液體燃料的燃燒

1、6 液體燃料的燃燒液體燃料的燃燒6.1 液體燃料燃燒原理液體燃料燃燒原理6.2 液體燃料的霧化過程及裝置液體燃料的霧化過程及裝置6.3 配風原理及裝置配風原理及裝置6.4 液體燃料霧化燃燒的組織及布置液體燃料霧化燃燒的組織及布置6.1 液體燃料燃燒原理液體燃料燃燒原理6.1.1 液體燃料的燃燒方式液體燃料的燃燒方式液體燃料有哪些液體燃料有哪些液體燃料的燃燒方式和過程液體燃料的燃燒方式和過程 ? 根據(jù)液體燃料在著火燃燒前發(fā)生蒸發(fā)與氣化的特點根據(jù)液體燃料在著火燃燒前發(fā)生蒸發(fā)與氣化的特點氣化氣化混合混合燃燒燃燒液體燃燒液體燃燒液面燃燒液面燃燒燈芯燃燒燈芯燃燒蒸發(fā)燃燒蒸發(fā)燃燒霧化燃燒霧化燃燒霧化霧化液

2、體燃料為什么要霧化液體燃料為什么要霧化? 4 4（1）液面燃燒）液面燃燒4 是指是指直接在液體表面上發(fā)生的燃燒直接在液體表面上發(fā)生的燃燒。往往是災害或事故燃燒的。往往是災害或事故燃燒的形式。形式。4（2）燈芯燃燒）燈芯燃燒4 是利用是利用燈芯的毛細吸附作用燈芯的毛細吸附作用將燃油由容器中抽吸上來，并在燈將燃油由容器中抽吸上來，并在燈芯表面生成油蒸氣，然后油蒸氣與空氣混合發(fā)生的燃燒。芯表面生成油蒸氣，然后油蒸氣與空氣混合發(fā)生的燃燒。4（3）蒸發(fā)燃燒）蒸發(fā)燃燒4 是使液體燃料通過一定的是使液體燃料通過一定的蒸發(fā)管道蒸發(fā)管道，利用燃燒時放出的一部分，利用燃燒時放出的一部分熱量加熱管中的燃料，使其蒸發(fā)

3、，然后再像氣體燃料那樣進行燃燒。熱量加熱管中的燃料，使其蒸發(fā)，然后再像氣體燃料那樣進行燃燒。4（4）霧化燃燒）霧化燃燒4 是利用各種形式的是利用各種形式的霧化器霧化器將液體燃料破碎霧化為大量直徑為幾將液體燃料破碎霧化為大量直徑為幾微米到幾百微米的小液滴，并使它們懸浮在空氣中邊蒸發(fā)邊燃燒。微米到幾百微米的小液滴，并使它們懸浮在空氣中邊蒸發(fā)邊燃燒。6.1 液體燃料燃燒原理液體燃料燃燒原理6.1.1 液體燃料的燃燒方式液體燃料的燃燒方式6.1.1 液體燃料的燃燒方式液體燃料的燃燒方式對不同液體燃燒，根據(jù)其蒸發(fā)的對不同液體燃燒，根據(jù)其蒸發(fā)的難易程度難易程度采用不同的霧化方式。采用不同的霧化方式。易蒸發(fā)

4、液體，采用汽化器或低壓噴射；易蒸發(fā)液體，采用汽化器或低壓噴射；6.1.1 液體燃料的燃燒方式液體燃料的燃燒方式對難蒸發(fā)或蒸發(fā)速率要求高的液體燃料，像柴油、重油等，對難蒸發(fā)或蒸發(fā)速率要求高的液體燃料，像柴油、重油等，采用預熱或高壓噴射實現(xiàn)霧化；采用預熱或高壓噴射實現(xiàn)霧化；由于噴霧的動態(tài)特性本質(zhì)上是大量單一液滴蒸發(fā)特性的統(tǒng)計總和，故深入理解單液滴的蒸發(fā)特性是研究噴霧的必要前提。6.1.2 液體燃料的蒸發(fā)過程液體燃料的蒸發(fā)過程4（1）單個油滴的蒸發(fā)）單個油滴的蒸發(fā)4 霧霧 化化燃燃 燒燒單油滴吸熱單油滴吸熱 溫度升高溫度升高 蒸發(fā)（氣化）蒸發(fā)（氣化） 混合混合 燃燒燃燒 當油滴獲得的熱量等于蒸發(fā)所需

5、的熱量，則油滴溫度保當油滴獲得的熱量等于蒸發(fā)所需的熱量，則油滴溫度保持不變，蒸發(fā)保持平衡，該溫度稱為持不變，蒸發(fā)保持平衡，該溫度稱為油滴蒸發(fā)平衡溫度油滴蒸發(fā)平衡溫度，此時此時蒸發(fā)速度蒸發(fā)速度等于等于擴散速度擴散速度。6.1.2 液體燃料的蒸發(fā)過程液體燃料的蒸發(fā)過程4油滴蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣通過油滴蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣通過兩種方式向外擴散（質(zhì)擴散）兩種方式向外擴散（質(zhì)擴散）：油氣油氣分子擴散分子擴散和油氣以和油氣以某一速度某一速度作作對流擴散對流擴散（斯蒂芬流）。（斯蒂芬流）。4 4斐克方程：斐克方程：vVVdPdmDFuFdtdrRT dm/dt單位時間內(nèi)油滴對周圍介質(zhì)的單位時間內(nèi)油滴對周圍介質(zhì)的擴散量（

