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第七章 大气式燃烧器第一节 大气式燃烧器的构造及特点一、大气式燃烧器的构造及工作原理根据部分预混燃烧方法设计的燃烧器称为大气式燃烧器,其一次空气系数。图7-1 大气式燃烧器示意图1调风板;2一次空气口;3 引射器喉部;4喷嘴;5火孔; (一)引射器图7-2 引射器示意图1喷嘴;2吸气收缩段;3混合管;4扩压管; (7-1)式中 圆形喷嘴的流量(); 喷嘴流量系数,与喷嘴的结构形式、尺寸和燃气压力有关,用实验方法求得; 圆形喷嘴直径(mm); 燃气压力(Pa);图7-4 可调喷嘴1固定部件;2活动部件;图7-3 固定喷嘴 燃气的相对密度(空气1)。图7-5 一次空气吸入口及喷嘴的安装位置(a) 端部进风; (b) 侧面进风图7-6 喷嘴出口截面到喉部的距离对一次空气系数的影响 图7-8 调节螺丝和弯曲钢条(a)调节螺丝; (b) 弯曲钢条;1调节螺丝;2弯曲钢条图7-7 调风板(a) 移动式调风板; (b) 切口旋转式调风板; (二)燃烧器头部图7-9 带有自动点火和安全装置的大气式燃烧器图7-10 铸铁锅炉上使用的大气式燃烧器1调风板;2喷嘴;3引射器;4头部图7-11 圆火孔(a) 无凸缘的圆火孔;(b) 有凸缘的圆火孔;图7-12 方火孔1火盖;2火孔;3头部;多 图7-15 带稳焰孔的火孔稳定曲线1有稳焰孔的离焰曲线;2无稳焰孔的离焰曲线;3火孔的工作范围;4满负荷;5无空气吸入;6部分负荷;7大量空气吸入;8回火曲线;图7-14 带稳焰孔的火孔1主火孔;2稳焰孔;3主火焰;4辅助火焰图7-13 条形火孔图7-16 单火孔大气式燃烧器(a)火道式;(b)稳焰孔式1火孔;2二次空气口;3稳焰孔;4引射器;5火道;6小孔;第二节 大气式燃烧器的头部计算一、火 孔 尺 寸 大气式燃烧器常用设计参数 表7-1燃起种类炼焦煤气天然气液化石油气火孔尺寸(mm)圆孔2.53.02.93.22.93.2方孔2.01.21.55.02.03.02.41.62.03.02.41.6火孔中心间距s (mm)(23)火孔深度h (mm)(23)额定火孔热强度103(kW/mm2)11.619.85.88.77.09.3额定火孔出流速度(Nm/s)2.03.51.01.31.21.5一次空气系数0.550.600.600.650.600.65喉部直径与喷嘴直径比569101516火孔面积与喷嘴面积比4450240320500600二、火 孔 深 度图7-17 孔深对脱火极限的影响六、锅 支 架 高 度 图7-18 火孔倾角对燃烧特性及热效率的影响 图7-19 锅支架高度对燃烧特性及热效率影响七、火孔燃烧能力及火孔总面积火孔能稳定和完全燃烧的燃气量称为火孔的燃烧能力。通常用火孔热强度或燃气空气混合物离开火孔的速度来表示火孔的燃烧能力。 (7-2)式中 火孔热强度(kW/mm2);燃气低热值(kJ/Nm3);一次空气系数;理论空气需要量(m3/m3);火孔出口气流速度(Nm/s)。 (7-3)式中 火孔总面积(mm2); 燃烧器热负荷(kW); 火孔出口气流速度(Nm/s),按表7-1或有关设计手册查得。 (7-4)式中 火孔热强度(kW/mm2),按表7-1或有关设计手册查得。八、燃烧器头部的静压力 (7-5)式中 流动阻力损失(Pa);火孔出口气流速度(Nm/s); 在标准状态下燃气-空气混合物的密度(kg/Nm3);火孔阻力系数。 (7-6)式中 火孔流量系数,按式(2-5)取用。 (7-7)式中 因气体膨胀而产生气流加速的能量损失(Pa);混合气体通过火孔被加热的温度,这时近似假定火孔进口的混合气体温度为0。 (7-8) (7-9)式中 头部必须具有的静压力(Pa) 燃烧器头部的能量损失系数。 (7-10)混合气体通过火孔被加热的温度决定于燃烧器的结构、工作参数及燃烧室的构造,在大多数情况t50150。对于民用燃烧器,通常2.72.9。 (7-11)式中 质量引射系数; 燃气的相对密度(空气1)。 (7-12)十、二 次 空 气 口 (7-13)式中 二次空气口的截面积(mm2); 燃烧器热负荷(kW)。十一、火 焰 高 度图7-20 火焰内锥高度 (一)火焰内锥高度 (7-14)式中 火焰的内锥高度(mm); 一个火孔的面积(mm2); 火孔热强度(kW/ mm2); 与燃气性质及一次空气系数有关的系数,查表7-2。 