第三章燃烧室与燃烧.
燃气轮机结构-燃烧室
第三章燃气轮机3.1概述（1）燃烧室功用及重要性1.保证燃机在各种工况下，将燃料化学能转换为热能，加热压气机压缩的空气，用于涡轮膨胀做功。
2.燃烧室是燃机的主要部件之一，燃机的性能、可靠性、寿命皆与它有密切关系。
（2）燃烧室的工作条件①燃烧室在高温、大负荷下工作②燃烧室在变工况下工作③燃烧室在具有腐蚀性的环境下工作④燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程⑤燃烧室中的燃烧在高速气流及贫油混合气情况下进行（“空气分股”、“减速扩压”、“反向回流”）（3）燃烧室的设计要求①不同工况下，燃烧室工作应稳定②燃烧要安全③燃烧室具有最小的流体阻力④燃烧室出口温度场应能满足涡轮的要求⑤在任何使用条件下，燃烧室都应该迅速、可靠地启动点火，且联焰性好⑥工作寿命长⑦燃烧室的尺寸和质量要小⑧排气污染应能满足国家标准要求⑨检视、装拆和维修应当方便3.2三种基本类型燃烧室的结构概述（1）分管燃烧室1.结构特点管形火焰筒的外围包有一个单独的壳体，构成一个分管，沿燃气轮机周围6-16个这样的分管，各分管用传焰管连通，以传播火焰和均衡压力。
2.优点：①装拆、维修、检修方便②因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近实际情况3.缺点：①装拆、维修、检修方便②因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近实际情况（2）环管燃烧室1 .结构特点：若干个火焰筒均匀排列安装在同一个壳体内，相邻火焰燃烧区之间用传焰管连通。
2.优点：①适合与轴流式压气机配合，布局紧凑、尺寸小、刚性小；②气流转弯小，流体阻力小，热散失亦小；③调试比较容易，加工制造的工作量比分管小。
3.缺点：①燃烧室出口温度场沿周向不够均匀；②燃烧室的流体损失较大；③耗费的材料、工时较多；④质量较重。
（3）环形燃烧室1.结构特点：内、外壳体与环管燃烧室类似，但火焰筒却有很大差别。
在内外壳体之间的环形腔中，布置了一个呈环形的火焰筒，即火焰筒内外壁构成环形主燃区。
第三章第4节 可燃混合气的形成
分隔式
涡流室 复杂
空间雾化 为主
预燃室 复杂
空间雾化
压缩涡流
要求较低 轴针式 10～15 大 难 16～20 低 <5000 <100
燃烧涡流
要求低 轴针式 8～13
最大 最难 18～22
低 <3500 160～200
要求高 多孔6～12
20～40 小
容易 12～15
高 <1500 >200
半开式
一般 空间雾化 为主（进气
涡流） 进气涡流
较强 要求较高 多孔4～6 18～25
较小 较易
16～18
高 <4000 <150
球形 一般
油膜蒸发
进气涡流 最强 一般
单孔或双孔 17～19 较小 难 17～19 较低 <2500 90～130
室壁面上，靠强烈的进气涡流将燃油在燃烧室壁面上摊布成
一层很薄的油膜，油膜受热逐层蒸发并与空气混合。
优点:燃烧柔和、无烟。
但是对空气涡流要求较高，适用于半开式(或球形)燃烧
室的小型高速柴油机。
2
二、影响混合气形成的因素
燃油 雾化质量
影响可燃混合 气形成的因素
燃烧室内空气 涡动情况
压缩终点 气缸热状态
优点：工作柔和，燃烧噪声
小，排烟少，过量空气系数
小，对燃油品质适应性强。
缺点：起动性能差（燃油雾
化差），变负荷性能差，高
低速运转性能差别大，在大
缸径上应用困难。
仅限于某些小型高速柴油机。
14
4、涡流室式燃烧室（主、副燃烧室）
燃油全部喷入副燃烧室， 空气沿通道进入副燃烧室， 形成可燃混合气并燃烧。
第三章燃烧室
第三章 燃烧室
燃烧室的设计应满足以下主要要求: 燃烧室的设计应满足以下主要要求: (1)在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下,起动点火迅速可靠. 在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下, 在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下 起动点火迅速可靠. (2)在飞行包线内,在发动机一切正常工作状态下,燃烧室应保证混 在飞行包线内, 在飞行包线内 在发动机一切正常工作状态下, 合气稳定地燃烧,具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数. 合气稳定地燃烧,具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数. (3)保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧,燃气的火舌要短, 保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧, 保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧 燃气的火舌要短, 特别是不能有余焰流出燃烧室.还应减少排气污染物的产生. 特别是不能有余焰流出燃烧室.还应减少排气污染物的产生. (4)出口的燃气温度场沿圆周要均匀.沿叶高应保证按涡轮要求的规 出口的燃气温度场沿圆周要均匀. 出口的燃气温度场沿圆周要均匀 律分布. 律分布. (5)燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性,以及良好 燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性, 燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性 的冷却和可靠的热补偿,减小热应力. 的冷却和可靠的热补偿,减小热应力. (6)燃烧室的外廓尺寸要小,轴向尺寸要短,重量要轻,具有高的容 燃烧室的外廓尺寸要小, 燃烧室的外廓尺寸要小 轴向尺寸要短,重量要轻, 热强度.燃烧室的结构要简单.有良好的使用性能.维护检查方便, 热强度.燃烧室的结构要简单.有良好的使用性能.维护检查方便, 使用期限长. 使用期限长.