6、質(zhì)交換）擴散量（質(zhì)交換）；Tv、Pv、v油滴表面附件的燃油蒸汽溫度、壓力和質(zhì)量濃度；油滴表面附件的燃油蒸汽溫度、壓力和質(zhì)量濃度；D擴散系數(shù)；擴散系數(shù)；r、F油滴半徑和表面積；油滴半徑和表面積；u油蒸汽離開油滴表面的對流速度。油蒸汽離開油滴表面的對流速度。分子擴散項分子擴散項對流擴散項對流擴散項6.1.2 液體燃料的蒸發(fā)過程液體燃料的蒸發(fā)過程()pBdqdTdmFcTTdtdrdt 4不考慮輻射時不考慮輻射時，油滴的傳熱：，油滴的傳熱： 對流傳熱對流傳熱導熱導熱dq/dt單位時間內(nèi)周圍氣體對油滴的傳熱單位時間內(nèi)周圍氣體對油滴的傳熱；、Cp燃油蒸汽的燃油蒸汽的熱導率熱導率和和定壓比熱容定壓比熱容；

7、r、F油滴半徑和油滴半徑和表面積表面積；T、TB周圍氣體和油滴表面的溫度。周圍氣體和油滴表面的溫度。6.1.2 液體燃料的蒸發(fā)過程液體燃料的蒸發(fā)過程 高溫下油滴蒸發(fā)模型的簡化高溫下油滴蒸發(fā)模型的簡化（6個）假設個）假設：1）油滴為球形顆粒）油滴為球形顆粒rB，被高溫球形氣體包圍，被高溫球形氣體包圍rA ；2）油滴表面蒸發(fā)處于平衡狀態(tài)；）油滴表面蒸發(fā)處于平衡狀態(tài)；3）蒸發(fā)過程是等壓的，）蒸發(fā)過程是等壓的，Cp不變；不變；4）氣體均作為理想氣體；）氣體均作為理想氣體；5）僅考慮導熱；）僅考慮導熱；6）rA內(nèi)濃度和溫度沿半徑方向線內(nèi)濃度和溫度沿半徑方向線性變化。性變化。4穩(wěn)態(tài)下油滴蒸發(fā)的穩(wěn)態(tài)下油滴蒸

8、發(fā)的熱平衡式熱平衡式：24pdTdmrc Tdrdt導熱量導熱量蒸發(fā)量蒸發(fā)量即即擴散量擴散量（6-6）6.1.2 液體燃料的蒸發(fā)過程液體燃料的蒸發(fā)過程4ln1()1pBBBpBAfcrdmTTdtcrrr4油滴的油滴的蒸發(fā)速度蒸發(fā)速度2201Bddtk4油滴油滴蒸發(fā)時間蒸發(fā)時間： （6-7）可見，油滴蒸發(fā)速度取決于可見，油滴蒸發(fā)速度取決于油滴直徑（半徑）油滴直徑（半徑）、油滴周圍、油滴周圍氣體溫度氣體溫度及該體系的及該體系的物性物性。18 ln1()pBBfpfcTTrkc蒸發(fā)常數(shù)蒸發(fā)常數(shù)k1：2001dtk（6-10）油滴完全蒸發(fā)時間：油滴完全蒸發(fā)時間：可見：蒸發(fā)時間與可見：蒸發(fā)時間與油滴初

9、始直徑的平方油滴初始直徑的平方成正比；成正比；因此，要縮短燃油蒸發(fā)時間，因此，要縮短燃油蒸發(fā)時間，就要求有較小的霧化細度，即就要求有較小的霧化細度，即霧化質(zhì)量霧化質(zhì)量。d0油滴油滴初始直徑；初始直徑；6.1.2 液體燃料的蒸發(fā)過程液體燃料的蒸發(fā)過程4考慮相對運動后，油滴考慮相對運動后，油滴蒸發(fā)常數(shù)蒸發(fā)常數(shù)k2： 0.330.521(10.3Re)kkSc 前面的計算只考慮導熱，未考慮對流等相對運動?？紤]相對運動前面的計算只考慮導熱，未考慮對流等相對運動?？紤]相對運動后，油滴與周圍氣體間熱量和質(zhì)量交換增強，燃油蒸發(fā)加快。后，油滴與周圍氣體間熱量和質(zhì)量交換增強，燃油蒸發(fā)加快。SC施密特數(shù)，即氣體介

