燃烧学讲义-第6章

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1、第6章液体燃料的燃烧6.1油燃烧特点6.2油的雾化6.3油滴燃烧过程6.4油雾炬燃烧6.5油燃烧的组织及调风器16.1油燃烧特点雾化燃烧油燃烧是一个复杂的物理化学过程，由于油沸点低于其燃点，因此油滴总是先蒸发成气体，并以气态的方式进行燃烧。2雾化：包含：雾化、受热蒸发、扩散混合、着火燃烧燃料→细滴→油雾炬，雾滴↓，表面积↑有利于油滴的气化过程，同时也有利于与空气的混合，保证燃烧质量。3蒸发：油滴受热后表面开始蒸发→油蒸汽扩散混合：燃油蒸汽与周围空气互相扩散与混合燃烧：油蒸汽与空气混合物达到着火温度后，开始燃烧。在燃烧过程中，油滴内部继续受热蒸发→扩散混合→新油气空气混合物取代已散逸燃烧产物

2、→继续燃烧→油滴燃尽41.油滴2.油蒸汽区3.燃烧区4.外部5.油蒸汽浓度6.氧气浓度7.温度55限制油滴燃烧的主要因素是与空气的混合速度，即取决于空气向油滴表面扩散所需的时间，属扩散燃烧。物理化学过程：雾化→三传→受热蒸发→着火→燃尽6雾化效果影响了油燃烧的快慢及燃烧质量，因此油的雾化是其燃烧过程中一个重要因素。6.2油的雾化1、雾化评价指标2、雾化器76.2.1雾化评价指标①雾化粒度：表示油滴颗粒大小的指标(<100m)表示油滴颗粒大小的指标，有平均直径，最大直径，中值直径等，常用平均直径法（又包含算术平均法，表面积平均法，体积平均法，质量平均法径等）索太尔平均直径（S.M.D）（体

3、面积平均直径）8粒度分布的表达形式表格形式（离散）直方图（离散）函数形式（连续）9微分型（频率分布）积分型（累积分布）10累积分布又分为筛上分布和筛下分布筛上分布筛下分布R(dp)+D(dp)=1工程破碎过程常使用Rosin-Rammler分布积分分布微分分布11②雾化油滴均匀性粒度均匀性指标Rd：液滴群中，颗粒直径大于d的质量分数n：均匀系数，一般数值2~4。愈大，均匀性好：特征尺度（定义为时油滴直径）6.2.1雾化评价指标积分分布函数微分分布函数12③雾化角：出口雾化角：在喷嘴出口处，做雾化锥边界切线，夹角为出口雾化角。条件雾化角：离开喷嘴一定距离x处，做垂直于油雾化锥中心线的垂线，与

4、雾化锥边界相交于两点，两点与喷嘴中心相连得两线，夹角为。6.2.1雾化评价指标13④流量密度：单位时间内，流过垂直于油雾方向的单位面积上的燃油体积。1、雾化评价指标14①雾化粒度②雾化油滴均匀性③雾化角：④流量密度：雾化评价指标15雾化原理油射流或薄膜由于射流紊流、周围气体的气动力作用、液体中可能夹杂气体、喷枪的振动及喷嘴表面不光滑等因素，不可避免地要经受扰动。扰动使薄膜或射流产生变形，特别是在气动压力和表面张力作用下，使得表面变形不断加剧，以致于射流或薄膜产生分裂，形成液滴或不稳定的液带，液带随之也破裂成液滴。若作用在液滴上的作用力相当大，足以克服表面张力时，较大的液滴就会破裂成较小的液

5、滴，这种现象称为“二次雾化”。16雾化原理射流雾化：射流的紊流作用在射流表面的气动力起主要作用，形成短波扰动，引起部分流体不断从射流表面剥离而形成细小的液滴。随着射流速度增加，会在波长较短的扰动波作用下产生射流破碎，比低速射流破碎得更快，形成的液滴更细，且液滴从射流表面分离的时间比低速射流时整个流束破碎的时间短得多，几乎是在射流喷出后就立即开始雾化，并在整个射流长度上连续进行。17雾化原理液膜雾化：离心喷嘴喷出空心锥形液膜具有向外扩张的惯性，而表面张力克服不了此惯性，于是液膜继续向外扩张，液膜越来越薄，同时，表面张力形成的表面位能也越来越高，使液膜越不稳定。结果表明，液膜破裂成液丝或液带，

6、并在表面张力作用下继续分裂成液滴；流速较大时，除了表面张力、惯性力及粘性力起作用外，由于相对于周围气体的运动速度加大，气动力对液膜的作用也加大，致使液膜扭曲和起伏形成波纹，再被甩成细丝，继而形成小滴；流速很大时，液体离开喷口便立即被雾化。18控制雾化的准则数——韦伯数Webernumber其中ρ为流体密度，v为特征流速，l为特征长度，σ为流体的表面张力系数。韦伯数代表惯性力和表面张力效应之比，韦伯数愈小代表表面张力愈重要，譬如毛细管现象、肥皂泡、表面张力波等小尺度的问题。一般而言，大尺度的问题，韦伯数远大于1.0，表面张力的作用便可以忽略。196.2.2雾化器常用的油雾化喷嘴可以简单分为两

7、类：机械式雾化器（离心式，旋杯式等）介质式雾化器（以蒸汽或空气作介质）①机械式雾化器依靠油泵的压力将液体燃料的压力提高，使以较高的压力喷进燃烧室20介质压力越高，破碎的液滴也越细，但消耗的能量也越多。如用蒸汽做雾化介质，则还可以在雾化同时降低油的粘度，故进入喷嘴的燃油粘度越高时仍能保证雾化质量，采用空气作介质时，空气压力低，雾化质量较差。②介质式雾化器2122离心式利用高压泵使油具有很高的压力（20~200bar），并以