3.1.1分管燃烧室 3.1.1分管燃烧室 分管燃烧
分管燃烧室的结构特点是:燃烧室由若干个 分管燃烧室的结构特点是:燃烧室由若干个(6-16个)单 个单 管燃烧室组成,每—个单管燃烧室由一个管形火焰简及其外 管燃烧室组成, 个单管燃烧室由一个管形火焰简及其外 围单独的外壳构成,沿发动机圆周均匀地分布, 围单独的外壳构成,沿发动机圆周均匀地分布,各单管燃烧 室之间用传焰管联通,传播火焰和均衡压力. 室之间用传焰管联通,传播火焰和烧室的基本类型
热力学工程与设备 第三章 燃料燃烧
1、元素分析法： C、H、O、N、S、A、M
C：煤中含量最多的可燃元素，一般含量为15-90%
以两种形式存在：
碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物 碳呈游离状态
H、可燃元素，一般含量为 3-6%
以两种形式存在：
化合氢（H2O)：与氧化合成结晶水形式(不可燃 ） 自由氢：与化合物组成的有机物，如CnHm(可燃）
Qgr.ar Qnet .ar 单位燃料所生成的水由 C的液态水 0 变成20 C的水蒸气所吸收的热量
M ar H ar 18 Qgr.ar Qnet .ar 2500 ( ) 100 100 2 25( M ar 9 H ar )k J / k g
Qnet .ar Qgr.ar 25 M ar 225 H ar
n 18 1 Qgr Qnet 2500 ( H 2 2CH 4 H 2 S Cm H n ) 2 22.4 100 n 20.1( H 2 2CH 4 H 2 S Cm H n )kJ / Bm3 2 标准燃料的概念 规定: 热值为41820kJ/kg（约合10000kcal/kg）的气 体为标准气。
ar . f
f 分析基 C f % H f % O f % N 100 S f % A f % W f % 100 % % M
100
M ar M ad 100 M ad
（3）干燥基（干燥基）： 以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。 干燥基
干燥基
Cd % H d % O d % N d % S d % Ad % 100 %
二、其它热工性质
1、固体燃料
（1）挥发分： 在隔绝空气的条件下，将一定量的镁杨在温度900℃下加 热7min，所得到的气态物质（不包括其中的水分） 组分：含矿物结晶水、挥发性成分和热分解产物 煤中挥发物含量影响燃烧的火焰长度及着火温度。 一般的：挥发物含量高时火焰长，着火温度低，易着火 （2）煤的粘结性 指粉碎过的煤粒在规定条件下干馏成焦，煤粒或与外加物 相粘结的强度。 粘结性强的煤：易结大块。 粘结性弱的煤：易堵塞炉栅。
第三章生物质直接燃烧技术
炭粒带人烟道。且固定碳受到灰分包裹，燃烧较难，因此，在固定碳燃烧 阶段，气流不宜太强 ➢ 碱金属和氯腐蚀问题突出
24430
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22
二、 生物质燃料与燃烧
由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差别如下： ➢ 含碳量较少，含固定碳少（热值低） ➢ 含氧量多，含水量多 ➢ 挥发分含量多 ➢ 密度小 ➢ 含硫量低
2020/过程
四个阶段： （１）预热干燥； （２）干燥阶段； （３）挥发分的析出、燃烧与焦炭形成（干馏，释放热，占70%） ； （４）残余焦炭燃烧。
（三）生物质燃烧的条件
要充分的燃烧，必要“3要素”： ➢ 一定的温度 ➢ 合适的空气量及燃料的良好混合 ➢ 足够的反应时间和空间
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二、 生物质燃料与燃烧
（四）燃烧过程特点
➢ 生物质燃料密度小，结构比较松散，挥发分含量高。在生物质燃烧过程 中，若空气供应不当。挥发分就会不被燃尽而排出
分类
1）按照锅炉燃用生物质品种不同可分为：木材炉、薪柴炉、秸秆 炉、垃圾焚烧炉等； 2）按照锅炉燃烧方式不同又可分为流化床锅炉、层燃炉和悬浮燃 烧炉。
三、 生物质直接燃烧技术
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三、 生物质直接燃烧技术
1）层燃技术
在层燃方式中，生物质平 铺在炉排上形成一定厚度的燃 料层，进行干燥、干馏、燃烧 及还原过程。空气（一次配风 ）从下部通过燃料层为燃烧提 供氧气，可燃气体与二次配风 在炉排上方的空间充分混合燃 烧。
第三章有害气体燃烧净化法3-催化燃烧等
极高的净化效率 处理量大 耐冲刷 压降低 抗毒能力强、化学稳定性高、选择性好 高强度、高稳定性 净化设备结构简单投资低 不产生二次污染。
2）催化剂种类 目前催化剂的种类已相当多，按活性成分大体可 分3类。 （1）贵金属催化剂 铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都 具有很高的催化活性，且使用寿命长，适用范围 广，易于回收，因而是最常用的废气燃烧催化剂 如我国最早采用的Pt-Al2O3催化剂就属于此类催 化剂。但由于其资源稀少，价格昂贵，耐中毒性 差，人们一直努力寻找替代品