10、質(zhì)施密特數(shù)，即氣體介質(zhì)運動黏度運動黏度v與與擴散系數(shù)擴散系數(shù)D的比值；的比值；Re雷諾數(shù)，雷諾數(shù)，Re=ud0/v，適用于，適用于Re=0200。不同直徑油滴在不同空氣溫度下的蒸發(fā)速率對比見圖不同直徑油滴在不同空氣溫度下的蒸發(fā)速率對比見圖6-4和表和表6-16.1.2 液體燃料的蒸發(fā)過程液體燃料的蒸發(fā)過程 不同直徑油滴在不同空氣溫度下的蒸發(fā)速率對比見圖不同直徑油滴在不同空氣溫度下的蒸發(fā)速率對比見圖6-4和表和表6-16.1.2 液體燃料的蒸發(fā)過程液體燃料的蒸發(fā)過程4（2）油滴群的蒸發(fā)）油滴群的蒸發(fā)4直徑直徑d的油滴在經(jīng)過的油滴在經(jīng)過時間蒸發(fā)后時間蒸發(fā)后，剩余油滴剩余油滴的直徑和的直徑和體積分別

11、為：體積分別為：21ddk23 21()6Vdkn均勻性指數(shù)；代表液均勻性指數(shù)；代表液滴顆粒霧化的均勻程度。滴顆粒霧化的均勻程度。因此，為了縮短蒸發(fā)時間及因此，為了縮短蒸發(fā)時間及加快燃燒，應保證油霧具有加快燃燒，應保證油霧具有較好的霧化均勻度較好的霧化均勻度。液滴群液滴群粒徑大小不等的粒徑大小不等的大量油滴組成；大量油滴組成；6.1.3 液體燃料的燃燒過程液體燃料的燃燒過程4一、單個油滴的燃燒過程和燃燒速度一、單個油滴的燃燒過程和燃燒速度小液滴（小液滴（10m），噴入后迅速蒸發(fā)，接近均勻混合氣），噴入后迅速蒸發(fā)，接近均勻混合氣預混燃燒預混燃燒；大液滴，邊蒸發(fā)，邊混合，邊燃燒，在火焰面上形成大液

12、滴，邊蒸發(fā)，邊混合，邊燃燒，在火焰面上形成擴散燃燒擴散燃燒；擴散燃燒時擴散燃燒時氣流速度（相對）氣流速度（相對）對對火焰形狀火焰形狀的影響的影響全周火焰全周火焰?zhèn)銧罨鹧鎮(zhèn)銧罨鹧婊鹧娲迪ɑ鹧娲迪?.1.3 液體燃料的燃燒過程液體燃料的燃燒過程無相對運動時單個液滴的無相對運動時單個液滴的擴散燃燒擴散燃燒在平衡蒸發(fā)在平衡蒸發(fā)狀態(tài)，油滴狀態(tài)，油滴溫度接近燃溫度接近燃油的沸點。油的沸點。6.1.3 液體燃料的燃燒過程液體燃料的燃燒過程4油滴擴散燃燒速度油滴擴散燃燒速度完全取決于燃油蒸氣由油滴表面向火焰完全取決于燃油蒸氣由油滴表面向火焰面擴散的速度。面擴散的速度。4在平衡蒸發(fā)狀態(tài)，在平衡蒸發(fā)狀態(tài)，燃油蒸氣

13、擴散速度等于蒸發(fā)速度燃油蒸氣擴散速度等于蒸發(fā)速度，即，即油油滴擴散燃燒速度滴擴散燃燒速度由由油滴蒸發(fā)速度油滴蒸發(fā)速度決定。決定。4 4單個油滴從直徑單個油滴從直徑d0燃燒到直徑燃燒到直徑d的時間：的時間： 220ddk（6-14）燃燒速度常數(shù)燃燒速度常數(shù)O2 氧氣密度；氧氣密度；DO2 氧分子的擴散系數(shù)；氧分子的擴散系數(shù)；mO2 氧的質(zhì)量分數(shù)；氧的質(zhì)量分數(shù)；氧與燃油的化學計量比。氧與燃油的化學計量比。228ln1()OOpBBfpfmckTTcr （6-15）DO2 6.1.3 液體燃料的燃燒過程液體燃料的燃燒過程20bdk0.330.52(10.3Re)kkSc4完全燃燒，油滴的完全燃燒，油

14、滴的燃盡時間燃盡時間： 4油滴與空氣間有相對速度時，燃燒油滴與空氣間有相對速度時，燃燒速度常數(shù)為速度常數(shù)為： （6-16）（6-17）油滴燃盡時間與液滴初始直徑的平方成正比油滴燃盡時間與液滴初始直徑的平方成正比?？梢?，液體燃料可見，液體燃料霧化質(zhì)量霧化質(zhì)量（液滴尺寸液滴尺寸）對燃燒過程具有決定性影響。）對燃燒過程具有決定性影響?？梢?，油滴與空氣有相對速度，可大大加速油滴的燃燒過程。可見，油滴與空氣有相對速度，可大大加速油滴的燃燒過程。6.1.3 液體燃料的燃燒過程液體燃料的燃燒過程4二、油滴群的燃燒過程二、油滴群的燃燒過程4（一）（一）油滴群油滴群燃燒與燃燒與單個油滴單個油滴燃燒的差別燃燒的差

