液体燃料燃烧.ppt

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1、第八章　液体燃料燃烧要求：了解液体燃料的燃烧过程，掌握燃油雾化机理、离心喷嘴的工作原理及喷嘴的雾化特性，掌握油珠、油雾燃烧特性，了解液体燃烧装置工作过程。第一节液体燃料燃烧过程液体燃料燃烧系统1、供油系统2、供气系统3、燃烧系统第一节液体燃料燃烧过程液体燃料燃烧特点1、扩散燃烧2、非均相燃烧液体燃料燃烧过程1、雾化2、蒸发3、掺混4、燃烧第二节燃油雾化过程燃油雾化现象第二节燃油雾化过程燃油雾化现象第二节燃油雾化过程燃油雾化现象第二节燃油雾化过程燃油雾化过程液体由喷嘴流出形成液柱或液膜。由于液体射流本身的初始湍流以及周围气体对射流的作用（脉动、摩擦等），使液体表面产生

2、波动、褶皱，并最终分离出液体碎片或细丝。在表面张力的作用下，液体碎片或细丝收缩成球形油珠。在气动力作用下，大油珠进一步碎裂。第二节燃油雾化过程油珠破碎过程气动力表面张力第二节燃油雾化过程油珠破碎准则油珠破碎两种力：外力：气动力、惯性力内力：表面张力、粘性力第三节燃油雾化装置－喷嘴一、喷嘴类型直流喷嘴离心喷嘴气动喷嘴旋转喷嘴第三节燃油雾化装置－喷嘴直流喷嘴特点：结构简单，尺寸紧凑，安装布置方便雾化角小，雾化质量差多用于加力燃烧室、冲压发动机等第三节燃油雾化装置－喷嘴离心喷嘴特点：雾化锥角大，雾化质量好采用双油路，可获得更大的供油能力第三节燃油雾化装置－喷嘴离心喷嘴第三

3、节燃油雾化装置－喷嘴气动喷嘴特点：雾化质量高排气冒烟少贫油熄火范围窄可采用特殊的气化剂第三节燃油雾化装置－喷嘴其它喷嘴第三节燃油雾化装置－喷嘴一、喷嘴类型第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论流体为无粘性的理想流体；不计喷嘴内部流动的径向分速度；喷嘴处于最大流量状态工作。基本假设：1944年前苏联的阿勃拉莫维奇教授提出了离心喷嘴理论：第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论离心式喷嘴内理想流体的伯努利方程根据连续方程，燃油在切向孔内的流动速度为不计粘性时，流体的动量守恒，故有空气涡核第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论由

4、于空气核的存在，燃油在喷嘴出口处的实际流通面积为一圆形，其值为取轴向长度为1的环形微元体，其质量为微元体旋转时产生离心力正好与径向压力差相平衡，故有轴向速度第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论积分得（与r无关）第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论以“空穴率”表示喷孔内空气核的大小，用ε表示在燃油与空气核的交界面上有第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论空气核界上的切向速度为又据连续方程有A称为离心喷嘴的几何特性参数，表示离心喷嘴几何相似的准则第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论为轴向速度系数为流量系数流量第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论最大

5、流量原理流量系数第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论雾化锥角雾化锥角可根据轴向速度和切向速度的大小来确定第三节燃油雾化装置－喷嘴二、离心喷嘴理论第三节燃油雾化装置－喷嘴三、离心喷嘴设计计算程序设计程序：1、选定雾化锥角，由此确定几何特性参数A2、确定流量系数3、确定喷嘴的孔径4、确定喷嘴其它尺寸已知条件：供油能力（供油量）、供油温度和压力、燃油物性参数（密度、粘度）第四节燃油喷嘴的雾化特性一、油珠群的平均直径算术平均直径：表面积平均直径：体积平均直径：第四节燃油喷嘴的雾化特性一、油珠群的平均直径Sauter平均直径：质量中间直径MMD：大于与小于MMD的油珠质量

6、各占50%。第四节燃油喷嘴的雾化特性二、油珠群的尺寸分布积分分布：小于（或大于）给定直径的油珠所具有的质量M占油珠群总质量M0的百分数微分分布：直径在　　　　　　　　　范围内的油珠质量所占有的百分数第四节燃油喷嘴的雾化特性三、油珠群几种典型分布Rosin-Rammler:P(psi)均匀指数第四节燃油喷嘴的雾化特性三、油珠群几种典型分布Nukiyama-Tanasawa:正态分布：第四节燃油喷嘴的雾化特性四、计算SMD的经验公式离心喷嘴在静止空气中雾化：离心喷嘴在气流中雾化：直流喷嘴在静止空气中雾化：第五节油珠的蒸发与燃烧蒸发或燃烧时的油珠温度Twb为蒸发平衡温度

7、（或湿球温度）第五节油珠的蒸发与燃烧Stefan流在油珠表面：为平衡空气向油珠内部的扩散趋势而产生的一个反向的流动称为Stefan流。且有：在油珠表面上净空气通量为零第五节油珠的蒸发与燃烧Stefan流Stefan流－点源：第五节油珠的蒸发与燃烧Stefan流Stefan流存在的条件：在相的分界面上有物理或化学过程存在，这个过程要求表面排除或吸入净的质量流上述净质量流不能通过单纯的分子扩散来完成第五节油珠的蒸发与燃烧高温环境中相对静止油珠的蒸发速率物质交换系数：扩散项Stefan流项第五节油珠的蒸发与燃烧高温环境中相对静止油珠的能量平衡加热油珠至蒸发温度油珠蒸发