燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件

燃燒過程中的質(zhì)量平衡燃燒過程中的能量平衡燃燒室的工作過程燃燒室特性燃燒室的排氣污染§5燃燒過程的計算、燃燒室工作過程的特性燃燒過程中的質(zhì)量平衡§5燃燒過程的計算、燃燒室工作過程的1§5-1燃燒過程中的質(zhì)量平衡一、平衡方程、理論空氣量及熱值完全完全12324421618每公斤C的反應(yīng)熱每公斤H2的反應(yīng)熱§5-1燃燒過程中的質(zhì)量平衡一、平衡方程、理論空氣量及熱2航空煤油的化學(xué)反應(yīng)式：航空煤油的熱值：112384理論空氣量的計算：氧氣占空氣的重量百分比：23.2%完全燃燒1kg煤油所需的理論空氣量L0：航空煤油的化學(xué)反應(yīng)式：航空煤油的熱值：112384理論空氣量3二、熱離解1、熱離解和熱離解方程2、離解的影響二、熱離解1、熱離解和熱離解方程4§5-2燃燒過程中的能量平衡一、燃燒過程的能量平衡、燃燒效率即：§5-2燃燒過程中的能量平衡一、燃燒過程的能量平衡、燃燒效5空氣及燃料的熱焓可由確定燃?xì)獾臒犰蚀_定：α＞1時：1kg燃料+αL0kg空氣（1+αL0）kg則燃?xì)獾目傡剩簝蛇叧艘裕嚎諝饧叭剂系臒犰士捎纱_定燃?xì)獾臒犰蚀_定：α＞1時：1kg燃料6等溫燃燒焓差一般形式：等溫燃燒焓差僅與溫度有關(guān)，與α無關(guān)同樣，對于T0溫度的燃?xì)饪傡剩旱葴厝紵什钜话阈问剑旱葴厝紵什顑H與溫度有關(guān)，與α無關(guān)同樣7則：代入前面的燃燒效率公式得：因為較小，可忽略和H均為溫度的函數(shù)，可查焓值表則：代入前面的燃燒效率公式得：因為較小，可忽略和H均為溫度的8發(fā)動機(jī)總體設(shè)計時，已知：求：或由效率公式推得：發(fā)動機(jī)總體設(shè)計時，已知：求：或由效率公式推得：9二、燃燒溫度近似計算公式：影響的因素：，：：二、燃燒溫度近似計算公式：影響的因素：，：：10精確求解用迭代法：由（1）任意給出一個，查表得，代入上式求出（2）由查，由查出（3）將代入上式求，反復(fù)迭代，直到二次溫度十分接近精確求解用迭代法：由（1）任意給出一個，查表得11§5-3燃燒室的工作過程一、燃燒室的氣流流型§5-3燃燒室的工作過程一、燃燒室的氣流流型12二、火焰筒各路進(jìn)氣的分配及功用二、火焰筒各路進(jìn)氣的分配及功用131、旋流進(jìn)氣：占5%-10%空氣量，這時α=0.3-0.5作用：造成旋轉(zhuǎn)氣流，形成回流區(qū)，同時對油膜破碎霧化和摻混起作用。2、主燃孔進(jìn)氣：占20%空氣量，這時α=1左右作用：向頭部主燃區(qū)恰當(dāng)?shù)毓┤胄迈r空氣，以補(bǔ)充旋流器空氣與燃油配合的不足。3、補(bǔ)燃孔進(jìn)氣：占10%空氣量作用：補(bǔ)燃及摻混之間。1、旋流進(jìn)氣：占5%-10%空氣量，這時α=0.3-0.5作144、摻混段進(jìn)氣，占25%-30%作用：將上游已燃高溫氣流摻冷、摻勻至合理溫度分布5、冷卻火焰筒壁面用氣，占35%作用：隔熱、吸熱冷卻4、摻混段進(jìn)氣，占25%-30%作用：將上游已燃高溫氣流摻冷15燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件16燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