15、別 油滴群與單個油滴的油滴群與單個油滴的最大差別最大差別在于霧狀油滴中各個油滴之在于霧狀油滴中各個油滴之 間相互發(fā)生間相互發(fā)生干擾干擾，特別是油滴之間距離很近時，影響主要有兩，特別是油滴之間距離很近時，影響主要有兩 方面：方面： （1）相鄰油滴同時燃燒使它們之間有熱量交換，以致減少）相鄰油滴同時燃燒使它們之間有熱量交換，以致減少 了油滴的熱量損失，使了油滴的熱量損失，使傳遞給油滴的總熱量增加傳遞給油滴的總熱量增加；（促進燃燒）（促進燃燒） （2）相鄰油滴同時燃燒，互相競爭氧氣，對）相鄰油滴同時燃燒，互相競爭氧氣，對氧氣擴散到火氧氣擴散到火 焰鋒面有影響焰鋒面有影響。 （阻礙燃燒）（阻礙燃燒）6

16、.1.3 液體燃料的燃燒過程液體燃料的燃燒過程4（二）滴間燃燒與滴狀燃燒（二）滴間燃燒與滴狀燃燒4 根據(jù)油滴間的統(tǒng)計平均距離大小，根據(jù)油滴間的統(tǒng)計平均距離大小，油滴群燃燒可分油滴群燃燒可分為為滴間燃燒滴間燃燒和和滴狀燃燒滴狀燃燒。4 油滴直徑油滴直徑油滴間統(tǒng)計平均距離油滴間統(tǒng)計平均距離20倍油滴直徑，滴倍油滴直徑，滴狀狀燃燒；燃燒；滴間燃燒滴間燃燒滴狀燃燒滴狀燃燒6.1.3 液體燃料的燃燒過程液體燃料的燃燒過程（1）預蒸發(fā)式燃燒：）預蒸發(fā)式燃燒：（2）油滴群擴散燃燒：）油滴群擴散燃燒：（3）復合式燃燒：）復合式燃燒：（4）滴間氣體燃燒加液滴蒸發(fā)式燃燒：）滴間氣體燃燒加液滴蒸發(fā)式燃燒：油滴的油滴

17、的蒸發(fā)氣化速度蒸發(fā)氣化速度氧的擴散速度氧的擴散速度，燃，燃燒前油滴群已全部蒸發(fā)，近似氣體燃料燃燒燒前油滴群已全部蒸發(fā)，近似氣體燃料燃燒4（三）不同的油霧滴群（三）不同的油霧滴群燃燒模型燃燒模型油滴群中每個油滴均獨立進行燃燒，接力式油滴群中每個油滴均獨立進行燃燒，接力式滴狀燃燒滴狀燃燒火焰?zhèn)骰鹧鎮(zhèn)鞑?，蒸發(fā)過程控制燃燒過程。播，蒸發(fā)過程控制燃燒過程。油滴均勻性差，較小油滴預蒸發(fā)式燃燒，較大油滴以油滴群油滴均勻性差，較小油滴預蒸發(fā)式燃燒，較大油滴以油滴群擴散燃燒。擴散燃燒。油滴均勻性差、油滴群密度大，較小油滴預蒸發(fā)式燃燒，油滴均勻性差、油滴群密度大，較小油滴預蒸發(fā)式燃燒，滴滴間蒸發(fā)間蒸發(fā)燃燒的大油滴

18、在到達火焰區(qū)時未完全蒸發(fā)，應避免。燃燒的大油滴在到達火焰區(qū)時未完全蒸發(fā)，應避免。6.1.3 液體燃料的燃燒過程液體燃料的燃燒過程4（四）油滴群燃燒速度常數(shù)（四）油滴群燃燒速度常數(shù)4 與單油滴燃燒速度常數(shù)不同，油滴群燃燒速度常與單油滴燃燒速度常數(shù)不同，油滴群燃燒速度常數(shù)與壓力有關且有所增大；數(shù)與壓力有關且有所增大；4（五）油滴群燃燒的（五）油滴群燃燒的特點特點4 油滴群燃燒的火焰?zhèn)鞑ブ饕偷稳喝紵幕鹧鎮(zhèn)鞑ブ饕柚谟偷蔚牟粩嘀柚谟偷蔚牟粩嘀鸷腿紵鸷腿紵?，具有比，具有比均勻混合可燃氣均勻混合可燃氣燃燒燃燒更為寬廣的著更為寬廣的著火界限和穩(wěn)定工作范圍火界限和穩(wěn)定工作范圍。6.2 液體燃料的

19、霧化過程及裝置液體燃料的霧化過程及裝置46.2.1 霧化原理及方法霧化原理及方法4 在通過噴嘴時，液體燃料被破碎在通過噴嘴時，液體燃料被破碎為大量細小液滴所組成的液滴群，這為大量細小液滴所組成的液滴群，這個過程稱為個過程稱為霧化霧化。4 霧化的霧化的目的目的？4 增加燃料的蒸發(fā)表面積增加燃料的蒸發(fā)表面積，以加速，以加速燃料氣化及與空氣混合，使燃燒快速燃料氣化及與空氣混合，使燃燒快速并完全燃燒。并完全燃燒。4 霧化是組織液體燃料噴霧燃燒的關鍵。霧化是組織液體燃料噴霧燃燒的關鍵。4 噴嘴被稱為噴嘴被稱為霧化器霧化器。主要功能是確保。主要功能是確保燃料的流量，改善霧化的質(zhì)量，并有燃料的流量，改善霧化

