耐火材料与燃烧概论14.ppt

第14章 液体燃料的燃烧 14.1 液体燃料燃烧过程的特点 14.2 液体燃料的雾化过程 图14-1 离心式雾化器锥形油膜破裂示意图 油滴的碎裂条件常用韦伯数We(或称碎裂准则)表示。其定义为We 图14-2 由于气动力作用使油膜破裂示意图 图14-4 油滴在气动力作用下的破碎过程 (1) 质量中间直径法 所谓质量中间直径是一个假设的直径，认为大于这一直径的所有油滴的总质量正好等于小于这一直径的所有油滴的总质量，即 显然，质量中间直径越小，雾化就越细。 (2) 索太尔(Sauter)平均直径法 它是将由不同直径油滴组成的油雾假想成由单一直径(即索太尔平均直径dSMD)油滴组成的油雾，而油雾的总表面积和总体积都保持与实际油雾相同，即 式中 N—油雾中总油滴数； Ni—具有直径di的油滴数。 图14-6 Rosin-Rammler理论计算曲线 由于当时，R=50%，因此可以得出 (14-7) 图14-6为Rosin-Rammler的理论计算曲线，由图可以看出，油滴分布较为均匀，因此可以用n来表示雾化的均匀性。对式(14-3)取对数可得出 14.2.2.3 雾化锥角 图14-7 雾化锥角示意图 图14-8 雾化器流量密度分布曲线(a) 离心式雾化器 (b)蒸气或空气雾化器 14.2.3 雾化器(喷油嘴)简介 14.2.3.1 机械雾化式喷油嘴 图14-9 油压式烧嘴(a) 简单型油烧嘴 (b)内回油型油烧嘴1–分流片；2–离心涡流片；3–雾化片 图14-11 烧嘴雾化颗粒与负荷的关系(油压2000kPa，额定负荷为0.86kg/s) 14.2.3.2 介质雾化喷油嘴 图14-14 Y型喷油嘴 图14-15 C型低压空气雾化喷油嘴 图14-16 套管式高压空气雾化喷油嘴 图14-17 内混式高压空气雾化喷油嘴 14.3 油滴燃烧和油雾燃烧 14.3.1 油滴燃烧概述 图14-18 油滴燃烧示意图1–油滴；2–油气区；3–燃烧区；4–外层空气区；5–油气浓度；6–氧浓度；7–温度 14.3.2 油滴的燃烧速率和燃尽时间 为了简化油滴燃烧速率的计算，假设： ① 油滴为球形，在蒸发气化和燃烧过程中，油滴和火焰前锋均保持球对称；油滴在静止的气体中进行稳态的蒸发气化和燃烧； ② 燃烧反应只在火焰前锋反应区内进行； ③ 忽略火焰辐射换热与对流换热的影响； ④ 不计导热系数，扩散系数等特性系数随浓度和温度的变化； ⑤ 不考虑油滴表面生成的油气向周围扩散时所引起的斯蒂芬质量流。 对半径为r的球面(图14-18)，通过球面向油滴传导的热量应等于燃油气化所需热量和使油气温度由T0升高至Tf所需热量，即 式中： —导热系数； T —半径r处的温度； T0 —油滴表面的温度； m —油滴表面的燃油气化量； L —燃油的气化潜热； Cp —燃油蒸气的比热容。 将上式改写，然后从油滴表面(r0和T0)至火焰前锋(rf和Tf)积分，则得 于是 上式可以改写成 式中： Kb为取决于燃料和氧化剂的物理化学常数，通常称它为燃烧常数，表14-1列出了一些液体燃料的Kb值。对上微分式积分；且已知当τ=0时， df= d0；τ=τ时，df= df，于是可得