各种燃气的K值 表7-2燃气种类一次空气系数0.10.20.30.40.50.60.70.80.90.95丁 烷天 然 气炼焦煤气0.230.260.190.220.160.280.180.120.230.160.090.190.150.070.160.130.060.130.100.060.110.080.070.08(二)火焰外锥高度 (7-15)式中 火焰外锥高度(mm); 火孔排数; 表示燃气性质对外锥高度影响的系数, 对天然气,1.0; 对丁烷,1.08; 对炼焦煤气,=2mm,0.5 3mm,0.6 4mm,0.770.78 (热强度较大时取较大值); 表示火孔净距对外锥高度影响的系数,见表7-3。 系 数 s 表7-3火孔净距(mm)24681012141618202224s1.471.221.040.910.860.830.790.770.750.740.740.74第三节 低压引射器的计算图7-21 常压吸气低压引射器的工作原理1喷嘴;2吸气收缩管;3喉部;4混合管;5扩压管一、引射器的工作原理引射器按工质压力可分为低压及高(中)压两种;按被引射气体的吸入速度可分为常压吸气及负压吸气两种。工质压力低于20000Pa,称为低压,高于20000Pa称为高(中)压。二、常压吸气低压引射器的基本方程式 (7-16)式中 、燃气和混合气体的质量流量(kg/s); 喷嘴出口的燃气速度(m/s); 引射器喉部的速度(m/s); 引射器的出口静压力(Pa); 扩压管恢复的静压力(Pa);混合管中的摩擦阻力损失(Pa);引射器喉部截面积(mm2); 速度场不均匀系数。 (7-17)式中 混合管中恢复的静压力(Pa)。 (7-18)式中 动量平均速度; 流量平均速度。 速度场不均习系数取决于速度场的分布状况,对于抛物线速度场,1.33;对于稳定的紊流速度场(Re10000),1.02;对于矩形速度场,l。 燃气流出喷嘴的速度场接近矩形,故取1,因此;引射器喉部速度场具有不均匀性,故。 (7-19) (7-20) (7-21) (7-22) (7-23)式中 、燃气、空气及混合气体的体积流量(m3/s); 空气的质量流量(kg/s); 喷嘴出口截面积(m2);、燃气、空气及混合气体的密度(kg/m3);燃气的相对密度;质量引射系数; 容积引射系数。 (7-24)式中 F无因次面积。 (7-25) (7-26)式中 摩擦阻力系数。式中 摩擦系数; 混合管长度; 混合管喉部直径。 对喷嘴: (7-27) 对扩压管: (7-28)式中 H喷嘴前燃气压力; 喷嘴流量系数;扩压管的扩张程度;扩压管出口界面积;扩压管阻力损失系数,值相应于扩压管的进口速度。 (7-29) (7-30)式中 K能量损失系数。 (7-31) (7-32) (7-33)三、引射器的形状及能量损失系数图7-22 与及的关系 (7-34)式中 扩压管效率。图7-23 三种引射器第四节 低压引射大气式燃烧器的计算一、大气式燃烧器的自动调节特性 (7-35) (7-36)式中燃气密度。 (7-37)式中 F1燃烧器参数。 (7-38) (7-39)二、燃烧器计算的判别式及计算步骤 (7-40) (7-41)或 (7-42) (7-43) 三、燃烧器常数C (7-44)式中 喷嘴面积; 燃气流量; s燃气相对密度; H燃气压力(Pa); 喷嘴流量系数。 (7-45)式中 C燃烧器常数,与燃烧器的几何尺寸(、)及阻力特性(K、)有关,而与喷嘴出口面积无关的系数。四、大气式燃烧器一次空气引射能力的实验公式 (7-46)式中 R每1燃气的燃气空气混合物体积(); K与喉部尺寸和混合管锥度有关的修正系数,由图7-24确定; 与有关的修正系数,由图7-25确定; 与火孔尺寸和孔深有关的修正系数,由图7-26确定; H喷嘴前燃气压力(Pa); s燃气相对密度; 燃气-空气混合物的相对密度; 燃气流量; T燃气-空气混合物绝对温度(K)。 (7-47) (7-48)图7-24 K值曲线 图7-26 Fb值曲线图7-25 Fa值曲线五、影响一次空气引射能力的因素图7-27 Fa/Fp对一次空气引射能力的影响(喷嘴dj=2.2mm;火孔dp=2.6m
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