20、的質(zhì)量，并有良好的調(diào)節(jié)范圍。良好的調(diào)節(jié)范圍。6.2 液體燃料的霧化過程及裝置液體燃料的霧化過程及裝置4 噴射霧化過程的噴射霧化過程的幾個階段幾個階段：一是液體在噴嘴內(nèi)部流動階段；一是液體在噴嘴內(nèi)部流動階段；二是液體噴出后由二是液體噴出后由液柱液柱分裂為分裂為霧滴霧滴的階段；的階段；三是霧滴在氣體中進一步三是霧滴在氣體中進一步破碎破碎階段階段 。對噴霧機理，有多種解釋：對噴霧機理，有多種解釋：一是一是空氣動力干擾說空氣動力干擾說：射流與周圍氣體間的氣動干擾作用使射流表面：射流與周圍氣體間的氣動干擾作用使射流表面產(chǎn)生不穩(wěn)定波動；產(chǎn)生不穩(wěn)定波動；二是二是壓力振蕩說壓力振蕩說：供油系統(tǒng)壓力震蕩對霧化過

21、程影響；：供油系統(tǒng)壓力震蕩對霧化過程影響；三是三是湍流擾動說湍流擾動說：認為射流霧化過程發(fā)生在噴嘴內(nèi)部，而流體本身的：認為射流霧化過程發(fā)生在噴嘴內(nèi)部，而流體本身的湍流度可能起著重要作用湍流度可能起著重要作用 ；四是四是空氣空氣擾動說擾動說：認為噴油系統(tǒng)內(nèi)穴蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的大振幅壓力擾動是：認為噴油系統(tǒng)內(nèi)穴蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的大振幅壓力擾動是產(chǎn)生霧化的原因；產(chǎn)生霧化的原因；五是五是邊界條件突變說邊界條件突變說：認為噴嘴出口處，液體的邊界條件（內(nèi)應力）：認為噴嘴出口處，液體的邊界條件（內(nèi)應力）發(fā)生突變，使截面內(nèi)速度分布驟然改變而產(chǎn)生霧化。發(fā)生突變，使截面內(nèi)速度分布驟然改變而產(chǎn)生霧化。6.2.2 霧化性能及質(zhì)量

22、的評定霧化性能及質(zhì)量的評定4 評定液體燃料霧化器的霧化性能及質(zhì)量的評定液體燃料霧化器的霧化性能及質(zhì)量的主要指標主要指標：流量特流量特性、調(diào)節(jié)比、霧化角、霧化細度及均勻度、流量密度分布、射程性、調(diào)節(jié)比、霧化角、霧化細度及均勻度、流量密度分布、射程等；等；對于介質(zhì)霧化噴嘴，還有對于介質(zhì)霧化噴嘴，還有氣耗率氣耗率等。等。4一、流量特性一、流量特性4 流量特性指的是油噴嘴流量特性指的是油噴嘴單位時間單位時間內(nèi)內(nèi)噴油量噴油量隨隨油壓變化油壓變化的規(guī)律，的規(guī)律，相應的關系曲線稱為相應的關系曲線稱為流量特性曲線（噴油速率曲線）流量特性曲線（噴油速率曲線）。4二、霧化角（噴霧錐角）二、霧化角（噴霧錐角）4 霧

23、化角即為霧化角即為油霧化炬的張角油霧化炬的張角。通常。通常將噴油嘴出口處噴霧炬外包絡線的兩條將噴油嘴出口處噴霧炬外包絡線的兩條切線之間的夾角定義為出口噴霧角。切線之間的夾角定義為出口噴霧角。4 霧化角是油噴嘴霧化性能的主要指霧化角是油噴嘴霧化性能的主要指標之一。標之一。4 一般應根據(jù)一般應根據(jù)燃燒室的尺寸燃燒室的尺寸和燃料和燃料與空氣的混合條件來合理選擇霧化角。與空氣的混合條件來合理選擇霧化角。6.2.2 霧化性能及質(zhì)量的評定霧化性能及質(zhì)量的評定6.2.2 霧化性能及質(zhì)量的評定霧化性能及質(zhì)量的評定4噴霧錐角和噴孔錐角噴霧錐角和噴孔錐角6.2.2 霧化性能及質(zhì)量的評定霧化性能及質(zhì)量的評定4三、霧