件17燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件18燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件19三、燃燒室中的燃料濃度分布三、燃燒室中的燃料濃度分布20四、燃燒室的燃燒過程四、燃燒室的燃燒過程21§5-4燃燒室特性一、燃燒效率特性燃燒室的燃燒效率特性是指在一定的進(jìn)口條件下，燃燒效率隨余氣系數(shù)α的變化關(guān)系。1、典型的燃燒效率特性§5-4燃燒室特性一、燃燒效率特性燃燒室的燃燒22燃燒室進(jìn)口空氣壓力、溫度對的影響：燃燒室進(jìn)口空氣壓力、溫度對的影響：232、燃燒效率的相似準(zhǔn)則—參數(shù)基于表面燃燒理論由實(shí)驗數(shù)據(jù)總結(jié)得出：2、燃燒效率的相似準(zhǔn)則—參數(shù)基于表面燃燒理論由實(shí)驗24令相似準(zhǔn)則參數(shù)燃燒室確定后，這時曲線反映出不同工況下的效率高低令相似準(zhǔn)則參數(shù)燃燒室確定后，這時曲線反映出不同工況下的效率高25綜合現(xiàn)代各型燃燒室的燃燒效率的試驗數(shù)據(jù)，可得現(xiàn)有燃燒室范圍的極限：綜合現(xiàn)代各型燃燒室的燃燒效率的試驗數(shù)據(jù)，可得現(xiàn)26二、火焰穩(wěn)定特性指在進(jìn)口氣流參數(shù)一定的條件下，混氣能穩(wěn)定燃燒的油氣范圍典型的火焰穩(wěn)定特性曲線二、火焰穩(wěn)定特性指在進(jìn)口氣流參數(shù)一定的條件下，混氣能穩(wěn)定燃燒27三、燃燒室的流阻特性1、燃燒室的壓力損失及表示方法a、總壓損失分為兩類：流阻損失熱阻損失b、總壓損失常用兩種參數(shù)來表示：總壓恢復(fù)系數(shù)流阻系數(shù)（阻力系數(shù)）三、燃燒室的流阻特性1、燃燒室的壓力損失及表示方法a、總壓損282、燃燒室壓力損失的組成（a）擴(kuò)壓器中的流體損失（b）火焰筒進(jìn)氣產(chǎn)生的損失（b）火焰筒內(nèi)的總壓損失（c）附加損失2、燃燒室壓力損失的組成（a）擴(kuò)壓器中的流體損失293、燃燒室的流阻特性這兩個參數(shù)與的關(guān)系構(gòu)成了燃燒室的流阻特性3、燃燒室的流阻特性這兩個參數(shù)與的關(guān)系構(gòu)成了燃燒室的30燃燒室阻力特性曲線燃燒室阻力特性曲線31§5-5燃燒室的排氣污染一、排氣污染概述不同狀態(tài)排氣污染物的含量（單位：g/kg燃油）工作狀態(tài)CO可燃烴NOx碳粒起飛1＜125多慢車1001021少§5-5燃燒室的排氣污染一、排氣污染概述不同狀態(tài)排氣污染物32二、排氣污染生成機(jī)理及影響因素1、CO的生成當(dāng)溫度高于1673K時，就會產(chǎn)生離解當(dāng)溫度高于1000℃時，CO的消失主要為：當(dāng)溫度接近500℃時，CO的消失主要為：二、排氣污染生成機(jī)理及影響因素1、CO的生成當(dāng)溫度高于167332、未燃碳?xì)浠衔锏纳?、CO和未燃碳?xì)浠衔锏男纬傻挠绊懸蛩囟喾N發(fā)動機(jī)在地面慢車時CO和CxHy與ηc的關(guān)系CO和CxHy與ηc的關(guān)系2、未燃碳?xì)浠衔锏纳?、CO和未燃碳?xì)浠衔锏男纬傻?44、NOX的生成

