燃燒原理與設(shè)備4

1、中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒原理與設(shè)備Combustion Principle and Equipment第四篇第四篇 燃燒方法與燃燒裝置燃燒方法與燃燒裝置中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院概概 述述燃燒裝置：燃燒裝置：用來實(shí)現(xiàn)燃料燃燒過程的裝置。在爐膛中用來實(shí)現(xiàn)燃料燃燒過程的裝置。在爐膛中合理組織燃料的燃燒過程，以保證爐子的工作合乎工藝、合理組織燃料的燃燒過程，以保證爐子的工作合乎工藝、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的要求技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的要求氣體燃料的燃燒：三階段氣體燃料的燃燒：三階段氣體燃料的燃燒方法氣體燃料的燃燒方法: :（1 1）有焰燃燒法）有焰燃燒法（2 2）無

2、焰燃燒法）無焰燃燒法（3 3）半無焰燃燒法）半無焰燃燒法有焰燃燒的特點(diǎn)：有焰燃燒的特點(diǎn)：無焰燃燒的特點(diǎn)：無焰燃燒的特點(diǎn)：中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 有焰燃燒有焰燃燒l煤氣和空氣的混合條件的改善：煤氣和空氣的混合條件的改善：（1 1）多股細(xì)流）多股細(xì)流（2 2）空氣和煤氣成角度相遇）空氣和煤氣成角度相遇（3 3）旋流裝置）旋流裝置l有焰燒嘴的種類：有焰燒嘴的種類：（1 1）按煤氣發(fā)熱量分類；（）按煤氣發(fā)熱量分類；（2 2）按燒嘴燃燒能力分類；）按燒嘴燃燒能力分類；（3 3）按火焰長度分類；）按火焰長度分類； （4 4）按火焰長度的可調(diào)性分類；）按火焰長度的可調(diào)性分類；（5 5）按混合

3、方法分類；）按混合方法分類； （6 6）按混合地點(diǎn)分類；）按混合地點(diǎn)分類；（7 7）按煤氣與空氣配比的調(diào)節(jié)方法分類；）按煤氣與空氣配比的調(diào)節(jié)方法分類；（8 8）按流股的形狀分類；（）按流股的形狀分類；（9 9）按空氣與煤氣的預(yù)熱情況分類；）按空氣與煤氣的預(yù)熱情況分類；（1010）按燃料的使用范圍分類）按燃料的使用范圍分類中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹1 1、套管、套管( (筒筒) )式燃燒器式燃燒器 熱負(fù)荷小熱負(fù)荷小 燃燒緩慢、火焰長燃燒緩慢、火焰長 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單 不回火不回火 流阻小（燃料與空氣的流阻?。ㄈ剂吓c空氣的供給壓力低）供給壓力低）中南大學(xué)能源科學(xué)與工

4、程學(xué)院主要有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹2 2、低壓渦流式燒嘴、低壓渦流式燒嘴 熱負(fù)荷熱負(fù)荷大，放熱集大，放熱集中；中； 燃燒迅速、火焰燃燒迅速、火焰短；短； 有回火的可有回火的可能能空氣空氣和和煤氣混合好，火焰短，煤氣混合好，火焰短，設(shè)計(jì)煤氣壓力設(shè)計(jì)煤氣壓力800Pa800Pa，空氣壓力空氣壓力2000Pa; 2000Pa; 適適合清潔的發(fā)生爐煤氣，合清潔的發(fā)生爐煤氣，混合煤氣和焦?fàn)t煤氣混合煤氣和焦?fàn)t煤氣 ，以及天然以及天然氣。氣。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹低壓渦流燒嘴的燃燒能力低壓渦流燒嘴的燃燒能力P P152152表表13-113-1下列情況燃燒能力要修正：

5、下列情況燃燒能力要修正：（1 1）煤氣壓力變化）煤氣壓力變化（2 2）煤氣或空氣預(yù)熱）煤氣或空氣預(yù)熱中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹 空氣和煤氣混合好空氣和煤氣混合好火焰很短，為出口火焰很短，為出口直徑的直徑的6 6 8 8倍。倍。 適合發(fā)熱量在適合發(fā)熱量在5435-8400kJ/m35435-8400kJ/m3的的發(fā)生爐煤氣和混合發(fā)生爐煤氣和混合煤氣，燃燒能力見煤氣，燃燒能力見表表13-313-33 3、扁縫渦流式燒嘴、扁縫渦流式燒嘴中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹適合清洗過的發(fā)生適合清洗過的發(fā)生爐煤氣、混合煤氣爐煤氣、混合煤氣3800-9

6、2000kJ/m3800-92000kJ/m3 3煤氣和空氣壓力約煤氣和空氣壓力約為為2000 2000 4000Pa4000Pa出口速度控制在出口速度控制在1010 20m/s20m/s。4 4、環(huán)縫渦流式燒嘴、環(huán)縫渦流式燒嘴中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹5 5、火焰長度可調(diào)式燒嘴、火焰長度可調(diào)式燒嘴工作原理是改變煤氣與空氣的混合。工作原理是改變煤氣與空氣的混合。6 6、燒臟煤氣的燒嘴、燒臟煤氣的燒嘴防止煤氣噴口堵塞，斷面較大防止煤氣噴口堵塞，斷面較大7 7、天然氣燒嘴、天然氣燒嘴空氣需要量大，要求混合好空氣需要量大，要求混合好中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要有焰燒

7、嘴介紹主要有焰燒嘴介紹8 8、平焰燒嘴、平焰燒嘴圓盤形火焰，強(qiáng)化圓盤形火焰，強(qiáng)化輻射換熱，改善加輻射換熱，改善加熱質(zhì)量，提高生產(chǎn)熱質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低燃料消耗。率和降低燃料消耗。SPMSPM平焰燃燒器平焰燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹9 9、高速燒嘴、高速燒嘴 SGMSGM型燃?xì)獾蛪盒腿細(xì)獾蛪焊咚偃紵鞲咚偃紵鲙Эs口燃燒室?guī)Эs口燃燒室的高速燃燒器的高速燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹1010、自身預(yù)熱式燒嘴、自身預(yù)熱式燒嘴1111、蓄熱式燒嘴、蓄熱式燒嘴1212、油、油- -氣兩用燒嘴氣兩用燒嘴中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院主要

8、有焰燒嘴介紹主要有焰燒嘴介紹中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院低氮氧化物燃燒低氮氧化物燃燒中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院有焰燒嘴的計(jì)算有焰燒嘴的計(jì)算 定型的燒嘴可以根據(jù)其使用性能和尺寸選用現(xiàn)成的產(chǎn)品，但定型的燒嘴可以根據(jù)其使用性能和尺寸選用現(xiàn)成的產(chǎn)品，但在下列兩種情況下，要通過計(jì)算來確定燒嘴的尺寸和性能。在下列兩種情況下，要通過計(jì)算來確定燒嘴的尺寸和性能。 （1 1）

