冉景煜版 工程燃烧学--第 08 章.ppt

三、液滴群的燃烧 在液体燃料燃烧技术中多采用液雾燃烧方式，即把液体燃料通过雾化器雾化成一股由微小油滴组成的液雾气流。在雾化的油滴周围存在着空气，当液雾被加热时，油滴边蒸发、边混合、边燃烧。 液滴群燃烧的三种物理模型：预蒸发式燃烧，液滴群扩散燃烧，和复合式燃烧。 * 1. 预蒸发型燃烧 燃料液滴进入火焰区前已全部蒸发完，燃烧完全在无蒸发的气相区中进行，这种燃烧情况与气体燃料的燃烧机理相同，液滴蒸发对火焰长度的影响不大。 这种燃烧情况相当于雾化液滴很细，周围介质温度高或雾化喷嘴与火焰稳定区间距离长。 * 2. 液滴群扩散燃烧 周围介质温度低或雾化颗粒较粗时，在燃烧区的每个液滴周围有薄层火焰包围，在火焰面内是燃料蒸气和燃烧反应产物，火焰面外是空气和燃烧反应产物，液滴的燃料蒸气各自供给其周围的火焰，并和氧气相互扩散混合进行燃烧反应。 此时燃烧与蒸发几乎同步进行，形成滴群的扩散燃烧。此时反应动力学因素影响不大，蒸发过程的快慢控制着燃烧过程的进程。 * 3. 复合燃烧 介于预蒸发型燃烧和滴群扩散燃烧之间的一种情况。 如较为常见的喷雾液滴燃烧，由于喷出的液雾中的液滴大小不均匀，其中较小的液滴容易蒸发，在火焰区前方已蒸发完，形成预混型火焰，而较粗的液滴到达火焰区时尚未蒸发完毕，继续进行滴群扩散燃烧。 * 实验研究表明，在液滴群燃烧时，液滴燃烧时间仍遵循着前述的直径平方-直线规律。 液滴群燃烧有一个显著的特点，就是具有比均匀可燃混合气燃烧更宽广的着火界限和稳定工作范围。 液滴燃烧过程的扩展主要取决于液滴周围的液气比例（质量比），即局部地区的过量空气系数。 总的过量空气系数虽已超出均匀可燃混合气可以燃烧的界限，但在局部地区仍会有适合液滴燃烧的液／气比（质量比），它可保证燃烧所需空气的及时供应和相邻液滴间的相互传热，以促进燃烧，这样就显然扩大了液滴群燃烧的稳定工作范围。 * 4. 液滴群燃烧特性 本章小结 * 液体燃料燃烧类型 液体燃料燃烧特征 强化液体燃料燃烧的措施 液体燃料雾化机理 液体燃料雾化性能指标 液体燃料雾化方式及装置 燃料液滴蒸发时的斯蒂芬流 相对静止环境中燃料液滴的蒸发 强迫气流液滴的蒸发 燃料液滴群的蒸发 静止单个燃料液滴的燃烧 强迫对流环境中液滴的燃烧 液滴群的燃烧 * 4、流量密度分布 流量密度分布特性是指在单位时间内，通过与燃料喷射方向相垂直的单位横截面上燃料质量（或体积）沿半径方向的分布规律。 在一定程度上反映了燃烧空间内的燃料浓度分布，直接影响燃料在燃烧空间内能否与空气良好混合以形成合理的浓度场。 * 机械雾化流量密度分布 介质雾化流量密度分布 * 离心式机械雾化喷嘴的轴心部分存在空气核心，因而其流量密度分布呈马鞍形分布。 介质雾化喷嘴、直流式喷嘴的油雾流量密度分布呈高斯分布，轴向的流量密度最大。 5. 喷雾射程 油喷嘴在喷射方向上喷出的油雾丧失动能时能到达的平面与油喷嘴喷口之间的距离。 雾化角大和雾化很细的液滴群，其射程较短；而雾化角较小、雾滴密集的雾化炬由于从周围吸入的参与雾化炬一起运动的空气量较少，其射程较远。 6. 调节比和气耗率 调节比：保证雾化质量的前提下，在运行压力范围内油喷嘴的最大质量流量与最小质量流量之比值。 气耗率：是仅对介质雾化喷嘴而言的参数，它是指单位时间内雾化介质的质量与喷液质量之比，即气液质量比。 * 三、雾化方式及装置 液体燃料雾化主要有两种方式：机械雾化和介质雾化 此外还有兼有这两种方式特点的组合型雾化方式，其代表形式为转杯式油喷嘴。 * 1. 机械雾化喷嘴 机械雾化喷嘴也叫离心式雾化喷嘴，由雾化片、旋流片和分流片组成。 燃油经油泵升压后，在一定的压力下由进油管进入分流片上各小孔，然后由各小孔汇流到对应的环形槽道中，再由此进入并经过旋流片上的切向槽，使油流在中心锥形旋流室内形成高速旋转，最后从雾化片上的中心喷孔旋转喷出。在离心力的作用下，燃油被迅速破碎成液滴群，并形成一个空心的类圆锥形的雾化炬。 * 原理 机械雾化油烧嘴的结构简单、紧凑，工作噪音小，适用于黏度较低的燃油。 燃用雾化质量较差的油品时，易出现堵塞或雾化粒度较粗等问题，油压要求高，一般应达1.5~2.5 MPa，系统可靠性要求高，油泵耗能大。 * 特征 2. 介质雾化喷嘴 介质雾化喷嘴又称气动式雾化喷嘴，它的工作原理是利用空气或蒸汽作为雾化介质，将其压力能转换为高速气流，使液体燃料喷散为雾化炬。 按照雾化介质压力的高低，这种雾化喷嘴可分为两大类，即低压喷嘴和高压喷嘴。 * 原理 分类 低压空气雾化喷嘴 油在较低压力下从喷嘴中心喷出，利用速度较高的空气（约80 m/s）从油滴四周喷入，从而将油雾化。一般用于小型工业锅炉上，所需风机压头5～10 kPa。特点是空气出