1
含氮有机污染物的净化 含氮有机污染物（如RNH2、RCONH2等）， 大都具有毒性和臭味，必须进行处理。 火箭推进剂偏二甲阱[(CH3)2NNH2]是一种 易溶于水和有机溶剂、具有强极性和弱碱性 的有机化合物，也是一种剧毒物质。采用催 化燃烧法处理火箭推进剂偏二甲肼废气（含 偏二甲阱1％，压力为0.25MPa，气量为 500 m3/h），当催化燃烧温度高于300℃， 偏二甲肼废气去除率达99％以上，获得很 好的处理效果。
（2）催化剂失活的防治
针对催化剂活性的衰减，可以采取下列相应
的措施： A按操作规程，正确控制反应条件； B当催化剂表面结碳时，通过吹入新鲜空气， 提高燃烧温度，烧去表面结碳； C将废气进行预处理，以除去毒物，防止催 化剂中毒； D改进催化剂的制备工艺，提高催化剂的耐 热性和抗毒能力。
一 催化燃烧的基本知识 1 催化燃烧的基本原理 催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活 性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中， 催化剂降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作 用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率， 加快了反应的进行。 借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件 下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O， 同时放出大量热能，其反应过程为：
工程燃烧学_3
第三章着火第三章着火（自燃与引燃）本章重点内容：1. 两种着火机理2. 两种着火类型3. 自燃着火4. 强制着火5. 着火范围（燃烧界限）第三章着火（自燃与引燃）着火是一个从不燃烧到燃烧的自身演变或外界引发的过渡过程，是可燃混合气的燃烧化学反应逐渐加速到反应速度即放热速度极快的、形成火焰或爆炸的过程。
因此，着火过程是一个受到化学反应速度控制的过程。
火焰的熄火过程则与着火过程相反，它是一个从极快的燃烧化学反应到反应速度极慢，以至不能维持火焰的形成或几乎停止化学反应的过程，也是一个化学反应速度控制的过程。
第三章着火（自燃与引燃）除化学动力学控制的燃烧外，实际上不同的燃烧过程受控于不同的物理或化学过程。
在实际的燃烧中，需进行可燃混合气的制备，可燃混合气的预热，激化分子的传输以及化学反应等一系列的相互关联的过程，其中进行得慢的环节决定着燃烧速度。
第三章着火（自燃与引燃）3.1 燃烧反应过程中浓度与温度的关系反应速度与温度的关系常用Arrhenius指数项或简单的指数T m的关系式表示。
反应速度只受初始反应物浓度影响的反应为简单反应或热反应；反应速度受中间产物或最终产物浓度影响的为复杂反应或自催化反应。
研究链反应的最常见的方法是保持体系在反应时的恒定以消除热反应对反应发展的影响，其反应速度式则是以初始反应、中间反应及最终反应中参与反应的各种组分间相互作用的“反应机构”来分析，并且是经实验验证决定的。
/E RTe−第三章着火（自燃与引燃） 3.1 燃烧反应过程中浓度与温度的关系图3-1 简单等温反应速度的衰减情况第三章着火（自燃与引燃）3.1燃烧反应过程中浓度与温度的关系对于绝热火焰温度，设火焰最高温度为，也可推导出式（3.6）。
由于能量损失，较绝热火焰温度Tf为低。
式（3.5）可写成这就是说显焓与化学焓之和在整个过程中始终不变，与热力学第一定律相吻合。
T∞V A V0A0V Ac T+H C c T H C c H Cρρρ∞∞Δ⋅=+Δ⋅=+Δ⋅T∞第三章着火（自燃与引燃） 3.1 燃烧反应过程中浓度与温度的关系图3-2 温升与反应物消耗间的关系第三章着火（自燃与引燃）3.2 着火条件3.2.1 热着火可燃混合剂在某一条件下由外界加热，如火花塞、热容器壁、压缩等，到达某一特定温度时，反应物在此温度下的放热速度大于散热损失的速度，则多余的热量使混合剂温度增高，然后又使反应速度增加，从而混合剂的温度得以连续加速地增高知道放热速度达到很高的数值，于是就发生“着火”燃烧。
燃烧学讲义—第三章
第3章着火和灭火理论3.1 着火分类和着火条件3.1.1 着火分类可燃物的着火方式，一般分为下列几类：1）化学自燃：例如火柴受摩擦而着火；炸药受撞击而爆炸；金属钠在空气中的自燃；烟煤因堆积过高而自燃等。
这类着火现象通常不需要外界加热，而是在常温下依据自身的化学反应发生的，因此习惯上称为化学自燃。
2）热自燃：如果将可燃物和氧化剂的混合物预先均匀地加热，随着温度的升高，当混合物加热到某一温度时便会自动着火（这时着火发生在混合物的整个容积中），这种着火方式习惯上称为热自燃。
3）点燃（或称强迫着火）：是指由于从外部能源，如电热线圈、电火花、炽热质点、点火火焰等得到能量，使混气的局部范围受到强烈的加热而着火。
这时火焰就会在靠近点火源处被引发，然后依靠燃烧波传播到整个可燃混合物中，这种着火方式习惯称为阴燃。
大部分火灾都是因为阴燃所致。
必须指出，上述三种着火分类方式，并不能十分恰当地反映出它们之间的联系和差别。
