6液体燃料的燃烧.pptVIP

* 第六章 液体燃料的燃烧 一、液体燃料燃烧的特点 液体燃料的沸点低于着火温度，先蒸发后燃烧，总是燃烧其蒸气。 ?燃烧过程分为三步： –蒸发：较慢； –混合：油蒸汽与氧相互扩散，较快； –燃烧：燃烧速度高，油燃烧速度取决于最慢的蒸发速度。 ?液体燃烧不同于固体燃烧的异相化学反应，只能在表面蒸发，并在离液滴表面一定距离的火焰面上燃烧，液体表面无火焰，内部无火焰 ?液体燃料的燃烧不同于气体燃料的均相扩散燃烧：液体燃料在和空气混合前存在蒸发气化过程，油滴在蒸发气化过程中如果处于高温缺氧状态，将发生热裂解： 缺氧 二、燃烧方式 根据液体燃料在着火燃烧前发生蒸发与气化的特点，将其燃烧分为： 1、液面燃烧 液体表面有热源或火源，使液体表面蒸发，当燃料蒸气与周围空气形成一定浓度的卡然混合气，并达到着火温度时，便可发生液面燃烧。如果燃料蒸气与空气混合不良，则将导致燃料严重裂解，其中的重成分不发生燃烧反应，会产生大量黑烟严重污染环境。例如油罐火灾、海面浮油火灾等。 2、灯芯燃烧 利用灯芯将燃油抽吸出来，在灯芯表面生成油蒸气，油蒸气和空气混合发生燃烧。如煤油炉、煤油灯等。 3、预蒸发型燃烧 燃料进入燃烧空间之前蒸发为油蒸气，以不同比例与空气混合后进入燃烧室中燃烧。燃烧方式与气体燃料燃烧原理相同。适合于黏度、沸点不高的轻质液体燃料。例如：汽油机装有汽化器，燃气轮机装有蒸发管。 4、喷雾型燃烧 把液体燃料通过喷雾器雾化成一股由微小油滴组成的雾化锥气流，在雾化的油滴周围存在空气，当雾化锥气流在燃烧室被加热，油滴边蒸发，边混合，边燃烧。动力行业多采用此种燃烧方式，是工程实际中主要的液体燃料燃烧方式。 三、液体燃料的喷雾燃烧 油的雾化 油滴的蒸发 油滴的燃烧过程 1、油的雾化 用雾化器将燃油分裂成许多微小而分散的油滴，以增加燃油单位质量的表面积，使其能和周围空间的氧化剂更好地进行混合，在空间达到迅速和完全的燃烧。雾化的方法可分为机械式雾化和介质式雾化。 燃油雾化过程可简单地描述成：燃油从喷嘴喷出时形成油流，由于初始湍流状态和空气对油流的作用，使油流表面发生波动，在外力作用下，油流开始变为薄膜并被碎裂成细油滴。 已分裂出的油滴在气体介质中还会继续再分裂。油滴在飞行过程中，受外力（油压形成的推进力、空气阻力和重力）和内力（内摩擦力和表面张力）作用，只要外力大于内力，油滴便会产生分裂。直到最后内力和外力达到平衡，油粒不再破碎。 （1）雾化过程 （2）雾化方法 机械式雾化 燃油在高压下通过雾化片的特殊机械结构将燃油雾化，通过喷油嘴喷出。按该原理工作的雾化器有：直流式、离心式和转杯式 雾化后的油滴直径随雾化器内油压的增大而减小 介质式雾化 靠附加的雾化介质（蒸气或压缩空气）的能量来雾化的。根据其压力的不同，分为高压雾化（1x105Pa以上）、中压雾化（1x104~1x105Pa）和低压雾化（3x103~1x104Pa） 。 （3）提高雾化质量的途径 保证燃油的喷射压力。压力越高，雾化油滴越细； 降低燃油的粘性和表面张力。如对重油进行预热处理； 提高油滴对空气的相对速度； 增强油流本身的湍流扰动； 减小雾化喷嘴直径，油膜薄，雾化好； 增大雾化喷嘴旋转强度，油膜薄，雾化好。 （4）燃油雾化质量指标 雾化颗粒平均粒径：为保证燃烧的迅速与完全，雾化细度愈细愈好，但为了燃烧的完全与稳定又不宜过细； 雾化角：雾化角即油雾炬的张角，宜控制在60~100°； 雾化均匀度：油滴粗细差别越小，雾化均匀度越高，机械雾化器为2~4； 流量密度：单位时间内通过垂直于燃油喷射方向的单位横截面上的燃油体积。分布越均匀越有利于燃烧； 油雾射程：水平喷射时油粒降落前在轴线方向移动的距离。一定程度上可以反映火焰的长度。 2、油滴的蒸发 油滴的蒸发是一个很复杂的问题，油滴群的蒸发由于涉及到油滴间的影响就更复杂。在蒸发过程中，油滴直径、油滴相对于气流的运动速度、换热系数、油滴温度与其相应的饱和蒸气压力、油滴表面与周围气体间的温差、油气扩散条件以及其他因素都同时在发生变化。 3、油雾的燃烧过程 燃烧过程大致分为图示几个阶段，但各阶段之间是相互联系，相互制约的。在火焰中，各个阶段之间并不存在明显的界限。 （1）油滴燃烧 大多数油滴在燃烧室中边蒸发、边混合。边燃烧，在油滴表面附近形成一个球形火焰面，在火焰面上蒸气与空气相遇而进行燃烧。如果油滴和周围气体之间没有相对运动，那么在油滴的周围形成一同心的球状扩散火焰，称为全周焰。 当油滴与周围气体之间有相对运动时，火焰形状变为椭圆形，而且随着气流速度增大，椭圆形火焰会沿着气流方向被拉长，当速度继续增大，火焰首先会在油滴的迎风面上熄灭，然后渐向油滴后方转移，直到油滴尾部某个位置为止，形成所谓后流焰。 一颗油滴燃烧完全所需的时间与其直径的平