9、設(shè)計(jì)新燒嘴）設(shè)計(jì)新燒嘴 在設(shè)計(jì)新燒嘴前，需要知道的參數(shù)有：煤氣熱值；煤氣工在設(shè)計(jì)新燒嘴前，需要知道的參數(shù)有：煤氣熱值；煤氣工作壓力；燒嘴燃燒能力。作壓力；燒嘴燃燒能力。 計(jì)算內(nèi)容有：煤氣噴口、空氣噴口和混合氣體噴口尺寸；計(jì)算內(nèi)容有：煤氣噴口、空氣噴口和混合氣體噴口尺寸；燒嘴前空氣壓力燒嘴前空氣壓力中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院有焰燒嘴的計(jì)算有焰燒嘴的計(jì)算 （2 2）驗(yàn)算舊燒嘴）驗(yàn)算舊燒嘴 主要內(nèi)容有：根據(jù)已知燒嘴尺寸和煤氣壓力計(jì)算燒嘴燃燒主要內(nèi)容有：根據(jù)已知燒嘴尺寸和煤氣壓力計(jì)算燒嘴燃燒能力；根據(jù)已知的燒嘴尺寸和所需燃燒能力計(jì)算應(yīng)有的煤能力；根據(jù)已知的燒嘴尺寸和所需燃燒能力計(jì)算應(yīng)有的煤氣和空氣壓力

10、氣和空氣壓力 有焰燒嘴計(jì)算表見有焰燒嘴計(jì)算表見P165P165表表13-513-5 在進(jìn)行燒嘴計(jì)算時(shí)，所需煤氣壓力和空氣壓力，必須根據(jù)在進(jìn)行燒嘴計(jì)算時(shí)，所需煤氣壓力和空氣壓力，必須根據(jù)燒嘴的最大負(fù)荷來確定，并保留燒嘴的最大負(fù)荷來確定，并保留15 15 20%20%的后備壓力，燒嘴的后備壓力，燒嘴的最大負(fù)荷一般取為正常燃燒能力的的最大負(fù)荷一般取為正常燃燒能力的2.52.5倍。倍。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 無焰燃燒無焰燃燒一、噴射式無焰燃燒的特點(diǎn)一、噴射式無焰燃燒的特點(diǎn) 燃?xì)馊細(xì)鉃閲娚浣橘|(zhì)，空氣為被為噴射介質(zhì)，空氣為被噴射介質(zhì)（少數(shù)情況下噴射介質(zhì)（少數(shù)情況下也以也以空氣空氣為噴射介質(zhì)

11、），二者通過噴射器為噴射介質(zhì)），二者通過噴射器達(dá)到均勻混合。達(dá)到均勻混合。1.1.燒燒嘴結(jié)構(gòu)嘴結(jié)構(gòu)2.2.煤氣煤氣噴口噴口3.3.空氣空氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器4.4.空氣吸入口空氣吸入口5.5.混合混合管管6.6.擴(kuò)擴(kuò)壓管壓管7.7.噴頭噴頭8.8.燃燒燃燒坑道坑道中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射式燒嘴優(yōu)點(diǎn)引射式燒嘴優(yōu)點(diǎn)1. 1. 吸入吸入的空氣量隨煤氣量的變化自動(dòng)按比例改變的空氣量隨煤氣量的變化自動(dòng)按比例改變，因此，因此噴射系數(shù)（空氣噴射系數(shù)（空氣過剩系數(shù)過剩系數(shù)）能自動(dòng)保持恒定，具有自）能自動(dòng)保持恒定，具有自調(diào)性；調(diào)性；2 2. . 混合混合裝置簡單可靠，煤氣空氣在混合管內(nèi)即裝置簡單可靠，煤氣空氣在

12、混合管內(nèi)即達(dá)到均勻達(dá)到均勻混合，只要給予混合，只要給予2-5%2-5%的過?？諝饩涂梢员ＷC完全的過剩空氣就可以保證完全燃燒；燃燒；3. 3. 燃燒速度燃燒速度快；快；4. 4. 不不需要風(fēng)機(jī)，管路設(shè)置也較簡單，因此燒嘴的調(diào)節(jié)和需要風(fēng)機(jī)，管路設(shè)置也較簡單，因此燒嘴的調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制系統(tǒng)都比有焰燒嘴簡單。自動(dòng)控制系統(tǒng)都比有焰燒嘴簡單。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射式燒嘴缺點(diǎn)引射式燒嘴缺點(diǎn)1. 1. 大型噴射式燒嘴外形尺寸大，占地大，安裝操作不便；大型噴射式燒嘴外形尺寸大，占地大，安裝操作不便；2. 2. 需要較高的煤氣壓力（需要較高的煤氣壓力（10000Pa10000Pa以上），煤氣系統(tǒng)阻以上），煤

13、氣系統(tǒng)阻力消耗大；力消耗大；3. 3. 空氣和煤氣的預(yù)熱溫度受到限制；空氣和煤氣的預(yù)熱溫度受到限制；4. 4. 燒嘴負(fù)荷調(diào)節(jié)比小，即燃燒能力不如有焰燒嘴；燒嘴負(fù)荷調(diào)節(jié)比小，即燃燒能力不如有焰燒嘴；5. 5. 對(duì)煤氣發(fā)熱量、預(yù)熱溫度、爐壓等波動(dòng)非常敏感；燒對(duì)煤氣發(fā)熱量、預(yù)熱溫度、爐壓等波動(dòng)非常敏感；燒嘴的噴射比（自調(diào)性）在實(shí)際情況偏離設(shè)計(jì)條件時(shí)便嘴的噴射比（自調(diào)性）在實(shí)際情況偏離設(shè)計(jì)條件時(shí)便不能保持。不能保持。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射器工作原理引射器工作原理中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射器工作原理引射器工作原理克服流動(dòng)阻力克服流動(dòng)阻力克服熱阻克服熱阻獲得所要求的流出速度獲得所要求的流出速度

14、h h4 4的大小決定了混合氣體從頭部火孔的噴射速度，的大小決定了混合氣體從頭部火孔的噴射速度，是引射式大氣燃燒器的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。是引射式大氣燃燒器的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。 h h4 4消耗于三個(gè)消耗于三個(gè)方面：方面：中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射器工作原理引射器工作原理20121pmixpup22)1 (ppp流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力 火孔阻力系數(shù)火孔阻力系數(shù)混氣密度混氣密度火孔出口氣流速度火孔出口氣流速度火孔流量系數(shù)火孔流量系數(shù)中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射器工作原理引射器工作原理熱阻熱阻21273273022mixputp溫升溫升2273273023mixputp流出動(dòng)能流出動(dòng)能中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)

15、院引射器工作原理引射器工作原理127327321tKp201421pmixuKh3214ppph燃燒器頭部的能量損失系數(shù)燃燒器頭部的能量損失系數(shù)民用燃燒器民用燃燒器K K1 1=2.7 =2.7 2.92.9中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射器組成與結(jié)構(gòu)參數(shù)引射器組成與結(jié)構(gòu)參數(shù)燃料噴嘴、吸氣收縮管、混合管和擴(kuò)壓管。燃料噴嘴、吸氣收縮管、混合管和擴(kuò)壓管。 引射器一般由四部分組成引射器一般由四部分組成: :流量系數(shù)流量系數(shù)=0.7=0.70.780.78噴孔直徑噴孔直徑:1:12.5mm2.5mm長徑比長徑比=1=12 2錐角錐角=90 =90 120120)/(21smpuf)/(004. 0360