例如，化学自燃和热自燃都是既有化学反应的作用，又有热的作用；而热自燃和点燃的差别只是整体加热和局部加热的不同而已，决不是“自动”和“受迫”的差别。
另外，火灾有时也称爆炸，热自燃也称热爆炸。
这是因为此时着火的特点与爆炸相类似，其化学反应速率随时间激增，反应过程非常迅速，因此，在燃烧学中所谓“着火”、“自燃”、“爆炸”其实质都是相同的，只是在不同场合叫法不同而已。
3.1.2 着火条件通常所谓的着火是指直观中的混合物反应自动加速，并自动升温以至引起空间某个局部最终在某个时间有火焰出现的过程。
这个过程反映了燃烧反应的一个重要标志，即由空间的这一部分到另一部分，或由时间的某一瞬间到另一瞬间化学反应的作用在数量上有突跃的现象，可用图3-1表示。
上图3-1表明，着火条件是：如果在一定的初始条件下，系统将不能在整个时间区段保持低温水平的缓慢反应态，而将出现一个剧烈的加速的过度过程，使系统在某个瞬间达到高温反应态，即达到燃烧态，那么这个初始条件就是着火条件。
发动机燃烧室设计与燃烧过程优化技术
发动机燃烧室设计与燃烧过程优化技术发动机燃烧室是内燃机的核心组成部分，对整个发动机的性能和效率起着至关重要的作用。
燃烧室的设计和燃烧过程的优化技术是提升发动机性能、降低燃料消耗和排放的关键所在。
燃烧室设计的目标是实现高效燃烧，达到最佳的能量转化效率。
在燃烧室设计的过程中，考虑到燃烧稳定性、燃烧速率、温度分布、压力脉动和排放等因素，需要综合考虑多个因素。
下面将具体介绍一些燃烧室设计与燃烧过程优化技术。
首先，燃烧室的几何形状对燃烧效率有着重要影响。
传统的燃烧室设计通常采用缸形几何结构，但近年来发展出了更为复杂的燃烧室形状，如顶置燃烧室、壁式燃烧室和腔式燃烧室等。
这些新型燃烧室可以提供更好的空燃比控制、更好的燃烧稳定性和更低的排放水平。
其次，燃烧室的进气系统设计也至关重要。
优化的进气系统设计可以提供更好的空燃比分布，改善燃烧过程的均匀性和稳定性。
例如，采用多点喷射技术可以实现更好的混合气分布，提高燃烧效率。
同时，通过良好的进气系统设计可以降低进气阻力，提高发动机的进气效率。
第三，燃烧室喷射系统的设计也对燃烧室的燃烧效果有着直接影响。
喷射系统的目标是实现燃料和空气的良好混合，以提供更均匀的燃料分布。
传统的喷射系统通常采用单点喷射，但是近年来多点喷射和直接喷射技术的应用越来越广泛。
这些技术可以提供更好的喷雾分布，提高燃烧效率和稳定性。
此外，通过燃烧室壁面的散热设计，可以有效地减少传热损失，提高燃烧室的热效率。
采用散热涂层和冷却通道技术可以降低燃烧室内壁面的温度，减少热损失。
合理的散热设计可以提高发动机的功率输出，并延长发动机的使用寿命。
燃烧过程的优化技术包括燃烧过程仿真和控制系统的优化。
通过燃烧过程仿真，可以模拟并优化燃烧室的燃烧过程，包括燃气的流动、混合和燃烧。
通过仿真可以评估不同设计参数对燃烧效率的影响，优化燃烧室的设计。
在控制系统的优化方面，利用先进的控制算法和传感器技术，可以实现更精准的燃烧控制。
3内燃机学第三章(1-2节)工作循环
Tc / Ta c k 1 ; Tz ' / Ta c k 1 ; Tz / Ta 0 c k 1
11
代入上式，可得：
t mCv pt Ta{( c k 1 c k 1 ) k ( 0 c k 1 c k 1 )} Vs t mCv Ta c k 1{( 1) k ( 0 1)} Vs
k 1 k 1 k 1
k 1
0 c
Tb / Ta Tz / Ta Tb / Tz 0 c Tb / Tz 0 c 0 c 1 k 1 ( ) 0k c / 0
(vz / vb )
k 1
其中， c为绝热压缩过程的压缩比； 为绝热压缩和绝热膨胀过程的绝热指数； p为等容加热过程的压力升高比； o为等压加热过程的容积增加比（预胀比）； =vb/vz为绝热膨胀过程的容积增加比（后胀比）- = c/ o 6 将各温度表达式代入循环热效率t，可得：
17
•机械效率限制 机械效率与缸内最大压力有密切关系，因为， Pmax决定了活塞 连杆机构的质量、其惯性力和主要承压面积大小等。 大幅度提高压缩比和压力升高比，必然会带来机械效率的下降， 从而使由于、提高所获得的循环效率与平均压力的收益，得而复 失。这一点对于柴油机来说，是一个很明显的问题。 国外柴油机最新发展的一个趋势，通过降低压缩比来提高柴油 机整机的经济性，其出发点就是减少摩擦损失。 •燃烧过程限制 若压缩比定得过大，压缩终点的压力和温度就会上升过多，对 于汽油机：容易产生爆震燃烧、表面点火等不正常现象；对于柴油 机：压缩终点时的气缸容积就会变得很小，给燃烧室设计带来困难， 甚至不利于高效率燃烧，造成得不偿失的后果。 •排放方面限制-冒烟、HC、CO、以及NOx等。 由于上述各种限制，目前发动机的参数范围如下： 柴油机 =12-22 =1.3-2.2 pmax=7-14 MPa 18 汽油机 7-12 2.0-4.0 3-8.5
燃烧机工作原理
燃烧机工作原理引言概述：燃烧机是一种常见的热能转换设备，广泛应用于工业生产和生活中。
其工作原理主要是利用燃料的燃烧产生的热能来驱动机械设备或产生热水蒸汽等。
下面将详细介绍燃烧机的工作原理。
一、燃料供给1.1 燃料的选择：燃烧机使用的燃料种类多样，包括燃油、天然气、煤等，根据不同的应用场景和需求选择合适的燃料。