（1）、熱力NO

（2）、瞬發(fā)NO

T＞1538℃時，

T＞816℃時，

（3）、燃料NO

4、NOX的生成（1）、熱力NO（2）、瞬發(fā)NOT＞135影響NO生成的主要因素：影響NO生成的主要因素：36起飛狀態(tài)各種發(fā)動機(jī)的NOX排放與綜合參數(shù)的關(guān)系起飛狀態(tài)各種發(fā)動機(jī)的NOX排放與綜合參數(shù)的關(guān)系375、冒煙（1）、煙形成機(jī)理（2）、冒煙的影響因素5、冒煙（1）、煙形成機(jī)理（2）、冒煙的影響因素38三、污染物排放特性三、污染物排放特性39四、控制污染的方法1、降低CO和CXHY（a）控制主燃區(qū)和摻混區(qū)的油氣比，及在區(qū)內(nèi)滯留時間抽取或放出在慢車時壓氣機(jī)流出的空氣量包括：良好的燃油噴霧四、控制污染的方法1、降低CO和CXHY抽取或放出在慢車時壓40（b）、分級供油技術(shù)（b）、分級供油技術(shù)412、降低NOX2、降低NOX422、降低冒煙主燃區(qū)內(nèi)良好的油氣混合氣動霧化噴嘴的采用可減少局部富油區(qū)，摻混均勻貧油主燃區(qū)的設(shè)計采用冒煙小的燃油2、降低冒煙主燃區(qū)內(nèi)良好的油氣混合43五、低污染燃燒室的設(shè)計1、分區(qū)燃燒GE公司設(shè)計的徑向雙環(huán)腔燃燒室P&W公司設(shè)計的軸向分級燃燒室五、低污染燃燒室的設(shè)計1、分區(qū)燃燒GE公司設(shè)計的徑向雙環(huán)腔燃442、研究中的其它燃燒室旋渦混合式燃燒室主燃區(qū)，采用旋渦混合燃燒方案可變幾何燃燒室貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室催化燃燒室2、研究中的其它燃燒室旋渦混合式燃燒室主燃區(qū)，采用旋渦混合燃45燃燒過程中的質(zhì)量平衡燃燒過程中的能量平衡燃燒室的工作過程燃燒室特性燃燒室的排氣污染§5燃燒過程的計算、燃燒室工作過程的特性燃燒過程中的質(zhì)量平衡§5燃燒過程的計算、燃燒室工作過程的46§5-1燃燒過程中的質(zhì)量平衡一、平衡方程、理論空氣量及熱值完全完全12324421618每公斤C的反應(yīng)熱每公斤H2的反應(yīng)熱§5-1燃燒過程中的質(zhì)量平衡一、平衡方程、理論空氣量及熱47航空煤油的化學(xué)反應(yīng)式：航空煤油的熱值：112384理論空氣量的計算：氧氣占空氣的重量百分比：23.2%完全燃燒1kg煤油所需的理論空氣量L0：航空煤油的化學(xué)反應(yīng)式：航空煤油的熱值：112384理論空氣量48二、熱離解1、熱離解和熱離解方程2、離解的影響二、熱離解1、熱離解和熱離解方程49§5-2燃燒過程中的能量平衡一、燃燒過程的能量平衡、燃燒效率即：§5-2燃燒過程中的能量平衡一、燃燒過程的能量平衡、燃燒效50空氣及燃料的熱焓可由確定燃?xì)獾臒犰蚀_定：α＞1時：1kg燃料+αL0kg空氣（1+αL0）kg則燃?xì)獾目傡剩簝蛇叧艘裕嚎諝饧叭剂系臒犰士捎纱_定燃?xì)獾臒犰蚀_定：α＞1時：1kg燃料51等溫燃燒焓差一般形式：等溫燃燒焓差僅與溫度有關(guān)，與α無關(guān)同樣，對于T0溫度的燃?xì)饪傡剩旱葴厝紵什钜话阈问剑旱葴厝紵什顑H與溫度有關(guān)，與α無關(guān)同樣52則：代入前面的燃燒效率公式得：因為較小，可忽略和H均為溫度的函數(shù)，可查焓值表則：代入前面的燃燒效率公式得：因為較小，可忽略和H均為溫度的53發(fā)動機(jī)總體設(shè)計時，已知：求：或由效率公式推得：發(fā)動機(jī)總體設(shè)計時，已知：求：或由效率公式推得：54二、燃燒溫度近似計算公式：影響的因素：，：：二、燃燒溫度近似計算公式：影響的因素：，：：55精確求解用迭代法：由（1）任意給出一個，查表得，代入上式求出（2）由查，由查出（3）將代入上式求，反復(fù)迭代，直到二次溫度十分接近精確求解用迭代法：由（1）任意給出一個，查表得56§5-3燃燒室的工作過程一、燃燒室的氣流流型§5-3燃燒室的工作過程一、燃燒室的氣流流型57二、火焰筒各路進(jìn)氣的分配及功用二、火焰筒各路進(jìn)氣的分配及功用581、旋流進(jìn)氣：占5%-10%空氣量，這時α=0.3-0.5作用：造成旋轉(zhuǎn)氣流，形成回流區(qū)，同時對油膜破碎霧化和摻混起作用。