16、024322hmpdpdVfjfjf中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射器組成與結(jié)構(gòu)參數(shù)引射器組成與結(jié)構(gòu)參數(shù)圓錐形圓錐形進(jìn)口面積與出口面積之比一般為進(jìn)口面積與出口面積之比一般為4 46 6 一次空氣的進(jìn)風(fēng)面積一般為燃燒器火孔總面積的一次空氣的進(jìn)風(fēng)面積一般為燃燒器火孔總面積的1.251.252.252.25倍，吸入風(fēng)速不超過倍，吸入風(fēng)速不超過1.5m/s 1.5m/s 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射器組成與結(jié)構(gòu)參數(shù)引射器組成與結(jié)構(gòu)參數(shù)使燃料與空氣進(jìn)行充分的混合，并使混合氣體在使燃料與空氣進(jìn)行充分的混合，并使混合氣體在其出口處達(dá)到速度、溫度和濃度的均勻分布。通常采其出口處達(dá)到速度、溫度和濃度的均勻分布。

17、通常采用圓柱形混合管，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其長度為用圓柱形混合管，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其長度為tmixdl)31 (將混合氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，以便獲得流過將混合氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，以便獲得流過火孔所需的壓力頭。經(jīng)驗(yàn)表明，最有利的擴(kuò)張角為火孔所需的壓力頭。經(jīng)驗(yàn)表明，最有利的擴(kuò)張角為6 68 8，出口面積與進(jìn)口面積之比為，出口面積與進(jìn)口面積之比為2 23 3。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院引射式大氣燃燒器的特點(diǎn)及引射式大氣燃燒器的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍引射式大氣燃燒器有下列特點(diǎn)：引射式大氣燃燒器有下列特點(diǎn)：和擴(kuò)散式燃燒器相比，引射式大氣燃燒器的火焰溫和擴(kuò)散式燃燒器相比，引射式大氣燃燒器的火焰溫度比較高，火焰短，

18、火力強(qiáng)，燃燒比較安全，煙氣中含度比較高，火焰短，火力強(qiáng)，燃燒比較安全，煙氣中含量較少；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃燒穩(wěn)定性較差。量較少；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃燒穩(wěn)定性較差。與鼓風(fēng)式燃燒器相比，引射式大氣燃燒器不必鼓風(fēng)，與鼓風(fēng)式燃燒器相比，引射式大氣燃燒器不必鼓風(fēng)，投資少，不耗電；但熱負(fù)荷不宜太大，否則結(jié)構(gòu)相當(dāng)笨投資少，不耗電；但熱負(fù)荷不宜太大，否則結(jié)構(gòu)相當(dāng)笨重。重。和火道式無焰燃燒器相比，引射式大氣燃燒器熱和火道式無焰燃燒器相比，引射式大氣燃燒器熱負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬廣，可燃燒低壓煤氣；但熱強(qiáng)度較低。負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬廣，可燃燒低壓煤氣；但熱強(qiáng)度較低。一次空氣過量系數(shù)基本上不隨煤氣壓力而變化。因此，一次空氣過量系數(shù)基本上不隨

19、煤氣壓力而變化。因此，這類燃燒器具有可貴的自動(dòng)調(diào)節(jié)性能。這類燃燒器具有可貴的自動(dòng)調(diào)節(jié)性能。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院燃燒器燃燒器中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第四節(jié)第四節(jié) 其它煤氣燒嘴其它煤氣燒嘴半噴射式天然氣燒嘴半噴射式天然氣燒嘴大氣式煤氣燒嘴大氣式煤氣燒嘴輻射墻式無焰燒嘴輻射墻式無焰燒嘴管群式燃燒器管群式燃燒器周邊供氣蝸殼式燃燒器周邊供氣蝸殼式燃燒器平流式燃燒器平流式燃燒器燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)供氣方式燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)供氣方式燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)鈬娮烊細(xì)廨啓C(jī)的燃?xì)鈬娮熘心洗髮W(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院l燃?xì)鉅t具的

20、燃燒方式分為：擴(kuò)散燃燒、大氣式燃燒、部分燃?xì)鉅t具的燃燒方式分為：擴(kuò)散燃燒、大氣式燃燒、部分預(yù)混式燃燒、鼓風(fēng)式燃燒。在我們現(xiàn)在的灶具產(chǎn)品上通常預(yù)混式燃燒、鼓風(fēng)式燃燒。在我們現(xiàn)在的灶具產(chǎn)品上通常采用的燃燒方式為大氣式燃燒。采用的燃燒方式為大氣式燃燒。l大氣式燃燒器的主要特點(diǎn)是燃?xì)庠谥鹎耙雅c一次空氣混大氣式燃燒器的主要特點(diǎn)是燃?xì)庠谥鹎耙雅c一次空氣混合，而一次空氣的供給是靠燃?xì)庖渌闹芸諝鈱?shí)現(xiàn)的。所合，而一次空氣的供給是靠燃?xì)庖渌闹芸諝鈱?shí)現(xiàn)的。所以，大氣式燃燒器又稱大氣引射式燃燒器，這種燃燒過程以，大氣式燃燒器又稱大氣引射式燃燒器，這種燃燒過程的組織方式稱大氣燃燒或局部預(yù)混燃燒。的組織方式稱大氣

21、燃燒或局部預(yù)混燃燒。l大氣式燃燒器的主要優(yōu)點(diǎn)是燃燒工況易于調(diào)節(jié)，燃燒充分大氣式燃燒器的主要優(yōu)點(diǎn)是燃燒工況易于調(diào)節(jié)，燃燒充分、溫度較高、一次空氣供給靠燃?xì)馍淞骶砦闹芸諝猓?、溫度較高、一次空氣供給靠燃?xì)馍淞骶砦闹芸諝猓恍枰獠縿?dòng)力，因而結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，在燃?xì)庠罹呱闲枰獠縿?dòng)力，因而結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，在燃?xì)庠罹呱蠎?yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。第四節(jié)第四節(jié) 其它煤氣燒嘴其它煤氣燒嘴中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院練習(xí)一練習(xí)一l設(shè)計(jì)低壓渦流燒嘴，使用煤氣成分為（設(shè)計(jì)低壓渦流燒嘴，使用煤氣成分為（% %）：）：COCO9.19.1，H H2 257.357

22、.3，CHCH4 426.026.0，C C2 2H H4 42.52.5， COCO2 23.03.0，O O2 20.50.5，N N2 21.61.6，煤氣溫度，煤氣溫度t t煤煤=20=20，燒嘴，燒嘴正常燃燒能力為正常燃燒能力為50m50m3 3/h/h，空氣消耗系數(shù)，空氣消耗系數(shù)n=1.1n=1.1，燒，燒嘴前煤氣壓力嘴前煤氣壓力P P煤煤=800Pa=800Pa，空氣溫度，空氣溫度t t空空=20=20。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第十四章第十四章 液體燃料的燃燒液體燃料的燃燒中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 燃料油的燃燒過程燃料油的燃燒過程 輕質(zhì)液體燃料的氣化過程是一個(gè)純物

23、理過程，而重質(zhì)液輕質(zhì)液體燃料的氣化過程是一個(gè)純物理過程，而重質(zhì)液體燃料的氣化，還要經(jīng)歷化學(xué)裂解過程，裂解成輕質(zhì)可燃?xì)怏w燃料的氣化，還要經(jīng)歷化學(xué)裂解過程，裂解成輕質(zhì)可燃?xì)饣锖吞假|(zhì)殘?jiān)?，所以液體燃料可分為易于蒸發(fā)和難于蒸發(fā)化物和碳質(zhì)殘?jiān)?，所以液體燃料可分為易于蒸發(fā)和難于蒸發(fā)兩類。兩類。 例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃用的汽油，在其引入燃燒室之前，先例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃用的汽油，在其引入燃燒室之前，先在汽化器中霧化蒸發(fā)并與空氣混合形成均勻可燃混合氣，然在汽化器中霧化蒸發(fā)并與空氣混合形成均勻可燃混合氣，然后送入發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒，因此這種可燃混合氣的燃燒就如均勻后送入發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒，因此這種可燃混合氣的燃燒就如均勻預(yù)混氣體燃