1.2 燃料的输送：燃料需要通过管道输送到燃烧机内部，通常通过泵或者压力系统将燃料送入燃烧室。
1.3 燃料的混合：燃料需要与空气混合才能进行燃烧，通常通过喷嘴或者喷嘴系统将燃料喷入燃烧室内。
二、空气供给2.1 空气的进入：空气是燃烧的必要条件之一，通过空气进入燃烧机的空气滤清器和风扇等设备，确保空气的质量和流量。
2.2 空气的调节：空气的流量和比例需要根据燃烧机的工作状态进行调节，通常通过风门或者风量调节器来实现。
2.3 空气的预热：为了提高燃烧效率和减少污染物排放，通常会对空气进行预热处理，通过预热器或者换热器来实现。
三、点火和燃烧3.1 点火系统：燃烧机通常采用电火花或者火焰点火系统来点燃混合气体，确保燃烧的稳定和可靠。
3.2 燃烧室：燃烧室是燃烧机内部进行燃烧的空间，通过点燃混合气体产生高温高压的燃烧气体。
3.3 燃烧过程：燃烧过程是燃烧机的核心部分，燃料和空气在燃烧室内燃烧产生热能，驱动机械设备或者产生热水蒸汽等。
四、热能传递4.1 热能的产生：燃烧产生的热能通过燃烧室内壁和热交换器传递给工作介质，如水或者空气。
4.2 热交换器：热交换器是燃烧机内部的重要组成部分，用于将热能传递给工作介质，并提高热能利用率。
4.3 热能利用：通过热交换器将热能传递给工作介质，实现热能的利用和转换，满足工业生产和生活需求。
五、排放处理5.1 烟气处理：燃烧产生的烟气中含有大量的污染物，需要通过烟气处理系统进行处理，减少对环境的影响。
5.2 排放控制：燃烧机的排放需要符合国家和地方的排放标准，通过排放控制设备来控制和监测排放。
燃烧器与燃烧室
燃烧器与燃烧室1设备用途本燃烧器是一种外混式燃烧器，燃烧器的主要任务是使燃料天然气与空气形成均匀的混合后进行燃烧。
外混式燃料气喷嘴将燃料气分散成细流，并将助燃空气以恰当的角度导入燃烧道，以便与天然气进行良好混合。
优点：不易回火，结构简单、噪声比较低、燃烧温度比较低容易控制、天然气与空气边混合边燃烧，热量强度低。
本燃烧室是为混合的天然气与空气提供一个燃烧环境，同时燃烧室内的耐火材料蓄积的热量为火焰的根部提供了热源，加速助燃空气的升温和天然气着火，有利于形成稳定的燃烧。
其次是它能约束空气，迫使其与燃料混合而不致散溢，与带角度进入的助燃空气一起使气流形成理想的流型。
也将重新返回的未完全燃烧的天然气燃烧尾气尾气进行再次燃烧，充分利用能源。
2设备结构及结构特征一个完整的燃烧器通常包括燃料喷嘴、配风口和燃烧室三部分。
燃料喷嘴是供给燃料并使燃料完成燃烧前准备的部件。
燃料喷嘴的主要任务是使燃料天然气均匀的进入到燃烧室内与空气形成均匀的混合气体进行燃烧。
配风口的作用是使燃烧空气与燃料良好混合并形成稳定而符合要求的火焰形状。
特别是在燃烧天然气的情况下，为了保证天然气燃烧良充分，除了提供助燃空气外，还必须将助燃空气以恰当的角度导入燃烧道，使空气和天然气迅速、完善的混合。
尤其是在火焰根部必须保证有足够的空气供应，以避免燃料天然气在燃烧时由于空气不足，产生灭火。
燃烧室其作用有三：一是为混合的天然气与空气提供一个燃烧环境，二是燃烧室内的耐火材料蓄积的热量为火焰的根部提供了热源，加速助燃空气的升温和天然气着火，有利于形成稳定的燃烧。
其次是它能约束空气，迫使其与燃料混合而不致散溢，与带角度进入的助燃空气一起使气流形成理想的流型。
也将重新返回的未完全燃烧的天然气燃烧尾气尾气进行再次燃烧，充分利用能源。
3规格参数氧化炉和炭化炉均为外热式回转设备。
为了使供热具有较大的调节比，氧化炉共有10个35×104Kcal/h的燃烧器，第一段和第二段各有1个燃烧器，其它各段均有2个燃烧器。
燃烧与爆炸学第三章着火理论
2θ y12
(
x0 z0
)
2θ z12
ΔHC
KnC
n A0
Ex02
KRT02
e E / RT
论
3.3.1弗兰克-卡门热自燃理论概述
3.3
2
x12
( x0 )2 y0
2
y12
(
x0 z0
)
2
z12
HC KnCAn0 KRTa2
Ex02
eE / RT
弗
兰
δ
ΔHC
K
nC
n A0
Ex02
KRT02
e E /(RT0 )
3.3.1弗兰克-卡门热自燃理论概述
3.3
2
x12
( x0 )2 y0
2
y12
(
x0 z0
)
2
z12
exp( )
弗
-
兰 克 卡
相应边界条件为：在边界面 z1=f (x1,y1) 上， =0；在
论 愈大，或容器壁面积A愈小，混合气着火的临界压力Pc也
愈低，即愈有利于着火。
3.3
大Bi数条件下，物质体系 内部温度分布不均匀。
弗 兰 克
-
卡
门
热
自
燃
理 论
（a）谢苗诺夫模型
（b）弗兰克-卡门涅次基模型
3.3.1弗兰克-卡门热自燃理论概述
3.3
F-K自燃理论认为：自热体系能否着火，取决于
该体系能否得到稳态温度分布。体系得不到稳态温
3.3
-
弗 兰 克 卡 门
x1 x / x0
燃烧学-3.着火的理论基础-PPT精品文档
可燃混合气内的某一处用点火热源点着相 强迫着火 邻一层混合气，尔后燃烧波自动的传播到 （点燃或点火） 混合气的其余部分。 ——局部加热。 Forced ignition
Spark ignition
Local initiation of a flame that will propagate.
