3.完全预混式燃烧器

可得
A1 X 2 2 X A1 0
X
1 1 A1 A1
• 作为高压引射式燃烧器计算的判别式，它与低压引射式燃烧器判别式
的不同在于 A1 值随燃气压力 H 而变化。
如果 A 1 ，则 X 1 ，即 F1 Fop ，表明燃烧器计算工况与最佳工况一致。 如果 A 1 ，则 X 无实数解，表明燃烧器不能保证所要求的引射能力。 如果 A 1 ，则表明燃烧器有多余的燃气压力。为了缩小燃烧器尺寸，可 以非最佳工况作为计算工况或采用图中长度较短的引射器。
• 类似于低压引射式大气燃烧器，根据燃烧器最佳工况与引射器最佳工 况的一致性，并忽略背压的影响（ " 1），可以得到： K F1op " K1
令 X
F1 F1op
K1 (1 u)(1 us) Fj F1op 1 A1 Fp F
或 A1
2
K (1 u)(1 us) Fj 1 Fp F1op F
h 2 2 2K (1 u)(1 us) " H H F F ( F F ) 2
H —
考虑燃气可压缩性而引入的校正系数；
K2 1 B K
"
B
u s (1 u)(1 us)
2
K2
2 en 1
2
Baidu Nhomakorabean 2
• 高压引射器的最佳无因次面积
( F F ) op K (1 u)(1 us) "
h 2 ( ) op H H ( F F ) op
• 高压引射器的最佳无因次压头
若燃气压力小于20000Pa，则压缩系数可忽略不计。
F " 类似于低压引射式大气燃烧器，可得到：(1 u)(1 us) 2 K K1 F1 ' K2 F Fhba ' 1 B " 1 2 2 2 H H K K1 F1
• 完全预混式燃烧，由于在燃前预混了大量空气，使预混气流出口速度 大大提高。当负荷较大时，也有出现脱火的可能。
• 工业上的完全预混式燃烧器，常常用一个紧接的火道来稳焰。
引射式单火道无焰燃烧器 1—引射器；2—喷头；3—火道
混合均匀的燃气-空气混合物经火孔进入火道时，由于流通截面突然扩大，在火道入口处形成了高温烟气回流区。回 流烟气不仅将混合物加热，同时也是一个稳定的点火源。火道由耐火材料做成，近似于一个绝热的燃烧室，可燃气 体在此燃烧可以达到很高的燃烧温度。高温回流烟气和赤热的火道壁面都起到了很好的稳焰作用。
完全预混式燃烧器的构造及工作原理
完全预混式燃烧器的构造
• 完全预混式燃烧器由混合装置及头部两部分组成。 • 根据燃烧器头部结构的不同，完全预混式燃烧器可分三种： ①有火道头部结构； ②无火道头部结构； ③用金属网或陶瓷板稳焰器做成的头部结构。 • 完全预混式燃烧火焰传播速度很快，火焰稳定性较差，很容易发
负压吸气引射器的形状及工作原理 •完全预混燃烧需引射大量空气，为了提高引射能力，常采用高压引射器。
•高压引射器多数属于负压吸气的引射器。
高压引射器的工作原理 1-喷嘴；2-吸气收缩管；3-混合管；4-扩压管；5-喉部
•负压吸气高压引射器与常压吸气低压引射器不同的是：前者的吸气收缩 管较小，被吸入的空气流速，因而吸入段的压力不能维持常数且等于大气 压力，而是低于大气压力。 •与常压引射器相比，由于空气流速与燃气流速相差较少，因此减少了在 混合管内的气流撞击损失，有利于引射效率的提高。但其吸气收缩管的形 状要有利于空气的吸入，在此不应产生过多的附加压力损失，否则将降低 引射效率。v2 比较大，故其动量不能忽略。由于空气流速比较大，在吸入 段产生了阻力损失 hen 。 •在高压引射器中，喷嘴前后燃气的压力变化较大，因此燃气从喷嘴流出 时必须考虑其可压缩性。燃气、空气及其可燃混合物在混合管内的压力变 化不大，可不考虑气体的可压缩性。 •燃气流出喷嘴后，由于气体膨胀，温度便降低，但这一变化对可燃混合 物密度的影响可以忽略不计。