24、燒一樣。預(yù)混氣體燃燒一樣。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 燃料油的燃燒過程燃料油的燃燒過程 對(duì)于較難蒸發(fā)的燃油在燃燒過程中邊蒸發(fā)邊燃燒，液體對(duì)于較難蒸發(fā)的燃油在燃燒過程中邊蒸發(fā)邊燃燒，液體燃料在其表面產(chǎn)生一層蒸氣，蒸氣與空氣混合加熱著火燃燒燃料在其表面產(chǎn)生一層蒸氣，蒸氣與空氣混合加熱著火燃燒，形成火焰，液面從火焰中吸收熱量，促使蒸發(fā)大大加速，形成火焰，液面從火焰中吸收熱量，促使蒸發(fā)大大加速，直到建立穩(wěn)定狀態(tài)：燃料的燃燒速度和蒸發(fā)速度相等，在這直到建立穩(wěn)定狀態(tài)：燃料的燃燒速度和蒸發(fā)速度相等，在這個(gè)過程中，燃燒速度取決于液體從其表面蒸發(fā)的速度。個(gè)過程中，燃燒速度取決于液體從其表面蒸發(fā)的速度

25、。 見見P126P126圖圖11-711-7油粒燃燒示意圖油粒燃燒示意圖油粒完全燒掉所需時(shí)間與油粒半徑的平方成正比；油粒完全燒掉所需時(shí)間與油粒半徑的平方成正比； 周圍介質(zhì)的溫度越高，越有利于加速油的燃燒。周圍介質(zhì)的溫度越高，越有利于加速油的燃燒。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 燃料油的燃燒過程燃料油的燃燒過程中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 液體燃料燃燒過程液體燃料燃燒過程l液體燃料燃燒系統(tǒng)液體燃料燃燒系統(tǒng)1 1、供油系統(tǒng)、供油系統(tǒng) 2 2、供氣系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)3 3、燃燒系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 液體燃料燃燒過程液體燃料燃燒過程l液體燃料燃燒特點(diǎn)液體燃

26、料燃燒特點(diǎn)1 1、擴(kuò)散燃燒、擴(kuò)散燃燒 2 2、非均相燃燒、非均相燃燒l液體燃料燃燒過程液體燃料燃燒過程1 1、霧化、霧化2 2、蒸發(fā)、蒸發(fā)3 3、熱解和裂化、熱解和裂化4 4、混合、混合5 5、燃燒、燃燒中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院練習(xí)一練習(xí)一l設(shè)計(jì)低壓渦流燒嘴，使用煤氣成分為（設(shè)計(jì)低壓渦流燒嘴，使用煤氣成分為（% %）：）：COCO9.19.1，H H2 257.357.3，CHCH4 426.026.0，C C2 2H H4 42.52.5， COCO2 23.03.0，O O2 20.50.5，N N2 21.61.6，煤氣溫度，煤氣溫度t t煤煤=20=20，燒嘴，燒嘴正常燃燒能力為正常

27、燃燒能力為50m50m3 3/h/h，空氣消耗系數(shù)，空氣消耗系數(shù)n=1.1n=1.1，燒，燒嘴前煤氣壓力嘴前煤氣壓力P P煤煤=800Pa=800Pa，空氣溫度，空氣溫度t t空空=20=20。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)油的霧化n燃油霧化現(xiàn)象中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)油的霧化第二節(jié)油的霧化l燃油霧化現(xiàn)象燃油霧化現(xiàn)象中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)油的霧化第二節(jié)油的霧化構(gòu)成液體燃料射流破碎的霧化過程主要有：構(gòu)成液體燃料射流破碎的霧化過程主要有：1 1）射流在長度和寬度上發(fā)展）射流在長度和寬度上發(fā)展2 2）射流由于碰撞和摩擦而破裂）射流由于碰撞和摩擦而破裂3 3）表面張力所引起的破裂）

28、表面張力所引起的破裂4 4）在射流內(nèi)部所產(chǎn)生的湍流運(yùn)動(dòng)所引起的破裂）在射流內(nèi)部所產(chǎn)生的湍流運(yùn)動(dòng)所引起的破裂5 5）液滴由于碰撞而聚合和破裂）液滴由于碰撞而聚合和破裂中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)油的霧化第二節(jié)油的霧化我們分析油滴在氣體介質(zhì)中飛行時(shí)受到的力，可分為：我們分析油滴在氣體介質(zhì)中飛行時(shí)受到的力，可分為： （見（見P192 P192 19393）1 1、外力，是由油壓形成的向前推進(jìn)力、氣體的阻力，油滴本、外力，是由油壓形成的向前推進(jìn)力、氣體的阻力，油滴本身的重力作用組成。其作用是使油滴變形。身的重力作用組成。其作用是使油滴變形。2 2、內(nèi)力，是由內(nèi)摩擦力（宏觀表現(xiàn)為粘性）和表面張力。其

29、、內(nèi)力，是由內(nèi)摩擦力（宏觀表現(xiàn)為粘性）和表面張力。其作用是使油滴維持原狀。作用是使油滴維持原狀。 當(dāng)內(nèi)力和外力達(dá)到平衡時(shí)霧化過程終止。當(dāng)內(nèi)力和外力達(dá)到平衡時(shí)霧化過程終止。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)油的霧化第二節(jié)油的霧化可以看出提高霧化品質(zhì)的方法有：可以看出提高霧化品質(zhì)的方法有：（1 1）要求燃油具有一定的噴射壓力，壓力越高霧化越細(xì)；）要求燃油具有一定的噴射壓力，壓力越高霧化越細(xì)；（2 2）要求燃油具有較小的粘度和表面張力。提高油溫，可降）要求燃油具有較小的粘度和表面張力。提高油溫，可降 低燃油的粘度和表面張力，燃油預(yù)熱是在使用粘度較大低燃油的粘度和表面張力，燃油預(yù)熱是在使用粘度較大 重質(zhì)

30、燃油時(shí)提高霧化質(zhì)量的必要措施。重質(zhì)燃油時(shí)提高霧化質(zhì)量的必要措施。（3 3）要有一定的氣體阻力，提高油滴相對(duì)空氣的運(yùn)動(dòng)速度。）要有一定的氣體阻力，提高油滴相對(duì)空氣的運(yùn)動(dòng)速度。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院霧化質(zhì)量的評(píng)定霧化質(zhì)量的評(píng)定1 1、霧化角：霧化錐的張角。重要參數(shù)。、霧化角：霧化錐的張角。重要參數(shù)。R=100mm中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院霧化質(zhì)量的評(píng)定霧化質(zhì)量的評(píng)定2 2、霧化細(xì)度、霧化細(xì)度 霧化后產(chǎn)生的油滴的大小。霧化后產(chǎn)生的油滴的大小。由于霧化后液滴的大小極不均勻，最大和最小相差由于霧化后液滴的大小極不均勻，最大和最小相差5050100100倍，我們只能用液滴的平均直徑表示液滴的顆粒細(xì)度。

