高等燃烧学-6液体燃料的燃烧

第四节 燃油喷嘴的雾化特性 一、油珠群的平均直径
算术平均直径：
d m (或 d 1)0 n id i n i
表面积平均直径：
d m ( 或 sd 2)0 n id i2
n1 /2 i
体积平均直径：
d m ( 或 v d 3)0 n id i3 n i1 /3
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第二节 燃油雾化过程 燃油雾化现象
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第二节 燃油雾化过程
燃油雾化过程
1. 液体由喷嘴流出形成液柱或液膜。 2. 由于液体射流本身的初始湍流以及周围气体对
二、离心喷嘴理论
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴
二、离心喷嘴理论
空气涡核
离心式喷嘴内理想流体的伯努利方程
p1 2fu x 21 2fu 2p in 1 2fu i2n H 0 co . nst
第三节 燃油雾化装置－喷嘴 离心喷嘴
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴 气动喷嘴
特点： 1. 雾化质量高 2. 排气冒烟少 3. 贫油熄火范围窄 4. 可采用特殊的气
化剂
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴 其它喷嘴
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1. 流体为无粘性的理想流体； 2. 不计喷嘴内部流动的径向分速度； 3. 喷嘴处于最大流量状态工作。
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴
第三节 燃油雾化装置－喷嘴
二、离心喷嘴理论
以“空穴率”表示喷孔内空气核的大小，用ε表
示
r02 ra2 1ra2
r02
r02
ra r0 1
在燃油与空气核的交界面上有
（伯母利方程：）
1
2
fu2a1 2
fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱx 2H 0p H
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第一节 液体燃料燃烧过程 液体燃料燃烧系统
1、供油系统 2、供气系统 3、燃烧系统
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第一节 液体燃料燃烧过程
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴 一、喷嘴类型
直流喷嘴 离心喷嘴 气动喷嘴 旋转喷嘴
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雾化锥角
雾化锥角可根据切向速度和轴向速度的大小来确定
tg
2
u
/ux
tgm
2
u,m /ux
rm(r0ra)/2
tgm 2A 1 2 11 11
8
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液体燃料燃烧特点
1、扩散燃烧 2、非均相燃烧
液体燃料燃烧过程
1、雾化 2、蒸发 3、掺混 4、燃烧
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第二节 燃油雾化过程 燃油雾化现象
第四节 燃油喷嘴的雾化特性
1/ A 1 1 2
为流量系数
mf r02 2Hf
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴 二、离心喷嘴理论
流量系数
1/ A 1 1 2
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴
二、离心喷嘴理论
空气核界上的切向速度为
u a
uin
Rs ra
又据连续方程有
u in
u x r02
nrin2
ua
ux
Rsr0 nir2n
1
ua uxA
1
A称为离心喷嘴的几何 特性参数，表示离心 喷嘴几何相似的准则
第三节 燃油雾化装置－喷嘴 直流喷嘴
特点： 1. 结构简单，尺寸紧凑，安装布置方便 2. 雾化角小，雾化质量差 3. 多用于加力燃烧室、冲压发动机等
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴 一、喷嘴类型
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴 二、离心喷嘴理论
1944年前苏联的阿勃拉莫维奇教授提出了离心喷嘴理论： 基本假设：
射流的作用（脉动、摩擦等），使液体表面产 生波动、褶皱，并最终分离出液体碎片或细丝。 3. 在表面张力的作用下，液体碎片或细丝收缩成 球形油珠。 4. 在气动力作用下，大油珠进一步碎裂。
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴
二、离心喷嘴理论
2 rd 2 p rfu 2d r r或 d p fu 2d r r
uinRs ur
drdu r u
dpfudu
积分得
p
f
12u2
cons.t
ux cons.t （与r无关）
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W e作用油 于珠 油内 珠压 表 力 力 ~面 4gvf2/的 /d20 ~气 gd动 0fv2
式中 v是气流速度；d0是喷嘴直径；g是气体的密度；f 是燃料的表面张力
We14 油珠破碎
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最大流量原理
A2
1
1
2
1/
2
0
A(1)/ 2/2
2
/ 2
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴
二、离心喷嘴理论
第5章 液体燃料燃烧
要求：了解液体燃料的燃烧过程，掌握燃油雾化机 理、离心喷嘴的工作原理及喷嘴的雾化特性，掌握 油珠、油雾燃烧特性，了解液体燃烧装置特点。
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴
二、离心喷嘴理论
轴向速度
由于空气核的存在，燃油在喷嘴出口处的实际流 通面积为一圆形，其值为
f (r02ra2)
取轴向长度为1的环形微元
体，其质量为 dm2rdrf
微元体旋转时产生离心力正好 与径向压力差相平衡，故有
2 rd 2 p rfu 2d r r或 d p fu 2d r r Institute of Energy and Environment, Chongqing University Chongqing 40044, P. R. CHINA E-mail: ，
设计程序： 1、选定雾化锥角，由此确定几何特性参数A 2、确定流量系数 3、确定喷嘴的孔径 4、确定喷嘴其它尺寸
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴 二、离心喷嘴理论
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴
三、离心喷嘴设计计算程序
已知条件： 供油能力（供油量）、供油温度和压力、燃油物性 参数（密度、粘度）
根据连续方程，燃油在切向孔内的流动速度为
u i n m f nf ri2n
n为喷孔个数。
不计粘性时，流体的动量守恒，故有
m fu iR n s m fu r或 u iR n s u r
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第二节 燃油雾化过程 油珠破碎过程
气动力 表面张力
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第二节 燃油雾化过程 油珠破碎准则
两种力：
外力：气动力、惯性力 内力：表面张力、粘性力
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第二节 燃油雾化过程 燃油雾化现象
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第三节 燃油雾化装置－喷嘴
二、离心喷嘴理论
ux
1
A2 2
1
2H/f
1
为轴向速度系数
流量
m f u xr 0 2f r0 2 2 H f
第三节 燃油雾化装置－喷嘴 离心喷嘴
特点： 1. 雾化锥角大，雾化质量好 2. 采用双油路，可获得更大
的供油能力
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