燃烧学西安交大液体燃料的燃烧

Pw—回油压力（回油管上回油调节 阀之前）
一、回油雾化器
设计方法：
Gmin 喷孔有效面积（扣除空气漩涡所占面积） 1、Pwl=0状态： GB 回油孔有效面积（扣除空气漩涡所占面积）
算出最大回油量GB、最小喷油量Gmin，则最大进油量= GB+ Gmin
2、 Gmax（点）由最大负荷决定。
二、蒸汽—机械雾化器
3 2
A的关系见图4-2。
一、机械雾化器
雾化角：出口处油雾两侧 边缘边界切线的交角。
tg

2

(1 ) 8 (2 1 )
一、机械雾化器
对流量系数，经验公式有 : A 东锅： 0.125 (公式适用范围:G 300, 且A 0.5 ~ 3.0) 30 热工所： 0.88 哈锅： 0.815
(4-25)
式中，、 、、 、、均为与雾化器结构有关的常数。 西安热工所试验得到相关经验公式。见（4-24）
Y 形雾化器的雾化粒度、雾化角均由试验确定。
• 据新华社北京奥运专电(记者高鹏) • 北京奥运会“祥云”火炬克服低温、低压、缺氧、 大风等极端不利条件。在珠峰之巅漂亮地燃烧， 举世为之惊叹。在这史无前例的壮举背后，凝聚 着无数智慧与辛劳。早在2001年7月13日北京申 奥成功，航天科工集团就成立了一个科技奥运领 导小组。2006年1月17日，北京奥组委正式致函 航天科工集团。委托其就奥运火炬珠峰燃烧技术 进行科研攻关，迄今已两年多。
wz=常数
一、机械雾化器
喷孔势位流动的中心处是一个空气漩涡，其直径是根据最大流量 的原则来确定的。 根据最大流量原则，就可以定出喷孔截面上扣除空气漩涡后的充 满度：

油的流动截面 喷孔截面积
A
1
3
，或 A
r0 R
2
f
式中：A—结构特性系数； r0—喷孔半径； ∑f—切向进口槽总截面积。
势位流动中，伯努利定律可对任一点切向速度适用：
p
2式中：p—某点的静压：
—油的密度。
一、机械雾化器
假设油无粘性，因此伯努利定律对任一点都适用； 在喷口处，油的径向速度为零。
p
2 w
2

w2
z
2
常数 （4-3）
根据式（4-2）和式（4-3）可知对喷孔出口截面上各点轴向速度数值是 均匀的，即：
一、机械雾化器
A等同油的旋流强度。（旋流强度=切向动量矩/轴向动量矩） 分析： ①进口动量矩=切向速度×动量矩臂
切向速度 1 动量矩臂 R
f
进口动量矩 R
f
由于动量矩守恒，因此：出口动量矩=进口动量矩 ②轴向速度wz与 r0 成反比，除wz等于乘以 r0 ；动量矩臂为r0，则旋流 强度：
对雾化角： 热工所：tg

2

(1 ) 8 0.87 (2 1 )
一、回油雾化器
变负荷下，油量要减少，就要减小油压，就会恶化雾化质量。开发： 回油雾化器：在简单雾化器漩涡室端壁上开一些小孔，进行回油。 按照开孔位置分为：集中大孔回油（在中心）； 分散小孔回油（在半径稍大些圆上）。 C—A曲线：喷口油量曲线 B—A曲线：进油量曲线 Gwl—回油量
• 双火焰原理： • 一个火“冲锋”，一个火“值班” • 从以往奥运火炬来看。火炬燃料_般有固态、液态和固液 混合三种。研制团队最初选定丙烷作为火炬燃料。 • 燃烧系统设计为避免“祥云”火炬重蹈火炬突然熄灭的覆 辙，研制团队运用航空发动机的双火焰原理，设计 • 了预混火焰与扩散火焰的“双火焰”燃烧方案，即一个火 焰在外面“冲锋”，一个火焰在里面“值班”。 • 2006年9月，科工集团火炬研发部自掏腰包奔赴西藏珠峰 大本营进行实地试验。结果发现液态丙烷火炬在实际低压 环境下燃烧时间太短。达不到要求。返回北京后。研制团 队放弃了液态丙烷火炬的方案。将研制重点转向固液组合 火炬和固态燃料火炬。
式中：
1、2 —分别为气和油的流量系数；
d1、d 2 —分别为气孔和油孔的直径。 p1、p2、p3 —分别为蒸气、油、环境压力。
神雾燃烧器原理
• • • • •
1、甲烷裂解时水蒸汽对析碳影响 CH4==C+2H2+75kJ C+H2O===CO+H2-131kJ +) CH4+H2O===CO+3H2-207kJ
因此相似喷油量为：
A= G2 nd 2 2 p2 idem
(4-17)
式中：n—油孔和气孔的套数。
相似气耗为： G1 G2 ( d1 2 1 ) d2 2 idem
B=
(4-18)
二、蒸汽—机械雾化器
经验修正公式：
p2 p 2 G2 nd 2 2 p2 ( 1 ) 1 p2 G1 d 1 p ( 1 )2 ( 1 ) G2 d2 2 1
•转化反应的最小水碳比
温度
426
537
565
595
706
816
926
982
H2O/CH4
0.89
1.35
1.38 1.4
1.11
.99
.97
.95
• 2、加速油滴蒸发气化作用。水的饱和温度低。水先气化 带动油滴破碎气化。
二、蒸汽—机械雾化器
对于相似工况（即当 p p3 p1 idem时），1、2、 1 在任意一工况中都是一样的。 p2 p2 p3
石油化工工艺过程中分离出来的渣油等统称为重油. 燃料油的化学组成是烃类，烃集聚于液相，燃烧时蒸发成蒸 汽，烃蒸汽与空气中氧形成扩散火焰。 雾化是液体燃料燃烧最经济、高效的途径。 雾化烃蒸汽转化为气体燃料，符合上一章的规律。
气体燃烧是单相燃烧，液体燃烧时助燃体为气体，但燃料为 液相。
第一节 雾化
一、机械雾化器
液体切向进入漩涡室，高速 旋转并由中心孔喷出。
设计方法： “最大流量理论”+一定的修 正
漩涡室流动为势位流动，因此：
w r 常数
一、机械雾化器
假设油无粘性，则根据动量矩守恒定律：
rw R w0
式中：r—某一点半径；
R—切向进口槽中心线所处切圆半径；
w —某一点切向速度； w0 —切向进口槽的流速。
2 2
R A
r R f f A A 0 wz r0 f ( 1 2 ) r0 r0
R
问题：雾化为何要表面精加工？喷口有毛刺 会有何影响？ 问题2：决定雾化效果最重要的因素有？ P、A、ρ 、r0
一、机械雾化器
雾化器喷油量：
G r02 2 p0
式中： —流量系数； p0—油的入口压力。
雾化好、调节比大、能耗 阻力小。
喷气量G1、喷油量G 2与气耗比 G1 1 G1 G2 分别等于：

4
d12 2 1 ( p1 p3 ) d 22 2 2 ( p2 p3 )
G2 2 G1 G2

4
1 d1 2 1 p1 p3 ( ) 2 d 2 2 p2 p3