31、倍，我們只能用液滴的平均直徑表示液滴的顆粒細(xì)度。油粒的直徑分布油粒的直徑分布：質(zhì)：質(zhì)量中間直徑量中間直徑d d5050 或或dmdm：大于和小于：大于和小于直直徑徑d d5050的顆粒質(zhì)的顆粒質(zhì)量各量各占占50%50%。索太爾平均直徑。索太爾平均直徑d d3232或或d dSMDSMD：i2ii3i32NdNdd中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院霧化質(zhì)量的評(píng)定霧化質(zhì)量的評(píng)定3 3、霧化均勻度、霧化均勻度 表示霧化后油滴粒徑的分布。表示霧化后油滴粒徑的分布。目前使用較多的是目前使用較多的是Rossin-RammlerRossin-Rammler關(guān)系式：關(guān)系式：式中：式中：R R：尺寸大于：尺寸大于did

32、i的油滴占全部油滴質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)的油滴占全部油滴質(zhì)量的百分?jǐn)?shù) ：尺寸常數(shù)：尺寸常數(shù) n n：均勻性指數(shù)：均勻性指數(shù) %dd100expRnid中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院霧化質(zhì)量的評(píng)定霧化質(zhì)量的評(píng)定 2121in1mmiidlgdlgR1lnlgR1lnlgn ddlgR1lnlgn ln2dd%50R dd%8 .36R dd中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院霧化質(zhì)量的評(píng)定霧化質(zhì)量的評(píng)定4 4、流量密度分布、流量密度分布 ：指在單位時(shí)間內(nèi)通過以燃料噴射方：指在單位時(shí)間內(nèi)通過以燃料噴射方向相垂直的單位截面上燃油質(zhì)量（容積）沿半徑的分布向相垂直的單位截面上燃油質(zhì)量（容積）沿半徑的分布規(guī)律。重要指標(biāo)，決定與空

33、氣的混合（規(guī)律。重要指標(biāo)，決定與空氣的混合（見見P190P190圖圖14-714-7） 5 5、噴霧炬長度、噴霧炬長度 油霧射程（不能等同于火焰長度）油霧射程（不能等同于火焰長度） 假設(shè)：噴霧炬是具有半球形推進(jìn)鋒面的錐形噴霧；噴霧假設(shè)：噴霧炬是具有半球形推進(jìn)鋒面的錐形噴霧；噴霧炬是固定不變的；在噴射期間，噴射壓力和液體在噴口炬是固定不變的；在噴射期間，噴射壓力和液體在噴口處的速度不變。處的速度不變。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院霧化質(zhì)量的評(píng)定霧化質(zhì)量的評(píng)定25 . 105 . 004 . 21ddtuLcacacacPPu20中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)油的霧化第二節(jié)油的霧化l霧化方式霧化方式

34、按照用于破碎液體射流的一次能源的不同劃分：按照用于破碎液體射流的一次能源的不同劃分：1 1）附加介質(zhì)能量使油霧化（空氣、蒸汽、煤氣或燃燒產(chǎn)物）附加介質(zhì)能量使油霧化（空氣、蒸汽、煤氣或燃燒產(chǎn)物） 高壓霧化高壓霧化 100kPa100kPa以上以上 中壓霧化中壓霧化 10-100kPa10-100kPa 低壓霧化低壓霧化 3-10kPa3-10kPa2 2）油壓式（或機(jī)械式）霧化）油壓式（或機(jī)械式）霧化中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴一、重油燒嘴基本要求一、重油燒嘴基本要求二、重油燒嘴分類二、重油燒嘴分類中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴1 1、離心式

35、機(jī)械霧化器的設(shè)計(jì)計(jì)算、離心式機(jī)械霧化器的設(shè)計(jì)計(jì)算（1 1）霧化器出口截面上切向速度分布）霧化器出口截面上切向速度分布12rarc中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴假設(shè)：燃油無粘性，看作理想流體；假設(shè)：燃油無粘性，看作理想流體； 在霧化器內(nèi)流動(dòng)時(shí)無摩在霧化器內(nèi)流動(dòng)時(shí)無摩擦損耗，且與外界無熱交換。擦損耗，且與外界無熱交換。霧化器進(jìn)出口兩截面的伯努力方程為：霧化器進(jìn)出口兩截面的伯努力方程為： 22t22n221121ww21Pw21Pzzg常數(shù)22t22n2211ww21Pw21P中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴根據(jù)無摩擦損耗的理想流體動(dòng)量矩守恒可知：根

36、據(jù)無摩擦損耗的理想流體動(dòng)量矩守恒可知： 分析方程，當(dāng)分析方程，當(dāng)r0r0，如果，如果2 2截面充滿流體，截面充滿流體，w wt t，則，則P P2 2-，不可能，不可能，P P2 2只能降到周圍介質(zhì)的壓力只能降到周圍介質(zhì)的壓力P P0 0，如果低，如果低于于P P0 0 ，周圍氣體會(huì)擠入噴口中心部位流體的位置，形成半，周圍氣體會(huì)擠入噴口中心部位流體的位置，形成半徑為徑為r ra a的空氣旋渦，其壓力為的空氣旋渦，其壓力為P P0 0 。燃油是從空氣旋渦和噴口內(nèi)圓之環(huán)狀截面噴出，這是離心式燃油是從空氣旋渦和噴口內(nèi)圓之環(huán)狀截面噴出，這是離心式機(jī)械噴嘴的一個(gè)主要工作特點(diǎn)。機(jī)械噴嘴的一個(gè)主要工作特點(diǎn)。

37、常數(shù)rwt中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴噴口有效截面系數(shù)：噴口有效截面系數(shù)：r rc crra a，w wt t逐漸增大，取平均：逐漸增大，取平均：2ca2c2a2crr1rrrtctatmww21w中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴（2 2）霧化器出口截面軸向速度分布）霧化器出口截面軸向速度分布 在噴口截面取一寬度為在噴口截面取一寬度為drdr的微元圓環(huán)，其內(nèi)外兩側(cè)的微元圓環(huán)，其內(nèi)外兩側(cè)單位面積上壓力差單位面積上壓力差dpdp由離心力產(chǎn)生：由離心力產(chǎn)生：另對(duì)伯努力方程求導(dǎo)：另對(duì)伯努力方程求導(dǎo)：drrwdP2t常數(shù)2wP2中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)

38、院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴0drdw21drdP1rwdrdP22t常數(shù)常數(shù)n2nt2t22nw 0drdwrw 0drrwd2r1drdw21中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴（3 3）噴油量計(jì)算）噴油量計(jì)算由于噴口截面任一半徑處燃油軸向速度為定值，由于噴口截面任一半徑處燃油軸向速度為定值，對(duì)于已知結(jié)構(gòu)特性的霧化器的噴油量：對(duì)于已知結(jié)構(gòu)特性的霧化器的噴油量：式中式中 和和w wa a為未知量，利用進(jìn)出口伯努利方程為未知量，利用進(jìn)出口伯努利方程n2crrnwrrdrw2Qca中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴r1w1a2ta2naa211ww2