自燃和点燃过程统称之为着火过程 。
第三章 着火的理论基础
研究不同着火方式的着火机理。 着火方式与机理 着火过程及方式 着火温度 热自燃过程分析 着火温度求解 着火的热自燃理论 谢苗诺夫公式 热自燃界限 热自燃的延迟期 链反应速度 链反应的发展过程 着火的链式反应理论 链反应的延迟期 烃类－空气混合物着火（自燃）特性 强迫着火过程 常用点火方法 强迫着火 电火花点火 点火的可燃界限
q1与q2 相离：
q1始终大于q2，一定能引起可燃混合气的着火。所以，
这种工况是不稳定的。
q1与q2 相切：
B点是临界状态，也是不 稳定的。只要环境介质温 度略高于T0，则q1和q2就 没有交点了，必然导致反 应混合气的着火。
图中 B点为着火临界点 Tb为着火温度 T0为自燃温度 T0~Tb之间的时间为着火 感应期
影响着火的因素
增加放热量q1
增加燃料浓度 增加燃料压力
增加燃料发热量
增加燃料活性
放热率曲线左移，在相同 温度下，燃料放热量增加， 着火温度降低，着火温度 E v q w Q V k n e x p V Q 降低，着火提前。 1 n 0 T R
可用着火的临界条件来确定活化能。
四、热自燃界限
log
P
T 0
燃烧室原理
燃烧室原理
燃烧室是发动机的关键部件之一，主要用于将燃料和氧气混合并进行燃烧，产生高温高压气体，驱动发动机的输出。
燃烧室的工作原理可以简述为以下几个步骤。
首先，燃料和氧气会在燃烧室内被充分混合。
燃料一般为液态或气态，通过喷射装置进入燃烧室中。
氧气则是通过进气系统从大气中吸入，与燃料混合形成可燃气体。
燃烧室通常设计为容积较小、高压且密封性良好的空间，以确保混合气体的充分统一性。
其次，混合气体在燃烧室内点燃。
点燃方式可以通过火花塞或者压缩加热自燃等方式实现。
一旦混合气体点燃，燃料的化学能被释放出来，产生大量的热能。
此时燃烧室内的温度和压力会快速升高。
然后，燃烧室内的高温高压气体开始膨胀。
热能的释放使得气体温度升高，气体的压力也随之增大。
这种高温高压气体会通过燃烧室的出口进入涡轮或者活塞，驱动发动机的运转。
不同类型的发动机会采用不同的方式来转化燃烧室内气体的能量，例如涡轮增压器-涡轮机组或者活塞推动机构等。
最后，燃烧室内的燃料燃烧剩余物会通过废气排放系统排出。
一般情况下，发动机会通过废气管将废气排放到大气中，同时可根据需要进行氮氧化物和颗粒物的净化处理，以达到环境要求。
总结来说，燃烧室的原理可以概括为混合气体充分燃烧，释放出大量热能，驱动发动机运转，并排放废气。
燃烧室的设计和工作效率直接关系到发动机的性能和效率，因此，对燃烧室进行优化设计是提高发动机性能的重要手段之一。
典型发动机原理 简答题及参考答案
典型发动机原理简答题及参考答案第一章发动机的性能1、简述工质改变对发动机实际循环的影响。
答：①工质比热容变化的影响：比热容Cp、Cv加大，k值减小，也就是相同加热量下，温升值会相对降低，使得热效率也相对下降。
②高温热分解：这一效应使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt有所下降。
③工质分子变化系数的影响：一般情况下μ＞1时，分子数增多，输出功率和热效率会上升，反之μ＜l时，会下降。
④可燃混合气过量空气系数的影响：当过量空气系数φa1时，ηt值将随φa上升而有增大。
2、S/D〔行程/缸径〕这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些？答：活塞平均运动速度?m?sn30，假设S／D小于1，称为短行程发动机，旋转半径减小，曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小；在保证活塞平均运动速度?m不变的情况下，发动机转速n增加，有利于与汽车底盘传动系统的匹配，发动机高度较小，有利于在汽车发动机仓的布置； S／D值较小，相对散热面积较大，散热损失增加，燃烧室扁平，不利于合理组织燃烧等。
反之假设S／D值较大，当保持?m不变时，发动机转速n将降低。
S／D较大，发动机高度将增加，相对散热面积减少，散热损失减少等。
3、内燃机的机械损失包括哪几局部？常用哪几种方法测量内燃机的机械损失？答：机械损失由活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失、驱动附属机构的功率消耗、流体节流和摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失等组成。
测定方法有：①示功图法、②倒拖法、③灭缸法、④油耗线法等。
4、简述单缸柴油机机械损失测定方法优缺点。
答：测量单缸柴油机机械损失的方法有：示功图法，油耗线法，倒拖法等。
用示功图法测量机械损失一般在发动机转速不是很高，或是上止点位置得到精确校正时才能取得较满意的结果。
在条件较好的实验室里，这种方法可以提供最可信的测定结果。
油耗线法仅适用干柴油机。
此法简单方便，甚至还可以用于实际使用中的柴油机上。
航空发动机构造第3章燃烧室
涡 桨
5 发 动 机 的 环 形 燃 烧 室
火焰筒是用耐热钢钣焊接而成的（图3-13）。由 装有旋流器的头部、正面环、外环带、内环带、外罩 和内罩所组成。
旋流器用氢弧焊点焊在火焰筒头部上，旋流器上 沿圆周均匀钻有十二个孔，各孔与轴线成40°角，使 引入的第一股空气改变流动方向。在旋流器上还钻有 一系列斜气孔，用于引入气流吹除旋流器端面的积炭。 在旋流器内壁上钻有十二个气孔，用于引入空气吹除 喷嘴头部的积炭。
G f l0
Ga－实际空气流量；Gf－燃油流量；l0－1公斤燃油完全燃烧所需要的理论空气量。
