燃烧学讲义-第6章油滴燃烧

1、雾化雾化燃烧燃烧 油燃烧是一个复杂的物理化学过程，由油燃烧是一个复杂的物理化学过程，由于油沸点低于其燃点，因此油滴总是先蒸于油沸点低于其燃点，因此油滴总是先蒸发成气体，并以气态的方式进行燃烧。发成气体，并以气态的方式进行燃烧。包含：包含：雾化、受热蒸发、扩散混合、着火燃烧雾化、受热蒸发、扩散混合、着火燃烧燃料燃料细滴细滴油雾炬，雾滴油雾炬，雾滴，表面积，表面积有利于油滴的气化过程，同时也有利有利于油滴的气化过程，同时也有利于与空气的混合，保证燃烧质量。于与空气的混合，保证燃烧质量。在燃烧过程中，油滴内部继续受热蒸发在燃烧过程中，油滴内部继续受热蒸发扩散混扩散混合合新油气空气混合物取代已散逸燃烧

2、产物新油气空气混合物取代已散逸燃烧产物继继续燃烧续燃烧油滴燃尽油滴燃尽1.油滴油滴 2.油蒸汽区油蒸汽区 3.燃烧区燃烧区 4.外部外部5.油蒸汽浓度油蒸汽浓度 6.氧气浓度氧气浓度 7.温度温度5物理化学过程：雾化物理化学过程：雾化三传三传受热蒸发受热蒸发着火着火燃尽燃尽1 1、雾化评价指标、雾化评价指标2 2、雾化器、雾化器 雾化粒度：表示油滴颗粒大小的指标雾化粒度：表示油滴颗粒大小的指标 ( 100 m )表示油滴颗粒大小的指标，有平均直径，最表示油滴颗粒大小的指标，有平均直径，最大直径，中值直径等，常用平均直径法（又包含算术平大直径，中值直径等，常用平均直径法（又包含算术平均法，表面积

3、平均法，体积平均法，质量平均法径等）均法，表面积平均法，体积平均法，质量平均法径等）索太尔平均直径（索太尔平均直径（S.M.D） 32iiiindnd（体面积平均直径）（体面积平均直径） 02468100.000.050.100.150.200.25f(dp)dppppddddFdf dppppdddfdF002468100.00.20.40.60.81.0D(dp)R(dp)F(dp)dpnpddpedF maxdpdppppdddfdR dpdppppdddfdDminnpddnnppeddndf1粒度均匀性指标粒度均匀性指标100exp()%nddRdRd：液滴群中，颗粒直径大于：液滴群

4、中，颗粒直径大于d的质量分数的质量分数n：均匀系数，一般数值：均匀系数，一般数值24。 愈大，均匀性好愈大，均匀性好 ：特征尺度（定义为：特征尺度（定义为 时油滴直径）时油滴直径） d136.7%dRe024681012141618200.00.10.20.30.4 n=4 n=3 n=2f(dp)dp积分分布函数微分分布函数npddpedFnpddnnppeddndf1 出口雾化角：出口雾化角：在喷嘴出口处，做雾在喷嘴出口处，做雾化锥边界切线，夹角为出口雾化角。化锥边界切线，夹角为出口雾化角。 条件雾化角：条件雾化角：离开喷嘴一定距离离开喷嘴一定距离x处，做垂直于油雾化锥中心线的垂处，做垂直

5、于油雾化锥中心线的垂线，与雾化锥边界相交于两点，两线，与雾化锥边界相交于两点，两点与喷嘴中心相连得两线，夹角为。点与喷嘴中心相连得两线，夹角为。32()rmqms 2v lW 机械式雾化器机械式雾化器依靠油泵的压力将液体燃料的压力依靠油泵的压力将液体燃料的压力提高，使以较高的压力喷进燃烧室提高，使以较高的压力喷进燃烧室 介质式雾化器介质式雾化器 雾化器的性能主要还是通过实验测定来完成雾化器的性能主要还是通过实验测定来完成的。的。 对于上述简单机械雾化器，其出力调节只能对于上述简单机械雾化器，其出力调节只能调节进油压力的方法进行，负荷调节进油压力的方法进行，负荷必须降低必须降低Po雾化质量下降。