24、化細度和均勻度三、霧化細度和均勻度4 霧化細度霧化細度是指燃油霧化后形成的霧化炬中油滴的粗細程度，是指燃油霧化后形成的霧化炬中油滴的粗細程度，是表征油噴嘴霧化性能及質(zhì)量最主要的指標之一。是表征油噴嘴霧化性能及質(zhì)量最主要的指標之一。4一般用一般用平均直徑平均直徑表示霧化細度，工程上常采用以下兩種方法：表示霧化細度，工程上常采用以下兩種方法：4（1）質(zhì)量中間直徑（）質(zhì)量中間直徑（d50或或dMMD）5050d dd dMM32iiSMDiiN ddN d4（2）索太爾平均直徑（）索太爾平均直徑（dSMD）（6-18）（6-19）即油滴群中大于或小于這一直徑的兩部分液滴的總質(zhì)量相等。即油滴群中大于或

25、小于這一直徑的兩部分液滴的總質(zhì)量相等。d50 越小，霧化粒度越細，霧化質(zhì)量越好越小，霧化粒度越細，霧化質(zhì)量越好。Ni直徑為直徑為 di 的油滴顆粒數(shù)；的油滴顆粒數(shù)；6.2.2 霧化性能及質(zhì)量的評定霧化性能及質(zhì)量的評定4 霧化均勻度霧化均勻度是指燃料霧化后液滴群顆粒尺寸的是指燃料霧化后液滴群顆粒尺寸的均勻程度均勻程度，即液滴群中眾顆粒大小相差的懸殊性程度。即液滴群中眾顆粒大小相差的懸殊性程度。4 霧化均勻度一般可用霧化均勻度一般可用粒數(shù)分布曲線粒數(shù)分布曲線和和質(zhì)量分布曲線表示質(zhì)量分布曲線表示。6.2.2 霧化性能及質(zhì)量的評定霧化性能及質(zhì)量的評定霧化均勻度也常用霧化均勻度也常用積分曲線積分曲線和和

26、微分曲線微分曲線表示。表示。積分曲線表示法積分曲線表示法是將大于是將大于某一直徑某一直徑d的所有液滴的質(zhì)量的所有液滴的質(zhì)量占全部液占全部液滴質(zhì)量的百分數(shù)表示成液滴直徑的函數(shù)；滴質(zhì)量的百分數(shù)表示成液滴直徑的函數(shù)；微分曲線表示法微分曲線表示法是將液滴直徑在是將液滴直徑在某一范圍的所有液滴質(zhì)量某一范圍的所有液滴質(zhì)量占全部占全部液滴總質(zhì)量的百分數(shù)表示成液滴直徑的函數(shù)。液滴總質(zhì)量的百分數(shù)表示成液滴直徑的函數(shù)。曲線分布越陡，曲線分布越陡， 霧化均勻度越好。霧化均勻度越好。6.2.2 霧化性能及質(zhì)量的評定霧化性能及質(zhì)量的評定4四、流量密度分布四、流量密度分布4 流量密度分布特性流量密度分布特性是指在單位時間

27、內(nèi)，通過與燃料噴射方是指在單位時間內(nèi)，通過與燃料噴射方向相垂直的單位橫截面上向相垂直的單位橫截面上燃料質(zhì)量燃料質(zhì)量（或（或體積體積）沿半徑方向沿半徑方向的分的分布規(guī)律。它在一定程度上反映了布規(guī)律。它在一定程度上反映了燃燒空間內(nèi)燃燒空間內(nèi)的燃料濃度分布。的燃料濃度分布。6.2.2 霧化性能及質(zhì)量的評定霧化性能及質(zhì)量的評定4五、噴霧射程（貫穿距離）五、噴霧射程（貫穿距離）4 油霧化炬（油束）的油霧化炬（油束）的噴霧射程噴霧射程是指在某個給定的時間內(nèi)，油是指在某個給定的時間內(nèi)，油噴嘴在噴射方向上噴出的油霧實際能夠到達的平面，與油噴嘴噴噴嘴在噴射方向上噴出的油霧實際能夠到達的平面，與油噴嘴噴口之間的口

28、之間的距離距離。4六、調(diào)節(jié)比和氣耗率六、調(diào)節(jié)比和氣耗率4 調(diào)節(jié)比調(diào)節(jié)比是指在保證霧化質(zhì)量的前提下，在運行壓力范圍內(nèi)油是指在保證霧化質(zhì)量的前提下，在運行壓力范圍內(nèi)油噴嘴的噴嘴的最大質(zhì)量流量最大質(zhì)量流量與與最小質(zhì)量流量最小質(zhì)量流量之比。之比。4 氣耗率氣耗率是是僅對介質(zhì)霧化僅對介質(zhì)霧化噴嘴而言的參數(shù)，是指單位時間內(nèi)霧噴嘴而言的參數(shù)，是指單位時間內(nèi)霧化介質(zhì)的質(zhì)量與噴液質(zhì)量之比，即化介質(zhì)的質(zhì)量與噴液質(zhì)量之比，即氣液質(zhì)量比氣液質(zhì)量比。BAC6.2.3 霧化的方式及常用霧化裝置霧化的方式及常用霧化裝置4 液體燃料霧化主要有兩種方式：液體燃料霧化主要有兩種方式：機械霧化機械霧化和和介質(zhì)霧化介質(zhì)霧化，還有兼有

