燃烧仿真.燃烧器设计与优化：燃烧器数值模拟：燃烧器模拟中的网格生成技术.pdfVIP

燃烧仿真.燃烧器设计与优化：燃烧器数值模拟：燃烧器模

拟中的网格生成技术

1燃烧器设计基础

1.1燃烧器类型与应用

燃烧器设计是燃烧技术中的关键环节，其类型多样，应用广泛。燃烧器按

燃料类型可分为气体燃烧器、液体燃烧器和固体燃烧器；按燃烧方式可分为扩

散燃烧器、预混燃烧器和部分预混燃烧器；按应用领域可分为工业燃烧器、民

用燃烧器和特殊用途燃烧器。例如，工业燃烧器常用于锅炉、加热炉和工业炉

等设备中，而民用燃烧器则多用于家庭的壁炉、热水器和炉灶等。

1.1.1气体燃烧器示例

气体燃烧器通常使用天然气或液化石油气作为燃料。设计时需考虑气体的

流量、压力和混合比。例如，一个简单的天然气燃烧器设计可能包括以下参数：

气体流量：10m³/h

气体压力：2000Pa

空气流量：100m³/h

空气压力：101325Pa

1.1.2液体燃烧器示例

液体燃烧器主要使用柴油、重油或煤油等液体燃料。设计时需考虑燃料的

喷射压力、喷嘴类型和雾化效果。例如，一个柴油燃烧器的设计可能包括以下

参数：

燃料流量：5L/h

喷射压力：100bar

空气流量：150m³/h

1.2燃烧器设计的关键参数

燃烧器设计的成功与否，很大程度上取决于以下几个关键参数的合理选择

和优化：

1.燃料与空气的混合比：这是燃烧效率和排放控制的关键。混合比

过低会导致燃烧不完全，产生大量一氧化碳；混合比过高则会降低燃烧

温度，影响燃烧效率。

2.燃烧器的几何形状：包括燃烧器的直径、长度、喷嘴的形状和位

置等，这些都会影响燃料与空气的混合效果和燃烧稳定性。

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3.燃烧器的热负荷：即单位时间内燃烧器能释放的热量，这决定了

燃烧器的大小和效率。

4.燃烧器的燃烧温度：燃烧温度直接影响燃烧效率和排放物的生成，

过高或过低的温度都会影响燃烧器的性能。

5.燃烧器的排放特性：包括NOx、CO和未燃烧碳氢化合物等排放物

的生成量，这是评估燃烧器环保性能的重要指标。

1.2.1燃料与空气混合比计算示例

假设我们设计一个天然气燃烧器，天然气的热值为35MJ/m³，空气的热值

为0MJ/m³，为了达到完全燃烧，我们需要计算燃料与空气的混合比。

#燃料与空气混合比计算

#假设天然气的热值为35MJ/m³，空气的热值为0MJ/m³

#完全燃烧的化学方程式为：CH4+2O2-CO2+2H2O

天然气的主要成分是甲烷（），假设其体积百分比为

#CH4100%

空气中氧气（）的体积百分比约为

#O221%

#定义热值

heat_value_gas=35#MJ/m³

heat_value_air=0#MJ/m³

#定义化学方程式系数

stoichiometric_ratio_CH4_O2=2

#空气中氧气的体积百分比

oxygen_ratio_in_air=0.21

#计算完全燃烧所需的空气量

根据化学方程式，的需要的，而空气中的体积比为

#1m³CH42m³O2O221%

因此，的需要的空气量为：

#1m³CH42m³O2/0.21

air_volume_per_gas_volume=stoichiometric_ratio_CH4_O2/oxygen_ratio_in_air

#输出结果

print(f为了完全燃烧1m³的天然气，需要的空气量为：{air_volume_per_gas_volume:.2f}m³

)