2. 保证燃烧室内混合气稳定完全燃烧的基本措施
(1) 空气分股 (2) 反向回流 (3) 在燃烧室内形成非均一的混合气
二、燃烧室工作条件
航空燃气涡轮发动机上的燃烧室处在十分恶劣的 条件下工作。
(1) 燃烧室是在高速气流中及贫混合气情况下进行工 作的。
斯 贝 发 动 机 的 联 管 燃 烧 室
3.2.3 环形燃烧室
环形燃烧室的结构特点是在燃烧室内、外壳体之间的环形 腔内安装了一个共同的火焰筒内外壁构成的环形燃烧区和掺混 区。
根据气体在燃烧室内流动的情况，环形燃烧室可分为直流 环形燃烧室、回流环形燃烧室和折流环形燃烧室三种。
环形燃烧室由四个同心圆筒组成，最内、最外的两个圆筒 为燃烧室的内、外壳体，中间两个圆筒为火焰筒，在火焰筒的 头部装有一圈旋流器和喷油嘴。
3.4.2 火焰筒
一、火焰筒筒体
火焰筒筒体的结构应保证合理地进气。在前部使空气 与燃油混合，形成回流区，在此点燃混合气，稳定而完全 地进行燃烧；在后部使燃气得到掺混降温。由于筒体既承 受高温，又接触冷却空气，因此受热很不均匀，热应力很 大，所以，要特别注意筒壁的冷却和火焰筒各组成部分之 间的热变形协调。此外，筒体通常用板料焊接而成，因而 保证它具有足够的刚度也很重要，这对环形火焰筒尤为突 出。火焰筒在燃烧室中要有正确的定位支承，定位支承要 保证火焰筒受热时能自由膨胀。
燃料燃烧计算
燃料燃烧计算第三章燃料及燃烧过程3-2 燃料燃烧计算一、燃料燃烧计算的内容及目的（一）计算内容：①空气需要量②烟气生成量③烟气成分④燃烧温度（二）目的：通过对以上内容的计算，以便正确地进行窑炉的设计和对运行中的窑炉进行正确的调节。
二、燃烧计算的基本概念（一）完全燃烧与不完全燃烧。
1、完全燃烧：燃料中可燃成分与完全化合，生成不可再燃烧的产物。
2、不完全燃烧：化学不完全燃烧：产物存在气态可燃物。
物理不完全燃烧：产物中存在固态可燃物。
（二）过剩空气系数 1、过剩空气系数的概念а=V a /V 0a2、影响过剩空气系数的因素：1）燃料种类：气、液、固体燃料，а值不同；2）燃料加工状态：煤的细度、燃油的雾化粘度。
3）燃烧设备的构造及操作方法。
3、火焰的气氛：①氧化焰：а>1，燃烧产物中有过剩氧气。
②中性焰：а=1③还原焰：а<1，燃烧产物中含还原性气体（CO 、H 2）三、空气需要量、烟气生成量及烟气成分、密度的计算（一）固体、液体燃料：基准：计算时，一般以1kg 或100kg 燃料为基准，求其燃烧时空气需要量、烟气生成量。
方法：按燃烧反映方程式，算得氧气需要量及燃烧产量，然后相加，即可得空气需要量与烟气生成量。
1、理论空气量计算： 1）理论需氧量： V 0O2=12ar C +4ar H +32ar S －32ar O(Nm 3/kgr)2）理论空气量：V 0a =1004.22（12ar C +4ar H +32ar S －32ar O ）21100=0.089C ar +0.267H ar +0.033(S ar -O ar ) (Nm 3/kgr)2、实际空气量计算：V a =а×V o a3、理论烟气生成量的计算：V 0L =V CO2+V H2O +V SO2+V N2=1004.22 (12ar C +2ar H +18ar M +32ar S +28arN )×V o a +0.79V o a =0.01865C ar +0.112H ar +0.01243M ar +0.0068S ar +0.008N ar +0.79V o a4、实际烟气生成量的计算： 1）а>1时，V L = V 0L +(а-1)×V o a2）а<1时，在工程上进上近似认为其燃烧产物中只含有CO 一种可燃气体。
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• 1)进气祸流 • 在空气进入气缸的过程中借助
于它所具有的动能形成绕气缸中心 线旋转的运动称为进气涡流。 • 如在四冲程柴油机上采用带导气屏 的进气阀，采用切向进气道、螺旋 进气道，以及在二冲程柴油机上采 用具有切向倾斜角的进气口等。
• 2)挤压涡流
•
在压缩行程期间，当活塞接近上止点时， 活塞顶上部环形空间的空气被挤入活塞顶 中部的凹坑容积中，这种空气流动称挤压 涡流，简称挤流。同理，当活塞下行时凹 坑容积内的气体又向外流向环形空间而产 生膨胀流动(或称逆挤流)。在实际柴油机中， 由于活塞环漏气及空气的粘性、传热损失 等原因，挤流对混合的作用不明显，而逆 挤流对混合与燃烧的影响却较为明显。
• 一.缸内气体的流动 • 燃油经喷油孔喷在静止空气中的雾化
状态及混合。 • 扰动的影响：受扰动气流作用后，油 粒所走的轨迹发生了不同变化，中心 部分大油粒惯性大，随扰动气流偏转 小；小油粒则相反，易被携带，油束 中心的燃油就易裸露在空气中，加速 与空气的混合。
• 因此，空气扰动吹散了油束，扩大了
• (2)热混合作用。在发生燃烧之后，
燃烧室中空气的旋转涡流可使新鲜 空气与燃气在密度差作用下发生分 离运动。密度较小的燃气趋向燃烧 室中心运动，而把密度较大的新鲜 空气由燃烧室中心挤向燃烧室外缘。 以此促进空气与未燃燃油混合。这 种混合作用称为热混合。
• 二、可燃混合气形成方法
• •
1．空间雾化混合法 可燃混合气是在燃烧室空间形成的。因 此，燃油必须喷射到燃烧室空间并与燃烧 室形状相适应。不允许燃油喷射到燃烧室 壁面上，否则会冒黑烟和结炭。显然，使 燃烧室中的油束尽快蒸发、混合，主要取 决于燃油的油束特性(雾化质量和油束几 何形状)和空气的涡动状态两方面因素。
• 5).湍流 • 在气缸中形成的无规则的气流
运动称为湍流.在柴油机上组织适 当的湍流可以改善燃油(特别是在 壁面附近的燃油)与空气的混合.