29、，還有兼有這兩種方式特點的這兩種方式特點的組合型霧化組合型霧化方式。方式。6.2.3 霧化的方式及常用霧化裝置霧化的方式及常用霧化裝置4一、機械霧化噴嘴一、機械霧化噴嘴4 這種噴嘴依靠這種噴嘴依靠油泵油泵提高提高燃油壓力燃油壓力，并將其以較高的速，并將其以較高的速度噴入燃燒室。又稱度噴入燃燒室。又稱壓力式霧化油噴嘴壓力式霧化油噴嘴。4 主要應用于各種鍋爐、工業(yè)設備及動力裝置中。主要應用于各種鍋爐、工業(yè)設備及動力裝置中。4二、介質(zhì)霧化噴嘴二、介質(zhì)霧化噴嘴4 又稱又稱氣動式霧化噴嘴氣動式霧化噴嘴。工作原理是利用。工作原理是利用空氣或蒸汽空氣或蒸汽作作為霧化介質(zhì)，將其壓力能轉化為高速氣流，使液體燃料

30、噴為霧化介質(zhì)，將其壓力能轉化為高速氣流，使液體燃料噴散為霧化炬。散為霧化炬。4 按霧化介質(zhì)壓力的高低，霧化噴嘴可分為按霧化介質(zhì)壓力的高低，霧化噴嘴可分為兩類兩類：低壓：低壓噴嘴（噴嘴（512 kPa）和高壓噴嘴（）和高壓噴嘴（3001200 kPa）。）。4 主要應用于工業(yè)設備中。主要應用于工業(yè)設備中。6.2.3 霧化的方式及常用霧化裝置霧化的方式及常用霧化裝置6.2.3 霧化的方式及常用霧化裝置霧化的方式及常用霧化裝置6.2.3 霧化的方式及常用霧化裝置霧化的方式及常用霧化裝置6.2.3 霧化的方式及常用霧化裝置霧化的方式及常用霧化裝置6.3 配風原理及裝置配風原理及裝置4液體（油）燃料燃燒

31、系統(tǒng)主要由液體（油）燃料燃燒系統(tǒng)主要由燃油噴嘴燃油噴嘴和和配風系統(tǒng)配風系統(tǒng)兩部分組成。燃油噴嘴的任務是將噴入燃燒系統(tǒng)中燃兩部分組成。燃油噴嘴的任務是將噴入燃燒系統(tǒng)中燃油霧化成粒度均勻、性能合理的霧化炬，而配風系統(tǒng)油霧化成粒度均勻、性能合理的霧化炬，而配風系統(tǒng)的的任務任務是適時供給霧化炬中油滴群以合適的空氣量。是適時供給霧化炬中油滴群以合適的空氣量。4配風的配風的基本原理基本原理是在油滴群不同的燃燒階段及時、適是在油滴群不同的燃燒階段及時、適量地分級供風，以確保燃油在爐內(nèi)及時著火、燃燒及量地分級供風，以確保燃油在爐內(nèi)及時著火、燃燒及燃盡。燃盡。4配風的配風的要求和類型要求和類型與燃燒設備有著很強

32、的相關性。與燃燒設備有著很強的相關性。6.4 液體燃料霧化燃燒的組織液體燃料霧化燃燒的組織4 液體燃料霧化燃燒過程液體燃料霧化燃燒過程包括霧化、蒸發(fā)、混合、著火、包括霧化、蒸發(fā)、混合、著火、燃燒與燃盡等階段。燃燒與燃盡等階段。4一、確保與主設備匹配的霧化性能一、確保與主設備匹配的霧化性能4 油噴嘴的油噴嘴的霧化性能霧化性能應與設備的應與設備的熱功率熱功率及及區(qū)域熱負荷區(qū)域熱負荷相匹相匹配。配。4二、確保良好的霧化質(zhì)量二、確保良好的霧化質(zhì)量 為了提高霧化質(zhì)量，應盡量減小阻礙燃油霧化的內(nèi)力，為了提高霧化質(zhì)量，應盡量減小阻礙燃油霧化的內(nèi)力，加大促進燃油霧化的外力。加大促進燃油霧化的外力。（1）燃油溫

33、度）燃油溫度 提高油溫可以顯著降低燃油的提高油溫可以顯著降低燃油的黏度和表面張力黏度和表面張力。（2）霧化介質(zhì)的參數(shù)）霧化介質(zhì)的參數(shù) 主要影響因素主要影響因素為霧化介質(zhì)的噴出速度、溫度和流量。為霧化介質(zhì)的噴出速度、溫度和流量。6.4.1 液體燃料霧化燃燒的組織液體燃料霧化燃燒的組織油噴嘴影響霧化質(zhì)量各因素及可調(diào)節(jié)參數(shù)油噴嘴影響霧化質(zhì)量各因素及可調(diào)節(jié)參數(shù) 傳統(tǒng)汽油機噴油嘴傳統(tǒng)汽油機噴油嘴直噴汽油機噴油嘴直噴汽油機噴油嘴柴油機噴油嘴柴油機噴油嘴6.4.1 液體燃料霧化燃燒的組織液體燃料霧化燃燒的組織4（3）油噴嘴結構）油噴嘴結構4 主要的結構影響因素有主要的結構影響因素有：霧化介質(zhì)噴口截面積、孔徑

