液体燃料的燃烧2017.PPTVIP

* * * 四、强化油燃烧的途径 ? 加强雾化，减小油滴直径，选用合适的雾化器； ? 增加空气与油滴的相对速度。相对速度越大，越有利于燃料和空气之间的扩散、混合，加强燃烧； ? 及时、适量供风。 –及时供风，避免高温、缺氧造成燃料热分解。 –适量供风，提高燃烧效率。 五、 重油燃烧器的配风和稳焰 1、供风原则 少量一次风送入火焰根部，在着火前与燃料混合，防止油在高温下热分解 燃烧中保证油雾与空气强烈混合，气流雾化角与油雾扩散角相适应 保证后期混合，提高风速，使射流衰减变慢 在着火区制造适当的回流区，保证着火 2、旋流式配风器 3、平流式配风器 4、配风回流区的稳焰特性 调风器应： ① 有根部风（在油还未着火燃烧之前，在油雾根部已有一部分空气混入油雾中，15~30%一次风）——油料易燃，应该及早与氧气混合 ② 早期混合要强烈——扩散燃烧，应重点强化空气与油雾的混合 ③ 有一大小位置适当的回流区——防止脱火 ④ 加强后期混合——利于残余的难燃组分的燃尽 雾化喷嘴 调风器 两种燃烧的火焰类型 气化燃烧：先气化，再燃烧。火焰与气体燃烧的预混火焰相似 雾化燃烧：先雾化，然后在空间中一边气化，一边燃烧。火焰与气体燃烧的扩散火焰相似 典型液体燃料燃烧装置 航空燃气（涡）轮（发动）机 航空燃气（涡）轮（发动）机 航空燃气（涡）轮（发动）机 航空燃气轮机燃烧室 航空燃气轮机燃烧室 作用： 主燃烧室：把压气机增压后的空气，经过喷油燃烧提高温度，然后流向涡轮膨胀做功。 加力燃烧室：利用经涡轮膨胀后燃烧室燃烧所剩余的氧气再补充喷油燃烧，提高气流温度，增加做功能力，使发动机增加推力。 燃料的化学能 热能 机械能 动能 大气 航空燃气轮机燃烧室 工作特点： 1、进口气流速度高，组织燃烧困难。 2、燃烧室容积小，且要求在短时间内发出大量的热 3、出口气流温度受到限制 4、要求工作范围宽 航空燃气轮机燃烧室 要求： 1、点火可靠 点火高度：8~9km，补氧后：12~13km 2、燃烧稳定 不熄火 不产生破坏性的振荡燃烧 * * * * * * * * * 第四章 液体燃料的燃烧 4.1 液体燃料燃烧的特点 一、燃烧方式 　（1） 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。例如：汽油机装有汽化器，燃气轮机装有蒸发管。 ? 此燃烧方式与气体燃料燃烧原理相同。 　（2）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。 二、喷雾型燃烧的特点 ?液体燃烧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：速度高 油燃烧速度取决于最慢的蒸发速度 ?加速液体燃料燃烧过程的基本措施 （1）加速液体燃料的蒸发过程 （2）加速液体燃料与空气的混合过程 （3）防止或减少液体燃料化学热分解 ?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。 ?液体燃料燃烧时,如果缺氧,会产生热分解 如何防止和减轻高温下燃料油的热裂解？ （1）以一定的空气量从喷嘴周围送入，防止火焰根部高温、缺氧而产生热裂解。 （2）使雾化气流出口区域的温度适当降低，即使产生热裂解，也能形成对称性的分解产物。 （3）使雾化的液滴尽量细。达到迅速蒸发和扩散混合，避免高温缺氧区的扩大。 4.2 单个液滴燃烧模型 单个液滴的燃烧模型,假设： 液滴为均匀对称球体; 液滴随风飘动,与空气间无相对运动; 燃烧非常快 ,火焰面薄; 火焰温度高,向内向外同时传热,液滴表面温度接近饱和温度,燃烧温度等于理论燃烧温度; 忽略对流与辐射换热； 忽略液滴周围的温度场不均匀对热传导和扩散系数的影响; 忽略斯蒂芬流； 4.2 单个液滴燃烧模型 ?液滴燃烧时间和液滴尺寸的关系 4.2 单个液滴燃烧模型 假设火焰锋面之外有一个半径为r的球面,氧从远处通过这个球面向内扩散的数量等于火焰锋面上所消耗的氧量。 4.2 单个液滴燃烧模型 Cp↓,λ↑→k↑ ，气体导热性能好，燃烧更快。 H↓→k↑ ，油的气化潜热少，燃烧更快。 Tr↑→k↑ ，燃烧环境温度高，燃烧更快。 T0↓→k↑ ，油的饱和温度低，燃烧更快。 D↑→k↑ ，湍流传质能力强，燃烧更快。 C∞↑→k↑ ，环境氧浓度高，燃烧更快。 β↓→k↑ ，单位耗氧量低，燃烧更快。 讨论： 4.2 单个液滴燃烧模型 另一方面，液滴燃烧过程中直径不断减小