39、1Pw21Pnna02211wwPPw21PH2ta0nwPH2w中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴hbnf fQ wrwrw111ata2a1202crrfQPH2rQ02cPH2rQ中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴frrA A1111c122 ：流量系數(shù)：流量系數(shù) A A：霧化器的幾何特性參數(shù)：霧化器的幾何特性參數(shù)對(duì)一定結(jié)構(gòu)尺寸的霧化器，對(duì)一定結(jié)構(gòu)尺寸的霧化器，A A為一確定值；為一確定值； 是是 的的函數(shù)，函數(shù)， 為未知數(shù)。為未知數(shù)。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴 當(dāng)當(dāng) 取某一值時(shí)，取某一值時(shí)， 最大，在給定噴油壓差

40、和結(jié)最大，在給定噴油壓差和結(jié)構(gòu)尺寸條件下，噴油量也為最大值，也就是最大流構(gòu)尺寸條件下，噴油量也為最大值，也就是最大流量工作狀態(tài)。最大流量工作狀態(tài)最穩(wěn)定，過大或過量工作狀態(tài)。最大流量工作狀態(tài)最穩(wěn)定，過大或過小的小的 值都會(huì)使流量不穩(wěn)定，而有自動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀值都會(huì)使流量不穩(wěn)定，而有自動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢。這就是最大流量原理。此時(shí)：態(tài)的趨勢。這就是最大流量原理。此時(shí)：穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)下，穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)下， 、 可由可由A A確定確定-2 21A 0dd33中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴（4 4）霧化角的確定）霧化角的確定引入平均霧化角的概念：按噴口截面平均半徑處的引入平均霧化角

41、的概念：按噴口截面平均半徑處的切向分速計(jì)算霧化角。切向分速計(jì)算霧化角。式中式中w wtmtm為半徑為半徑r rm m=(r=(rc c+r+ra a)/2)/2處切向分速。處切向分速。ntmmww2tg111w2rrwwtamatatm中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴1Awwrwr wfwwrQtanata111n2c1118ww2tgntmm1118arctg2m中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴（5 5）考慮到燃油的粘性的影響，實(shí)際噴油量）考慮到燃油的粘性的影響，實(shí)際噴油量和霧化角比理論計(jì)算值要小。工程設(shè)計(jì)中，一和霧化角比理論計(jì)算值要小。工程設(shè)

42、計(jì)中，一般是在霧化器設(shè)計(jì)制造完成后，實(shí)驗(yàn)測定般是在霧化器設(shè)計(jì)制造完成后，實(shí)驗(yàn)測定 、 和其它特性，對(duì)理論計(jì)算校正。和其它特性，對(duì)理論計(jì)算校正。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴2 2、可調(diào)離心式機(jī)械霧化器、可調(diào)離心式機(jī)械霧化器 P P203203離心式機(jī)械霧化器有很多優(yōu)點(diǎn)：離心式機(jī)械霧化器有很多優(yōu)點(diǎn)：(1)(1)在一般壓力下可得到足夠好的霧化質(zhì)量；在一般壓力下可得到足夠好的霧化質(zhì)量；(2)(2)消耗能量少，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較高；消耗能量少，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較高；(3)(3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，噪音小，操作檢修方便；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，噪音小，操作檢修方便；(4)(4)易實(shí)現(xiàn)燃燒自動(dòng)控制。易實(shí)現(xiàn)燃

43、燒自動(dòng)控制。但在運(yùn)行中也存在一些問題：主要是在低負(fù)荷時(shí)由于油壓下但在運(yùn)行中也存在一些問題：主要是在低負(fù)荷時(shí)由于油壓下降而導(dǎo)致霧化惡化和負(fù)荷的調(diào)節(jié)受到限制。降而導(dǎo)致霧化惡化和負(fù)荷的調(diào)節(jié)受到限制。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴油箱油箱油泵油泵加熱器加熱器油壓閥油壓閥霧化器霧化器回油閥回油閥中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴3 3、氣體介質(zhì)霧化噴嘴、氣體介質(zhì)霧化噴嘴 又稱為二流體噴頭，就是用第二種流體使油霧化，作為第又稱為二流體噴頭，就是用第二種流體使油霧化，作為第二流體，是在壓縮時(shí)能夠儲(chǔ)備大量能量的氣體，如空氣、蒸二流體，是在壓縮時(shí)能夠儲(chǔ)備大量能量的

44、氣體，如空氣、蒸汽或其他壓縮性氣體。汽或其他壓縮性氣體。（1 1）分類）分類 如果兩種流體在噴頭內(nèi)混合的稱作內(nèi)混型，與此相反，如果兩種流體在噴頭內(nèi)混合的稱作內(nèi)混型，與此相反，稱作外混型；稱作外混型； 根據(jù)氣液匯合時(shí)液體的形態(tài)，可以分為液柱霧化式和液根據(jù)氣液匯合時(shí)液體的形態(tài)，可以分為液柱霧化式和液膜霧化式；膜霧化式； 根據(jù)霧化劑的壓力大小，又可分為低壓和高壓，低壓噴根據(jù)霧化劑的壓力大小，又可分為低壓和高壓，低壓噴嘴霧化劑流量大，高壓比較少。嘴霧化劑流量大，高壓比較少。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴（2 2）流動(dòng)特性）流動(dòng)特性外混型流動(dòng)特性比較簡單，液體油的噴出時(shí)壓力和流

45、量的關(guān)外混型流動(dòng)特性比較簡單，液體油的噴出時(shí)壓力和流量的關(guān)系：系：霧化氣體必須作為可壓縮性流體對(duì)待，噴出速度：霧化氣體必須作為可壓縮性流體對(duì)待，噴出速度：121)P2(PAQK1K1211PP11KKP2u中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴內(nèi)混型射流沒有理論方面的研究，不過可以這樣認(rèn)為，液體內(nèi)混型射流沒有理論方面的研究，不過可以這樣認(rèn)為，液體燃料的容積和霧化用氣體相比，其容積可以忽略不計(jì)，密度燃料的容積和霧化用氣體相比，其容積可以忽略不計(jì)，密度表示為：表示為：機(jī)械氣動(dòng)混合型噴嘴：混合型噴嘴液體燃料首先被機(jī)械壓力機(jī)械氣動(dòng)混合型噴嘴：混合型噴嘴液體燃料首先被機(jī)械壓力霧化，然后

46、再被空氣或蒸汽射流霧化。霧化，然后再被空氣或蒸汽射流霧化。aafamQQQ中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴4 4、旋轉(zhuǎn)型噴霧器、旋轉(zhuǎn)型噴霧器 是把液體供給旋轉(zhuǎn)體，借助于離心力或周圍空氣形成的空是把液體供給旋轉(zhuǎn)體，借助于離心力或周圍空氣形成的空氣動(dòng)力使液體霧化的裝置。它可以得到比較均勻的液滴，不氣動(dòng)力使液體霧化的裝置。它可以得到比較均勻的液滴，不會(huì)產(chǎn)生噴嘴那樣的磨損和堵塞，而且不需要高壓泵等設(shè)備。會(huì)產(chǎn)生噴嘴那樣的磨損和堵塞，而且不需要高壓泵等設(shè)備。（1 1）種類）種類旋轉(zhuǎn)型噴霧器大體可以分為旋轉(zhuǎn)型噴霧器大體可以分為旋轉(zhuǎn)體型和旋轉(zhuǎn)噴口型旋轉(zhuǎn)體型和旋轉(zhuǎn)噴口型旋轉(zhuǎn)體型按旋轉(zhuǎn)體的