34、、孔數(shù)：霧化介質(zhì)噴口截面積、孔徑、孔數(shù)及長度；燃油的噴口截面積、孔徑、孔數(shù)及長度；混合孔的噴口及長度；燃油的噴口截面積、孔徑、孔數(shù)及長度；混合孔的噴口截面積、孔徑、孔數(shù)，加工精度以及是否旋轉及旋向等；油流與截面積、孔徑、孔數(shù)，加工精度以及是否旋轉及旋向等；油流與氣流的交角及相對位置；混合室的大小及長度等。氣流的交角及相對位置；混合室的大小及長度等。4（4）燃油壓力）燃油壓力4 油壓越高，油流的速度越大，霧化質(zhì)量越好油壓越高，油流的速度越大，霧化質(zhì)量越好。4三、加強空氣與油霧的混合三、加強空氣與油霧的混合4 實現(xiàn)燃燒器中空氣利用的最大化。實現(xiàn)燃燒器中空氣利用的最大化。4四、合理的穩(wěn)焰技術四、合理

35、的穩(wěn)焰技術 第一種方法是在配風器上設置旋流器型穩(wěn)焰器。第一種方法是在配風器上設置旋流器型穩(wěn)焰器。 第二種方法是在噴嘴的頭部設置鈍體。第二種方法是在噴嘴的頭部設置鈍體。4五、安全可靠的油系統(tǒng)五、安全可靠的油系統(tǒng)4 確保油系統(tǒng)穩(wěn)定運行，防止漏油、堵塞或結焦。確保油系統(tǒng)穩(wěn)定運行，防止漏油、堵塞或結焦。噴油壓力和背壓的影響（汽油）噴油壓力和背壓的影響（汽油）噴油壓力的影響（柴油）噴油壓力的影響（柴油）噴油背壓的影響（柴油）噴油背壓的影響（柴油）噴孔方案噴孔方案貫穿貫穿 程度程度噴霧噴霧 流速流速蒸發(fā)蒸發(fā) 狀況狀況混合混合 狀況狀況濕壁濕壁 狀況狀況湍流湍流 強度強度加工加工 難度難度孔孔數(shù)數(shù)直徑直徑m

36、m30.22+30.24+30.26+40.17+40.19+噴油器結構的影響噴油器結構的影響噴油壓力噴油壓力（MPa）貫穿貫穿 程度程度噴霧噴霧 流流速速蒸發(fā)蒸發(fā) 狀狀況況混合混合 狀狀況況濕壁濕壁 狀狀況況湍流湍流 強度強度100+120+140+160+噴油壓力的影響噴油壓力的影響51 水定壓加熱汽化過程的水定壓加熱汽化過程的p- -v圖及圖及T- -s圖圖一點一點臨界點臨界點Critical pointcrcr3cr22.12MPa374.15 C0.00317m /kgptv兩線兩線上界限線上界限線(飽和水線飽和水線)下界限線下界限線(飽和蒸汽線飽和蒸汽線)三區(qū)三區(qū)液液汽液共存汽液共

37、存汽汽五態(tài)五態(tài)未飽和水未飽和水飽和水飽和水濕蒸汽濕蒸汽干飽和蒸汽干飽和蒸汽過熱蒸汽過熱蒸汽水的狀態(tài)可歸納為水的狀態(tài)可歸納為飽和水和飽和蒸汽沒有區(qū)別飽和水和飽和蒸汽沒有區(qū)別各種工質(zhì)均具有類似水的性質(zhì)各種工質(zhì)均具有類似水的性質(zhì)臨界點臨界點是熱力學上的一個奇點，超臨界狀態(tài)下的流是熱力學上的一個奇點，超臨界狀態(tài)下的流體具有與亞臨界狀態(tài)截然不同的屬性；體具有與亞臨界狀態(tài)截然不同的屬性；在超臨界狀態(tài)下，液體與氣體之間的界面已經(jīng)不復在超臨界狀態(tài)下，液體與氣體之間的界面已經(jīng)不復存在，液體的表面張力與蒸發(fā)潛熱都趨于零，故實際存在，液體的表面張力與蒸發(fā)潛熱都趨于零，故實際上不再有液體與氣體之區(qū)分，而只能統(tǒng)稱為上不再有液體與氣體之區(qū)分，而只能統(tǒng)稱為超臨界流超臨界流體體，其密度接近液體，而輸運特性接近氣體；，其密度接近液體，而輸運特性接近氣體；液體在接近臨界點時，其等溫壓縮系數(shù)、定壓比熱液體在接近臨界點時，其等溫壓縮系數(shù)、定壓比熱以及氣體在液體中的可溶性均急劇增加；以及氣體在液體中的可溶性均急劇增加；這樣，通常在發(fā)動機燃料噴射與混合氣形成過程中這樣，通常在發(fā)動機燃料噴射與混合氣形成過程中發(fā)生的液體射流分裂霧化發(fā)生的液體射流分裂霧化(包括初次霧化與二次及多包括初次霧化與二