液体燃料的燃烧.

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1、1第五章第五章 液体燃料的燃烧液体燃料的燃烧.2022年年5月月31日日6时时06分分2第一节第一节 液体燃料的燃烧特点液体燃料的燃烧特点一、液体燃料的燃烧过程一、液体燃料的燃烧过程燃油燃油槽车槽车 / 油管油管工厂油罐工厂油罐过滤过滤油泵油泵烧嘴烧嘴炉膛或燃烧室炉膛或燃烧室 供油系统供油系统 燃烧装置燃烧装置燃油的燃烧过程：沸点低于燃点、受热后先蒸发、汽化、然后燃烧燃油的燃烧过程：沸点低于燃点、受热后先蒸发、汽化、然后燃烧 油的雾化油的雾化油滴蒸发、高温热解与裂解油滴蒸发、高温热解与裂解与空气混合与空气混合着火燃烧着火燃烧 油的蒸发：提供反应需要的可燃物质油的蒸发：提供反应需要的可燃物质 油

2、的燃烧：提供油蒸发所需要的热量油的燃烧：提供油蒸发所需要的热量 蒸发与混合的速度蒸发与混合的速度燃烧速度燃烧速度 当燃油、空气等条件一定时，控制油的燃烧过程主要控制雾化和混当燃油、空气等条件一定时，控制油的燃烧过程主要控制雾化和混合过程。合过程。3第一节第一节 液体燃料的燃烧特点液体燃料的燃烧特点二、液体燃料燃烧形式分类二、液体燃料燃烧形式分类 根据液体燃料蒸发与汽化的特点根据液体燃料蒸发与汽化的特点 ，分为，分为 液面燃烧液面燃烧 灯芯燃烧灯芯燃烧 蒸发燃烧蒸发燃烧 雾化燃烧雾化燃烧 三、液面燃烧三、液面燃烧1.燃烧过程：燃烧过程：液面燃烧是直接在液体燃料表面上发生的燃烧。液面燃烧是直接在液

3、体燃料表面上发生的燃烧。液体燃料容器液体燃料容器热源或火源热源或火源液体表面液体表面辐射和对流辐射和对流受热蒸发受热蒸发液面上方的燃料蒸汽增加可燃混合气一定浓度一定浓度周围空气周围空气燃烧着火温度着火温度受热受热4第一节第一节 液体燃料的燃烧过程液体燃料的燃烧过程2.特点特点燃烧状况不好，将导致燃料严重热分解燃烧状况不好，将导致燃料严重热分解重质燃料重质燃料未燃烧未燃烧污染、冒黑烟污染、冒黑烟火灾火灾油罐火灾、海面浮油火灾等工程燃烧中不宜采用该燃烧方式四、灯芯燃烧四、灯芯燃烧灯芯灯芯吸附吸附燃油燃油灯芯表面灯芯表面燃烧燃烧燃烧功率小、适用于家庭、小规模燃烧器（煤油灯、煤油炉）容器容器蒸汽蒸汽5

4、五、蒸发燃烧五、蒸发燃烧1.类似于气体燃料燃烧类似于气体燃料燃烧 ：燃料蒸发象气体燃料燃烧：燃料蒸发象气体燃料燃烧 2.过程过程液体燃料液体燃料管道管道蒸汽蒸汽气体气体燃烧燃烧高温烟气管道3.适用燃料：适用燃料： 粘度不太大粘度不太大 沸点不太高沸点不太高 轻质液体燃料轻质液体燃料 在工程中有一定应用在工程中有一定应用蒸发蒸发放热放热加热加热6六、雾化燃烧六、雾化燃烧重点重点1.过程：过程：雾化器雾化器破碎破碎小液滴小液滴悬浮悬浮边蒸发边燃烧边蒸发边燃烧液体液体燃烧速度加快燃烧速度加快2.关键问题：雾化关键问题：雾化（1）雾化方式：据液体燃料的蒸发性定）雾化方式：据液体燃料的蒸发性定（2）易蒸

5、发的液体汽化器）易蒸发的液体汽化器汽油汽油不易蒸发的液体喷嘴雾化不易蒸发的液体喷嘴雾化柴油柴油燃料的蒸发表面积增加燃料的蒸发表面积增加上千倍上千倍7六、雾化燃烧六、雾化燃烧重点重点喉喉部部流速大流速大进气管进气管小雾滴小雾滴吸入汽油吸入汽油高速气流高速气流冲散油股冲散油股边蒸发边流动边蒸发边流动混合良好混合良好燃燃烧烧室室燃烧燃烧（3）汽化器原理图）汽化器原理图8六、雾化燃烧六、雾化燃烧重点重点燃油和空气分别进入燃烧室（类似扩散燃烧），边混合边燃烧燃油和空气分别进入燃烧室（类似扩散燃烧），边混合边燃烧（3）喷嘴雾化难蒸发）喷嘴雾化难蒸发难蒸发液体燃料的物理难蒸发液体燃料的物理性能差别很大。性能