47、形狀可分為旋轉(zhuǎn)體型按旋轉(zhuǎn)體的形狀可分為轉(zhuǎn)板型和轉(zhuǎn)杯型轉(zhuǎn)板型和轉(zhuǎn)杯型中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴（2 2）流動(dòng)特性）流動(dòng)特性以簡單的轉(zhuǎn)板型為例：以簡單的轉(zhuǎn)板型為例：222rzvrRzxhv中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴 實(shí)驗(yàn)表明，液體不一定擴(kuò)展為均勻的液膜，當(dāng)液量很實(shí)驗(yàn)表明，液體不一定擴(kuò)展為均勻的液膜，當(dāng)液量很少以及粘度非常小的情況下，液體在轉(zhuǎn)板上呈現(xiàn)為許多根絲少以及粘度非常小的情況下，液體在轉(zhuǎn)板上呈現(xiàn)為許多根絲狀流動(dòng)。若要得到微細(xì)霧滴，其運(yùn)轉(zhuǎn)條件是一定要使轉(zhuǎn)板邊狀流動(dòng)。若要得到微細(xì)霧滴，其運(yùn)轉(zhuǎn)條件是一定要使轉(zhuǎn)板邊緣形成液膜而不能形成絲狀。緣

48、形成液膜而不能形成絲狀。（3 3）霧化特性）霧化特性 通過旋轉(zhuǎn)體使液體霧化有兩種作用：由界面空氣阻力通過旋轉(zhuǎn)體使液體霧化有兩種作用：由界面空氣阻力所支配的速度霧化和由離心力所支配的離心力霧化。它們都所支配的速度霧化和由離心力所支配的離心力霧化。它們都因旋轉(zhuǎn)速度而不同因旋轉(zhuǎn)速度而不同。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴噴霧粒徑：噴霧粒徑：d dm m平均粒徑平均粒徑 cmcm 角速度角速度 弧度弧度/s/s 表面張力表面張力 達(dá)因達(dá)因/cm/cmDD旋轉(zhuǎn)體直徑旋轉(zhuǎn)體直徑 cm K=4.5cm K=4.5由于空氣流動(dòng)引起的分裂現(xiàn)象和液體粘性等復(fù)雜因素的影響，由于空氣流動(dòng)引起的

49、分裂現(xiàn)象和液體粘性等復(fù)雜因素的影響，具體燒嘴特性以實(shí)驗(yàn)測定為準(zhǔn)。具體燒嘴特性以實(shí)驗(yàn)測定為準(zhǔn)。lmDKd中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 燃油燒嘴燃油燒嘴4 4、油燒嘴的計(jì)算、油燒嘴的計(jì)算計(jì)算需要的已知條件是：計(jì)算需要的已知條件是：1 1）燒嘴的燃燒能力；）燒嘴的燃燒能力；2 2）油溫、油）油溫、油壓、油的密度；壓、油的密度；3 3）霧化劑的種類、溫度、壓力和密度。）霧化劑的種類、溫度、壓力和密度。計(jì)算的主要尺寸是：計(jì)算的主要尺寸是：1 1）重油導(dǎo)管的直徑）重油導(dǎo)管的直徑D D；2 2）霧化劑導(dǎo)管的）霧化劑導(dǎo)管的直徑直徑D Dw w；3 3）油噴口的斷面積）油噴口的斷面積A Ay y或直徑

50、或直徑d dy y；4 4）霧化劑噴口的斷）霧化劑噴口的斷面積面積A Aw w或直徑或直徑d dw w。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第四節(jié)第四節(jié) 油的蒸發(fā)油的蒸發(fā)油的蒸發(fā)可分為低溫蒸發(fā)和高溫蒸發(fā)。油的蒸發(fā)可分為低溫蒸發(fā)和高溫蒸發(fā)。1 1、低溫蒸發(fā)、低溫蒸發(fā)（1 1）靜止?fàn)顟B(tài)，擴(kuò)散方程式）靜止?fàn)顟B(tài)，擴(kuò)散方程式得質(zhì)量蒸發(fā)率為：得質(zhì)量蒸發(fā)率為：LangmuirLangmuir方程式，計(jì)算靜止環(huán)境中液滴蒸發(fā)率。液滴直徑大方程式，計(jì)算靜止環(huán)境中液滴蒸發(fā)率。液滴直徑大于于2020 m m上式和實(shí)驗(yàn)相符。上式和實(shí)驗(yàn)相符。22rCrDtC中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第四節(jié)第四節(jié) 油的蒸發(fā)油的蒸發(fā)（2 2）在對(duì)流氣

51、體中）在對(duì)流氣體中等溫蒸發(fā)引起直徑平方的變化和蒸發(fā)時(shí)間成正比（等溫蒸發(fā)引起直徑平方的變化和蒸發(fā)時(shí)間成正比（直徑平方直徑平方直線規(guī)律直線規(guī)律）nsReSc1rDC4msnsls202ReSc18DCkktdd中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第四節(jié)第四節(jié) 油的蒸發(fā)油的蒸發(fā)2 2、高溫蒸發(fā)、高溫蒸發(fā)在噴霧火焰中蒸發(fā)過程是在高溫條件下進(jìn)行的，這時(shí)蒸發(fā)不在噴霧火焰中蒸發(fā)過程是在高溫條件下進(jìn)行的，這時(shí)蒸發(fā)不僅被分子擴(kuò)散控制，而且還決定于液滴表面和周圍介質(zhì)的僅被分子擴(kuò)散控制，而且還決定于液滴表面和周圍介質(zhì)的溫差，高溫蒸發(fā)過程十分復(fù)雜。不過我們可以應(yīng)用公式：溫差，高溫蒸發(fā)過程十分復(fù)雜。不過我們可以應(yīng)用公式：在相對(duì)運(yùn)

52、動(dòng)下，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)下，k k1 1變?yōu)樽優(yōu)閗 k1 1tkdd1202ns11ReSc1kk中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第四節(jié)第四節(jié) 油的蒸發(fā)油的蒸發(fā)3 3、整體蒸發(fā)、整體蒸發(fā)4 4、油霧燃燒、油霧燃燒P141 P141 P143P143圖圖12-1612-16和圖和圖12-1712-175 5、其他油燃燒技術(shù)、其他油燃燒技術(shù)中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第五節(jié)第五節(jié) 燃油碳黑燃油碳黑 燃燒液體燃料，極容易產(chǎn)生碳黑，從能源的角度看是一種能燃燒液體燃料，極容易產(chǎn)生碳黑，從能源的角度看是一種能源浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生對(duì)大氣、土壤產(chǎn)生污染，對(duì)人的身體健源浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生對(duì)大氣、土壤產(chǎn)生污染，對(duì)人的身體健康造成

53、損害?？翟斐蓳p害。1 1、種類、種類生成的碳黑一般認(rèn)為有以下兩種形態(tài)：生成的碳黑一般認(rèn)為有以下兩種形態(tài)：1 1）是由于爐內(nèi)高溫部位以及油滴周圍的傳熱，燃料油蒸發(fā)時(shí)，）是由于爐內(nèi)高溫部位以及油滴周圍的傳熱，燃料油蒸發(fā)時(shí)，在低于蒸發(fā)溫度的條件下分解而形成的碳黑，稱為殘?zhí)夹吞荚诘陀谡舭l(fā)溫度的條件下分解而形成的碳黑，稱為殘?zhí)夹吞己诤冢? 2）是已經(jīng)蒸發(fā)的燃料氣，在空氣不足的狀態(tài)下升至高溫，由氣）是已經(jīng)蒸發(fā)的燃料氣，在空氣不足的狀態(tài)下升至高溫，由氣相分解而形成的碳黑，稱為氣相析出型碳黑。相分解而形成的碳黑，稱為氣相析出型碳黑。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第五節(jié)第五節(jié) 燃油碳黑燃油碳黑2 2、碳黑特性、碳黑

