工程燃烧学-液体燃料的燃烧课件.ppt

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1、第六章液体燃料的燃烧一、液体燃料燃烧的特点液体燃料的沸点低于着火温度，先蒸发后燃烧，总是燃烧其蒸气。•燃烧过程分为三步：–蒸发：较慢；–混合：油蒸汽与氧相互扩散，较快；–燃烧：燃烧速度高，油燃烧速度取决于最慢的蒸发速度。•液体燃烧不同于固体燃烧的异相化学反应，只能在表面蒸发，并在离液滴表面一定距离的火焰面上燃烧，液体表面无火焰，内部无火焰•液体燃料的燃烧不同于气体燃料的均相扩散燃烧：液体燃料在和空气混合前存在蒸发气化过程，油滴在蒸发气化过程中如果处于高温缺氧状态，将发生热裂解：缺氧二、燃烧方式根据液体燃料在着火燃烧前发生蒸发与气化的特点，将其燃烧分为：1、液面燃

2、烧液体表面有热源或火源，使液体表面蒸发，当燃料蒸气与周围空气形成一定浓度的卡然混合气，并达到着火温度时，便可发生液面燃烧。如果燃料蒸气与空气混合不良，则将导致燃料严重裂解，其中的重成分不发生燃烧反应，会产生大量黑烟严重污染环境。例如油罐火灾、海面浮油火灾等。2、灯芯燃烧利用灯芯将燃油抽吸出来，在灯芯表面生成油蒸气，油蒸气和空气混合发生燃烧。如煤油炉、煤油灯等。3、预蒸发型燃烧燃料进入燃烧空间之前蒸发为油蒸气，以不同比例与空气混合后进入燃烧室中燃烧。燃烧方式与气体燃料燃烧原理相同。适合于黏度、沸点不高的轻质液体燃料。例如：汽油机装有汽化器，燃气轮机装有蒸发管。4、

3、喷雾型燃烧把液体燃料通过喷雾器雾化成一股由微小油滴组成的雾化锥气流，在雾化的油滴周围存在空气，当雾化锥气流在燃烧室被加热，油滴边蒸发，边混合，边燃烧。动力行业多采用此种燃烧方式，是工程实际中主要的液体燃料燃烧方式。三、液体燃料的喷雾燃烧油的雾化油滴的蒸发油滴的燃烧过程1、油的雾化用雾化器将燃油分裂成许多微小而分散的油滴，以增加燃油单位质量的表面积，使其能和周围空间的氧化剂更好地进行混合，在空间达到迅速和完全的燃烧。雾化的方法可分为机械式雾化和介质式雾化。燃油雾化过程可简单地描述成：燃油从喷嘴喷出时形成油流，由于初始湍流状态和空气对油流的作用，使油流表面发生波动，

4、在外力作用下，油流开始变为薄膜并被碎裂成细油滴。已分裂出的油滴在气体介质中还会继续再分裂。油滴在飞行过程中，受外力（油压形成的推进力、空气阻力和重力）和内力（内摩擦力和表面张力）作用，只要外力大于内力，油滴便会产生分裂。直到最后内力和外力达到平衡，油粒不再破碎。（1）雾化过程（2）雾化方法机械式雾化燃油在高压下通过雾化片的特殊机械结构将燃油雾化，通过喷油嘴喷出。按该原理工作的雾化器有：直流式、离心式和转杯式雾化后的油滴直径随雾化器内油压的增大而减小介质式雾化靠附加的雾化介质（蒸气或压缩空气）的能量来雾化的。根据其压力的不同，分为高压雾化（1x105Pa以上）、中

5、压雾化（1x104~1x105Pa）和低压雾化（3x103~1x104Pa）。（3）提高雾化质量的途径保证燃油的喷射压力。压力越高，雾化油滴越细；降低燃油的粘性和表面张力。如对重油进行预热处理；提高油滴对空气的相对速度；增强油流本身的湍流扰动；减小雾化喷嘴直径，油膜薄，雾化好；增大雾化喷嘴旋转强度，油膜薄，雾化好。（4）燃油雾化质量指标雾化颗粒平均粒径：为保证燃烧的迅速与完全，雾化细度愈细愈好，但为了燃烧的完全与稳定又不宜过细；雾化角：雾化角即油雾炬的张角，宜控制在60~100°；雾化均匀度：油滴粗细差别越小，雾化均匀度越高，机械雾化器为2~4；流量密度：单位时

6、间内通过垂直于燃油喷射方向的单位横截面上的燃油体积。分布越均匀越有利于燃烧；油雾射程：水平喷射时油粒降落前在轴线方向移动的距离。一定程度上可以反映火焰的长度。2、油滴的蒸发油滴的蒸发是一个很复杂的问题，油滴群的蒸发由于涉及到油滴间的影响就更复杂。在蒸发过程中，油滴直径、油滴相对于气流的运动速度、换热系数、油滴温度与其相应的饱和蒸气压力、油滴表面与周围气体间的温差、油气扩散条件以及其他因素都同时在发生变化。3、油雾的燃烧过程燃烧过程大致分为图示几个阶段，但各阶段之间是相互联系，相互制约的。在火焰中，各个阶段之间并不存在明显的界限。（1）油滴燃烧大多数油滴在燃烧室中

7、边蒸发、边混合。边燃烧，在油滴表面附近形成一个球形火焰面，在火焰面上蒸气与空气相遇而进行燃烧。如果油滴和周围气体之间没有相对运动，那么在油滴的周围形成一同心的球状扩散火焰，称为全周焰。当油滴与周围气体之间有相对运动时，火焰形状变为椭圆形，而且随着气流速度增大，椭圆形火焰会沿着气流方向被拉长，当速度继续增大，火焰首先会在油滴的迎风面上熄灭，然后渐向油滴后方转移，直到油滴尾部某个位置为止，形成所谓后流焰。一颗油滴燃烧完全所需的时间与其直径的平方成正比。直径平方—直线定律。工程上液体燃料的燃烧是一群粒度不同的液体组成的油雾在燃烧。（2）油雾燃烧a.油雾燃烧的特点–油滴

8、大小不均匀；–油滴有一定