•负压吸气引射器吸入段形状不合理时，将使其阻力损失增大，使得负压 吸气引射器效率不如常压吸气引射器。所以，吸入段的设计要十分谨慎。 •为了使空气平稳地进入吸气段，并且具有均匀的速度场，引射器的形状 应如下图所示。
负压吸气引射器
能量损失系数 K
负压吸气高压引射器的基本方程
• 负压吸气高压引射器的计算公式与常压吸气低压引射的计算公式虽有 不同，但推导过程极为相似，可得负压吸气高压引射器特性方程:
燃气燃烧应用装置
3. 完全预混式燃烧器
• 按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器称为完全预混式燃烧器。 • 在燃烧之前，供给完成燃烧所需的全部空气（即＝’≥1），并使燃气
与空气充分混合，再经燃烧器火孔喷出进行燃烧。
• 由于预先混合均匀，所以完全预混式燃烧能在较小的过剩空气系数下 （通常＝1.05～1.10）实现完全燃烧，因此燃烧温度可以很高。
2F
" 决定于燃烧室的背压，负背压有利于空气的吸入，正背压
不利于空气的吸入。燃烧室背压较小时， ' 1 。
• 燃烧器的引射能力 u 不仅与燃烧器的几何尺寸有关，还受工况 F 、
背压 " 及能量损失系数 K 和 K1 的影响。 因此，严格地说高压引射器是没有自动调节特性的。
• 引射能力在下列条件下要发生变化：
完全预混式燃烧器的特点及应用范围 • 完全预混式燃烧器火焰短、燃烧热强度大，因而可缩小燃烧室体积。
• 燃烧温度高，容易满足高温工艺要求。
• 过剩空气少（α＝1.05～1.10），用于工业炉直接加热工件，不会引 起工件过分氧化。 • 设有火道，容易燃烧低热值燃气。 • 完全预混式燃烧器燃烧完全，化学不完全燃烧较少，节约能源。 • 可以采用引射器引射空气，不需鼓风，节省动力。
• 完全预混式燃烧器的设计计算也是包括头部与引射器的计算两部分， 计算方法与大气式燃烧器类似。
• 完全预混式燃烧器火焰稳定性差，尤其是发生回火得可能性大，因此 调节范围较小。为保证燃烧稳定，要求燃气热值及密度要稳定。
• 为防止回火，头部结构比较复杂和笨重。由 •于燃气与空气全预混，火孔出口流量明显增大，因而噪声大，特别是 高负荷时更是如此。 • 主要应用于工业加热装置上。
完全预混式燃烧器的设计计算
生回火。为了防止回火，必须尽可能使气流的速度场均匀，以保
证在最低负荷下各点的气流速度都大于火焰传播速度。
•采用小火孔，增大火孔壁对火焰
的散热，从而降低火焰传播速度， 是防止回火发生的有效措施。小
小火孔板式全预混燃烧器
火孔燃烧器在热负荷不是很大的
民用燃具上有着广泛的应用。
• 对于热强度很大的工业燃烧器，大量的小火孔会大大地增加燃烧器头 部尺寸，就变得不合适了。可以采用水冷却燃烧器头部的方式来加强对 火焰的散热，从而降低火焰传播速度。
K ①当 K 2 、 和 K 2 随燃烧器工况改变时；
②当燃烧室与空气吸入口之间存在压力差时； ③当燃气在高（中）压下工作时；
④当燃气和空气预热温度发生变化而引起相对密度发生变化时；
⑤当燃气成分发生变化时。 • 尽管如此，在一定的负荷变化范围内，工程上仍可近似认为高压引射 式燃烧器具有自动调节特性。