6、差别很大。例如轻柴油、煤油的粘例如轻柴油、煤油的粘度不太大，较易雾化，度不太大，较易雾化，雾化装置简单。属优质雾化装置简单。属优质燃料，移动式发动机燃料，移动式发动机( (例如柴油机、燃气轮例如柴油机、燃气轮机等机等) ) 。重油和渣油是石油炼制重油和渣油是石油炼制过程中的残余物，粘度过程中的残余物，粘度大、杂质多，常温为固大、杂质多，常温为固态，先预热，雾化难，态，先预热，雾化难，雾化装置复杂，用于工业窑炉和锅炉等固定式燃烧设备雾化装置复杂，用于工业窑炉和锅炉等固定式燃烧设备油雾边缘易混合油雾边缘易混合中心难混合中心难混合通过喷嘴使油雾化，通过喷嘴使油雾化，油的颗粒不均匀，油的颗粒不均匀，

7、从几从几 到到500 。大颗粒容易产生大的大颗粒容易产生大的烟粒与焦粒。烟粒与焦粒。 油颗粒燃烬时间油颗粒燃烬时间与颗粒直径平方成正与颗粒直径平方成正比。比。93.雾化质量雾化质量（1）雾化良好）雾化良好越细越细油滴越多油滴越多总面积越大总面积越大（2）雾化质量差：不利于燃烧）雾化质量差：不利于燃烧 点火困难航空发动机点火困难航空发动机 热解、积炭、火焰长热解、积炭、火焰长 浓度场不均不稳定燃烧浓度场不均不稳定燃烧 雾化质量差无法正常燃烧雾化质量差无法正常燃烧（3）雾化不是越细越好：穿透力小油雾密集在喷嘴附近）雾化不是越细越好：穿透力小油雾密集在喷嘴附近 局部富油浓度场不均雾化消耗能量大不经济

8、局部富油浓度场不均雾化消耗能量大不经济（4）理想的雾化质量）理想的雾化质量 油滴的平均直径小、分布好、有利于蒸发、也有利于形成良好的浓度油滴的平均直径小、分布好、有利于蒸发、也有利于形成良好的浓度场场有利于气相燃烧有利于气相燃烧蒸发越快蒸发越快10第二节第二节 液体燃料的雾化液体燃料的雾化一、雾化机理、过程和方法一、雾化机理、过程和方法 雾化过程是由于液体受到的外力（气动力、惯性力）雾化过程是由于液体受到的外力（气动力、惯性力）和自身内力（粘性力、表面张力）相互作用的结果。外力和自身内力（粘性力、表面张力）相互作用的结果。外力大时油颗粒破碎，平衡时液体颗粒停止雾化。大时油颗粒破碎，平衡时液体颗

9、粒停止雾化。11一、雾化机理、过程和方法一、雾化机理、过程和方法雾化过程：雾化过程：（1）液体从喷嘴流出形成薄膜）液体从喷嘴流出形成薄膜或股流或股流 （2）由于液体紊流、空气对液）由于液体紊流、空气对液体薄膜的作用，液体表面发体薄膜的作用，液体表面发生弯曲波动生弯曲波动 （扰动、空气外扰动、空气外力）力）（3）在空气压力作用下，产生）在空气压力作用下，产生薄膜薄膜 （下游越薄）（下游越薄） （4）由于表面张力作用，薄膜）由于表面张力作用，薄膜分裂成颗粒、小液滴分裂成颗粒、小液滴 （5）颗粒继续破裂）颗粒继续破裂 （6）颗粒互相碰撞可能聚合）颗粒互相碰撞可能聚合 12一、雾化机理、过程和方法一、

10、雾化机理、过程和方法雾化方法（能量来源）雾化方法（能量来源） 1. 气体介质雾化：由雾化剂介质（空气、气体介质雾化：由雾化剂介质（空气、 蒸汽、氧气、煤气）蒸汽、氧气、煤气）的能量提供外力。的能量提供外力。 气力雾化过程中使用高速气流来雾化相对低速的液体燃气力雾化过程中使用高速气流来雾化相对低速的液体燃料，当在气间形成液膜越薄，雾化效果越好。雾化介质一般料，当在气间形成液膜越薄，雾化效果越好。雾化介质一般是压缩空气和蒸汽，从雾化角度，两种气体无明显区别。从是压缩空气和蒸汽，从雾化角度，两种气体无明显区别。从燃烧效率的角度，空气优于蒸汽。燃烧效率的角度，空气优于蒸汽。 2. 压力式（机械式）雾化

11、：依靠液体的压力高速喷入空气中压力式（机械式）雾化：依靠液体的压力高速喷入空气中或以旋流方式使液体加强搅动，或以旋流方式使液体加强搅动， 使液体雾化。使液体雾化。13二、油雾炬的特性参数二、油雾炬的特性参数油雾炬油雾炬油雾化后形成颗粒群的轨迹轮廓油雾化后形成颗粒群的轨迹轮廓 （1）油粒直径）油粒直径 直径不均匀，有直径分布，最大直径，平均直径直径不均匀，有直径分布，最大直径，平均直径dm 中间直径法（中间直径法（d50） 是一个假定液滴的直径，即液雾中大于或小于这一直径的两部分是一个假定液滴的直径，即液雾中大于或小于这一直径的两部分液滴的总质量相等。液滴的总质量相等。索太尔平均直径法（索太尔平