54、特性（1 1）殘?zhí)夹吞己?，直徑為）殘?zhí)夹吞己冢睆綖?0 10 300300微米，近似球狀，空隙率大微米，近似球狀，空隙率大于于96%96%；（2 2）氣相析出型碳黑非常細(xì)小，近似球狀，）氣相析出型碳黑非常細(xì)小，近似球狀，0.020.02 0.05 0.05微米，微米，這種粒子連接成帶，相互交織，形成棉狀碳黑，空隙率達(dá)這種粒子連接成帶，相互交織，形成棉狀碳黑，空隙率達(dá)98%98%以以上。上。（3 3）化學(xué)組成一般認(rèn)為是碳元素，實(shí)際上是由多種成分組成，）化學(xué)組成一般認(rèn)為是碳元素，實(shí)際上是由多種成分組成，例如燃燒重油從煙囪排出的碳黑成雪片狀，分析其成分：例如燃燒重油從煙囪排出的碳黑成雪片狀，分析其

55、成分：C C：2020 50%50%、 H H：1%1/1/K1/，此時(shí)燃燒速度決定，此時(shí)燃燒速度決定于化學(xué)反應(yīng)速度，固體表面的氧氣濃度近似等于于化學(xué)反應(yīng)速度，固體表面的氧氣濃度近似等于C C；2 2）擴(kuò)散區(qū)，溫度很高，）擴(kuò)散區(qū)，溫度很高，K K很大很大1/K1/1/K1/，此時(shí)燃燒速度決定，此時(shí)燃燒速度決定于物質(zhì)擴(kuò)散速度，固體表面的氧氣濃度幾乎為零；于物質(zhì)擴(kuò)散速度，固體表面的氧氣濃度幾乎為零；3 3）過渡區(qū)，）過渡區(qū)，K K和和大小差不多，只能采用原式。大小差不多，只能采用原式。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)2 2、碳的燃燒化學(xué)反應(yīng)、碳的燃燒化學(xué)

56、反應(yīng)分析碳的燃燒，可以作為焦碳燃燒的理想物理模型。分析碳的燃燒，可以作為焦碳燃燒的理想物理模型。碳和氧相遇首先發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：碳和氧相遇首先發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：4C+3O22CO+2CO2或或3C+2O22CO+CO2產(chǎn)生的產(chǎn)生的CO和和CO2可能和可能和C和和O2發(fā)生二次反應(yīng)：發(fā)生二次反應(yīng)：氣化反應(yīng)氣化反應(yīng) C+CO22CO氣相氧化反應(yīng)氣相氧化反應(yīng) 2CO+O22CO2中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)普遍接受的觀點(diǎn)碳的反應(yīng)具體可分為：普遍接受的觀點(diǎn)碳的反應(yīng)具體可分為：1 1）石墨晶格的吸附）石墨晶格的吸附2 2）碳和氧的反應(yīng)）碳和氧的反應(yīng) a a、

57、低于、低于1300 b1300 b、高于、高于160016003 3）C C和和COCO2 2的反應(yīng)的反應(yīng)中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究碳的氧化反應(yīng)和氣化反應(yīng)速度是熱能燃燒技術(shù)非常感興研究碳的氧化反應(yīng)和氣化反應(yīng)速度是熱能燃燒技術(shù)非常感興趣的一個(gè)問題。趣的一個(gè)問題。如果不考慮如果不考慮O O2 2和和COCO2 2的濃度的影響，比較兩個(gè)反應(yīng)的速度常數(shù)的濃度的影響，比較兩個(gè)反應(yīng)的速度常數(shù)lnK1/TlnK1/T。lnK1/T中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)3 3、碳粒燃燒速度與燃盡時(shí)間、碳粒燃燒速度與燃盡

58、時(shí)間1 1）最早對(duì)碳粒燃燒速度和燃盡時(shí)間計(jì)算的是）最早對(duì)碳粒燃燒速度和燃盡時(shí)間計(jì)算的是NusseltNusselt，假設(shè)：假設(shè)：a a、燃燒反應(yīng)處于擴(kuò)散區(qū)，表面氧濃、燃燒反應(yīng)處于擴(kuò)散區(qū)，表面氧濃C Cb b=0=0；b b、碳球表面的化學(xué)反應(yīng)是、碳球表面的化學(xué)反應(yīng)是C+OC+O2 2COCO2 2c c、碳粒和周圍氣體無相對(duì)運(yùn)動(dòng)、碳粒和周圍氣體無相對(duì)運(yùn)動(dòng)Re=0Re=0d d、碳球周圍氣體濃度分布均勻，傳質(zhì)努謝爾特?cái)?shù)、碳球周圍氣體濃度分布均勻，傳質(zhì)努謝爾特?cái)?shù)2DdNuD中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)得到：得到：稱為碳球燃燒的直徑平方直線規(guī)律。稱為碳

59、球燃燒的直徑平方直線規(guī)律。碳球的燃盡時(shí)間：碳球的燃盡時(shí)間：r202/8mDCKKtddK/dt20r中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)碳的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)2 2）實(shí)際上碳球的燃燒反應(yīng)是多個(gè)反應(yīng)在不同溫度下的多種組）實(shí)際上碳球的燃燒反應(yīng)是多個(gè)反應(yīng)在不同溫度下的多種組合。合。WcT70013004C+3O22CO+2CO2C+CO22CO中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 煤粒的燃燒過程煤粒的燃燒過程天然煤粒的燃燒過程比碳粒的燃燒過程復(fù)雜得多。天然煤粒的燃燒過程比碳粒的燃燒過程復(fù)雜得多。水分、揮發(fā)分、灰分水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳和固定碳煤粒的燃燒過程：煤粒的燃燒過程：首

60、先首先被預(yù)熱干燥，蒸發(fā)出水分；被預(yù)熱干燥，蒸發(fā)出水分；然后然后析出揮發(fā)分，足夠高的溫度下與周圍的氧作用，在煤粒周析出揮發(fā)分，足夠高的溫度下與周圍的氧作用，在煤粒周圍燃燒，形成光亮火焰；圍燃燒，形成光亮火焰；揮發(fā)物析出和燃盡后揮發(fā)物析出和燃盡后，煤焦足夠熱，可以和擴(kuò)散進(jìn)來的氧進(jìn)行，煤焦足夠熱，可以和擴(kuò)散進(jìn)來的氧進(jìn)行燃燒反應(yīng)，揮發(fā)物的可見火焰漸漸被煤焦的無焰燃燒代替。燃燒反應(yīng)，揮發(fā)物的可見火焰漸漸被煤焦的無焰燃燒代替。中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 煤粒的燃燒過程煤粒的燃燒過程2 2、煤的燃燒特性、煤的燃燒特性 現(xiàn)代的研究工作，在煤的各種特性中尋找能預(yù)測燃燒過現(xiàn)代的研究工作，在煤的各種特性