2、主燃孔進(jìn)氣：占20%空氣量，這時α=1左右作用：向頭部主燃區(qū)恰當(dāng)?shù)毓┤胄迈r空氣，以補(bǔ)充旋流器空氣與燃油配合的不足。3、補(bǔ)燃孔進(jìn)氣：占10%空氣量作用：補(bǔ)燃及摻混之間。1、旋流進(jìn)氣：占5%-10%空氣量，這時α=0.3-0.5作594、摻混段進(jìn)氣，占25%-30%作用：將上游已燃高溫氣流摻冷、摻勻至合理溫度分布5、冷卻火焰筒壁面用氣，占35%作用：隔熱、吸熱冷卻4、摻混段進(jìn)氣，占25%-30%作用：將上游已燃高溫氣流摻冷60燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件61燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件62燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件63燃燒過程中的質(zhì)量平衡課件64三、燃燒室中的燃料濃度分布三、燃燒室中的燃料濃度分布65四、燃燒室的燃燒過程四、燃燒室的燃燒過程66§5-4燃燒室特性一、燃燒效率特性燃燒室的燃燒效率特性是指在一定的進(jìn)口條件下，燃燒效率隨余氣系數(shù)α的變化關(guān)系。1、典型的燃燒效率特性§5-4燃燒室特性一、燃燒效率特性燃燒室的燃燒67燃燒室進(jìn)口空氣壓力、溫度對的影響：燃燒室進(jìn)口空氣壓力、溫度對的影響：682、燃燒效率的相似準(zhǔn)則—參數(shù)基于表面燃燒理論由實(shí)驗數(shù)據(jù)總結(jié)得出：2、燃燒效率的相似準(zhǔn)則—參數(shù)基于表面燃燒理論由實(shí)驗69令相似準(zhǔn)則參數(shù)燃燒室確定后，這時曲線反映出不同工況下的效率高低令相似準(zhǔn)則參數(shù)燃燒室確定后，這時曲線反映出不同工況下的效率高70綜合現(xiàn)代各型燃燒室的燃燒效率的試驗數(shù)據(jù)，可得現(xiàn)有燃燒室范圍的極限：綜合現(xiàn)代各型燃燒室的燃燒效率的試驗數(shù)據(jù)，可得現(xiàn)71二、火焰穩(wěn)定特性指在進(jìn)口氣流參數(shù)一定的條件下，混氣能穩(wěn)定燃燒的油氣范圍典型的火焰穩(wěn)定特性曲線二、火焰穩(wěn)定特性指在進(jìn)口氣流參數(shù)一定的條件下，混氣能穩(wěn)定燃燒72三、燃燒室的流阻特性1、燃燒室的壓力損失及表示方法a、總壓損失分為兩類：流阻損失熱阻損失b、總壓損失常用兩種參數(shù)來表示：總壓恢復(fù)系數(shù)流阻系數(shù)（阻力系數(shù)）三、燃燒室的流阻特性1、燃燒室的壓力損失及表示方法a、總壓損732、燃燒室壓力損失的組成（a）擴(kuò)壓器中的流體損失（b）火焰筒進(jìn)氣產(chǎn)生的損失（b）火焰筒內(nèi)的總壓損失（c）附加損失2、燃燒室壓力損失的組成（a）擴(kuò)壓器中的流體損失743、燃燒室的流阻特性這兩個參數(shù)與的關(guān)系構(gòu)成了燃燒室的流阻特性3、燃燒室的流阻特性這兩個參數(shù)與的關(guān)系構(gòu)成了燃燒室的75燃燒室阻力特性曲線燃燒室阻力特性曲線76§5-5燃燒室的排氣污染一、排氣污染概述不同狀態(tài)排氣污染物的含量（單位：g/kg燃油）工作狀態(tài)CO可燃烴NOx碳粒起飛1＜125多慢車1001021少§5-5燃燒室的排氣污染一、排氣污染概述不同狀態(tài)排氣污染物77二、排氣污染生成機(jī)理及影響因素1、CO的生成當(dāng)溫度高于1673K時，就會產(chǎn)生離解當(dāng)溫度高于1000℃時，CO的消失主要為：當(dāng)溫度接近500℃時，CO的消失主要為：二、排氣污染生成機(jī)理及影響因素1、CO的生成當(dāng)溫度高于167782、未燃碳?xì)浠衔锏纳?、CO和未燃碳?xì)浠衔锏男纬傻挠绊懸蛩囟喾N發(fā)動機(jī)在地面慢車時CO和CxHy與ηc的關(guān)系CO和CxHy與ηc的關(guān)系2、未燃碳?xì)浠衔锏纳?、CO和未燃碳?xì)浠衔锏男纬傻?94、NOX的生成

（1）