燃燒過(guò)程中的質(zhì)量平衡課件

燃燒過(guò)程中的質(zhì)量平衡燃燒過(guò)程中的能量平衡燃燒室的工作過(guò)程燃燒室特性燃燒室的排氣污染§5燃燒過(guò)程的計(jì)算、燃燒室工作過(guò)程的特性燃燒過(guò)程中的質(zhì)量平衡§5燃燒過(guò)程的計(jì)算、燃燒室工作過(guò)程的1§5-1燃燒過(guò)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(guò)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(jì)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(guò)程中的能量平衡一、燃燒過(guò)程的能量平衡、燃燒效率即：§5-2燃燒過(guò)程中的能量平衡一、燃燒過(guò)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(shí)：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(shí)：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(wú)關(guān)同樣，對(duì)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(wú)關(guān)同樣7則：代入前面的燃燒效率公式得：因?yàn)檩^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?yàn)檩^小，可忽略和H均為溫度的8發(fā)動(dòng)機(jī)總體設(shè)計(jì)時(shí)，已知：求：或由效率公式推得：發(fā)動(dòng)機(jī)總體設(shè)計(jì)時(shí)，已知：求：或由效率公式推得：9二、燃燒溫度近似計(jì)算公式：影響的因素：，：：二、燃燒溫度近似計(jì)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(gè)，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(gè)，查表得11§5-3燃燒室的工作過(guò)程一、燃燒室的氣流流型§5-3燃燒室的工作過(guò)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(shí)α=0.3-0.5作用：造成旋轉(zhuǎn)氣流，形成回流區(qū)，同時(shí)對(duì)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(shí)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(shí)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(guò)程中的質(zhì)量平衡課件16燃燒過(guò)程中的質(zhì)量平衡課件17燃燒過(guò)程中的質(zhì)量平衡課件18燃燒過(guò)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(guò)程四、燃燒室的燃燒過(guò)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(duì)的影響：燃燒室進(jìn)口空氣壓力、溫度對(duì)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(yàn)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(yàn)24令相似準(zhǔn)則參數(shù)燃燒室確定后，這時(shí)曲線(xiàn)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(shí)曲線(xiàn)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(yàn)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(yàn)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(xiàn)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(lèi)：流阻損失熱阻損失b、總壓損失常用兩種參數(shù)來(lái)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(gè)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(gè)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(xiàn)燃燒室阻力特性曲線(xiàn)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(chē)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(shí)，就會(huì)產(chǎn)生離解當(dāng)溫度高于1000℃時(shí)，CO的消失主要為：當(dāng)溫度接近500℃時(shí)，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(dòng)機(jī)在地面慢車(chē)時(shí)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(shí)，

T＞816℃時(shí)，

（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(dòng)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(dòng)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(shí)間抽取或放出在慢車(chē)時(shí)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(chē)時(shí)壓40（b）、分級(jí)供油技術(shù)（b）、分級(jí)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(dòng)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(jì)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(jì)1、分區(qū)燃燒GE公司設(shè)計(jì)的徑向雙環(huán)腔燃燒室P&W公司設(shè)計(jì)的軸向分級(jí)燃燒室五、低污染燃燒室的設(shè)計(jì)1、分區(qū)燃燒GE公司設(shè)計(jì)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(guò)程中的質(zhì)量平衡燃燒過(guò)程中的能量平衡燃燒室的工作過(guò)程燃燒室特性燃燒室的排氣污染§5燃燒過(guò)程的計(jì)算、燃燒室工作過(guò)程的特性燃燒過(guò)程中的質(zhì)量平衡§5燃燒過(guò)程的計(jì)算、燃燒室工作過(guò)程的46§5-1燃燒過(guò)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(guò)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(jì)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(guò)程中的能量平衡一、燃燒過(guò)程的能量平衡、燃燒效率即：§5-2燃燒過(guò)程中的能量平衡一、燃燒過(guò)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(shí)：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(shí)：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(wú)關(guān)同樣，對(duì)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(wú)關(guān)同樣52則：代入前面的燃燒效率公式得：因?yàn)檩^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?yàn)檩^小，可忽略和H均為溫度的53發(fā)動(dòng)機(jī)總體設(shè)計(jì)時(shí)，已知：求：或由效率公式推得：發(fā)動(dòng)機(jī)總體設(shè)計(jì)時(shí)，已知：求：或由效率公式推得：54二、燃燒溫度近似計(jì)算公式：影響的因素：，：：二、燃燒溫度近似計(jì)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(gè)，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(gè)，查表得56§5-3燃燒室的工作過(guò)程一、燃燒室的氣流流型§5-3燃燒室的工作過(guò)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(shí)α=0.3-0.5作用：造成旋轉(zhuǎn)氣流，形成回流區(qū)，同時(shí)對(duì)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(shí)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(shí)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(guò)程中的質(zhì)量平衡課件61燃燒過(guò)程中的質(zhì)量平衡課件62燃燒過(guò)程中的質(zhì)量平衡課件63燃燒過(guò)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(guò)程四、燃燒室的燃燒過(guò)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(duì)的影響：燃燒室進(jìn)口空氣壓力、溫度對(duì)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(yàn)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(yàn)69令相似準(zhǔn)則參數(shù)燃燒室確定后，這時(shí)曲線(xiàn)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(shí)曲線(xiàn)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(yàn)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(yàn)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(xiàn)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(lèi)：流阻損失熱阻損失b、總壓損失常用兩種參數(shù)來(lái)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(gè)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(gè)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(xiàn)燃燒室阻力特性曲線(xiàn)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(chē)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(shí)，就會(huì)產(chǎn)生離解當(dāng)溫度高于1000℃時(shí)，CO的消失主要為：當(dāng)溫度接近500℃時(shí)，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(dòng)機(jī)在地面慢車(chē)時(shí)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）