上的投影為dr。
?

?

圖3-5-5 藍色錐體表面的速度分布

圖3-5-6 藍色錐體形狀

?

　　這就是藍色錐體形狀的微分方程式。為了求錐體高度h，可將該微分方程式積分。但由于沿r方向，v和s_n都是變化的，要求積分很困難。簡單的處理方法是，假設錐體為正錐體；錐體底面半徑與噴管出口半徑相等；s_n為常數，不隨r變化。這時cosψ也為常數，即
?

?

為斷面上的氣流平均速度，設可燃混合氣體積流量為q_v,??

。解方程(5—6)得
?

?

?

　　上式表明，影響火焰高度的因素是r、?? 、q和s_n。當可燃混合氣成分和噴管出口尺寸一定時，平均流速或體積流量增加，都將使火焰高度增加；而火焰傳播速度加大，其高度減?。寒攪姽艹叽绾涂扇蓟旌蠚饬髁堪l生改變時，出口半徑加大，火焰高度增加。
　　由錐體高度近似公式(3—5—7)，就可以推導出動力法測定火焰正常傳播速度的公式(3—4—6)，即：
?

?

?