• 2.空气涡流的作用 • 在燃烧室中空气涡流对混合气形成
的作用主要有： • (1)可促使油束分散，增大混合 范围。空气的涡流可使油束外围的 细小油粒偏向空气涡流轨迹，从而 使油粒分散到更大的容积去。涡流 越强，气流对油束的吹散作用越大， 即加速燃前混合。 •
• 不同类型的柴油机对这两方面因素的
依赖程度不同： • 船用大、中型柴油机和低速机主要依 赖于燃油的喷雾(可称为油雾法)．而 较少依赖空气涡动。所以这种柴油机 对喷射设备的工作要求较高(如要求高 压喷射、多孔喷射等)，对喷射设备工 作的变化极为敏感.
以避免过高的放热峰值，最大压力 升高率，最高爆炸压力。同时，要 加速中、后期的混合和燃烧速度。 • （3）要充分利用燃烧室内的一切 空气，使之参与混合。要使活塞顶 隙、气阀坑等处的空间尽量小，以 提高实际的过量空气系数。
• （4）在充分利用进气涡流的同时，
要尽量组织挤压涡流，以便于组织 燃烧室空间内的复合涡流。要使整 个混合气形成过程和燃烧过程在各 种涡流的促进下进行。 • （5）在混合气形成过程中，要尽 量发挥喷油过程，气流运动和燃烧 室结构、形状的作用，并使三者配 合，以便加速和完善油气混合。
• （4）压缩终点的缸内热状态。压缩
终点的缸内热状态即为压缩终点缸 内空气压力、温度以及空气涡流等， 对燃油的雾化质量、可燃混合气的 形成都有影响。 • （5）燃烧室类型。燃烧室的类型是 多种多样的，对不同的燃烧室，其 形成的空气涡流的强弱及涡动方式 会有很大区别，因而在形成可燃混 合气时也有显著差异。
燃烧前的油气混合范围，改善了燃油 的空间分布。但扰动过强会使油束贯 穿力下降，可能使靠近燃烧室壁面的 空气得不到较好的利用。 • 气流扰动促使油束分散，增大混合范 围，增强热混合作用，促进了油气的 混合，改善了燃烧的完善程度。
• 1．空气涡流的形式 • 柴油机气缸内空气绕气缸轴线有规
则地流动称空气涡流(或称旋流)。通常， 在燃烧室中的空气总是多少有些运动， 但这种自然形成的空气流动很弱而且 没有规律，对混合气的形成没有明显 的影响。因此，为了形成空气的涡流， 必须采取专门的措施。目前在柴油机 中采用的空气涡流主要有以下几种形 式。
程的关键因素。它在喷油过程与燃烧 过程之间起着承上启下的纽带作用。 • 为保证后续的燃烧过程能取得良好的 效果，柴油机对混合气形成过程有下 列共同的要求： • （1）在柴油机所要求的极短时间内， 燃油要能快速地破碎、雾化、吸热、 汽化、扩散至空气中，并与空气混合 成有一定浓度的可燃混合气。
• （2）要适当减少着火前的供油量，
• 第四节 可燃混合气的形成 • 可燃混合气是指出气态燃油与
空气组成的一种混合气，其组成和 状态应保证它易于在气缸内发火燃 烧。根据柴油机的工作原理可知、 它必须采用内部混合方法形成可燃 混合气，即燃油的喷射、雾化、蒸 发与空气混合形成可燃混合气的全 过程均发生在烧过
• 3)压缩涡流
•
在压缩行程中，气缸中的空气被 活塞挤压经过通道进入祸流室中，形 成强烈的有规律的旋转运动，称压缩 涡流。为此，燃烧室必须分为主、副 (涡流室)两室.
• 4)燃烧涡流 • 利用在预燃室中部分燃油燃烧
产生的能量，使预燃室中的混合气 高速喷入主燃室造成主燃室空气的 强烈涡动称燃烧涡流。此种涡流可 显著加速主燃室中的混合与燃烧。 为此，燃烧室领分为主、副(预燃 室)两室.
• 由于柴油机机型不同，有不同的燃 烧室和不同的转速，因而影响可燃 烧混合气形成的因素亦有区别，现 综合主要影响因素如下： （1）燃油的雾化质量。良好的雾化质 量对于形成可燃混合气具有重要作 用，喷射系统必须使喷入气缸的燃 油达到燃烧室所要求的雾化质量。
• （2）燃烧室空气涡流。燃烧室空气涡动
可促使油束分散，增大混合的范围，改 善燃油的空间分布状态。空气运动能促 使油粒分散到更大的空间里去。 • （3）喷油器喷孔数目及孔径。喷油器喷 孔数目及孔径大小，不但与雾化质量有 关，而且还与空气涡流的强度有关。喷 油孔数目及孔径要根据缸内涡流情况及 所要求的雾化质量来确定。