6、（回流雾化器就是为解雾化质量下降。（回流雾化器就是为解决此问题提出的）。决此问题提出的）。如图，回油式喷嘴漩流室前后各有一个通道如图，回油式喷嘴漩流室前后各有一个通道:一个通向喷孔一个通向喷孔;一个通向回油管一个通向回油管.两个简单机械雾化器并联使用两个简单机械雾化器并联使用.气压气压 p1油压油压 p2混合压混合压 p3222minmax111() ()pppppp假设：假设： 02rr燃烧过程分析燃烧过程分析 204()mpdTrqCTTHdr：导热系数常数；：导热系数常数；T：当地（：当地（r）处温度）处温度 T0：油滴表面温度（饱和温度）：油滴表面温度（饱和温度）qm：油流量（汽化量）

7、：油流量（汽化量）H：单位质量油汽化潜热：单位质量油汽化潜热对上式在（对上式在（r0,T0）到（）到（r1,Tr）积分）积分Tr：锋面火焰温度（燃烧温度）：锋面火焰温度（燃烧温度） 0014ln 1()11()pmrpCqTTHCrr(1)(1)100204()rTrmpTrdTdrqC TTHr24mdCr Dqdr在在：O2浓度浓度C r=r1,C=0 2014CmrdrDdCqr1114(0)()mD Cqr 14mqrDC(2)(2)004ln 1()pmrpCDCqrTTCHqm：气化量，扩散火焰单位时间消耗的燃料量：气化量，扩散火焰单位时间消耗的燃料量 4rmkq 08ln 1()

8、prrpCDCkTTCHk：燃烧常数：燃烧常数由试验确定由试验确定0()rbTDT T、 k 燃烧过程中油颗粒直径变化燃烧过程中油颗粒直径变化0： 03()64rmrdqkd 2 dkd 2()dk 0:0 ,: 积分220k220k粒径平方粒径平方-直线定律直线定律2200rjk 0rj2zlNu11322(1 0.3Re PrzlNu ）11Re 032Re 0()10.3Re PrzlNuNu ，Re0Re01.67 Re10kk（）3.67（Re=100）遵循直径平方直线定律，要修正k 1kk雾炬单粒 ( ) 1f p 220( )f p k单粒物理模型物理模型 一维滴群扩散燃烧过程中

9、，碳黑的形成：油滴低于饱和温度时燃烧过程中，碳黑的形成：油滴低于饱和温度时的裂解形成残碳型碳黑；已蒸发的油气在缺氧下的裂解形成残碳型碳黑；已蒸发的油气在缺氧下气 相 高 温 裂 解 形 成 气 相 出 型 碳 黑 。 残 碳 型气 相 高 温 裂 解 形 成 气 相 出 型 碳 黑 。 残 碳 型（10300 m），气相折出型（），气相折出型（2050nm）K试验结果，试验结果， Re=0酒精酒精 k=0.81mm2/s柴油柴油 0.79煤油煤油 0.96苯苯 0.972曲线良好的液体燃料燃烧要求：良好的液体燃料燃烧要求： 调风器的功能调风器的功能：使空气均匀分配，并可调节；使油雾使空气均匀分配，并可调节；使油雾空气混合良好；稳定火焰；油燃烧器有旋流，平流两种空气混合良好；稳定火焰；油燃烧器有旋流，平流两种在燃烧过程中，油滴内部继续受热蒸发在燃烧过程中，油滴内部继续受热蒸发扩散混扩散混合合新油气空气混合物取代已散逸燃烧产物新油气空气混合物取代已散逸燃烧产物继继续燃烧续燃烧油滴燃尽油滴燃尽