燃烧学讲义7-液体燃料的燃烧

<
重柴油
重油
10 号 20 号 30 号 20 号 20 号 100 号 200 号
13.5 20.5 36.2
重油牌号以粘度命名
5.0
5.0 11.0 15.5
5.5~9.5
0.04 0.06 0.08 0.3 0.3 0.3 0.3
0.5 0.5 1.5 1.0 1.5 2.0 3.0
0.1 0.1 0.5 1.5 2.0 2.5 2.5
石
氮（N）
油
硫（S）
含量<0.2% 与石油种类有关
元
金属（极微量） 主要有ห้องสมุดไป่ตู้、镍、铁、铝、钙、钠
素
、镁、钴、铜等。
非金属（极微量） 主要有氯、硅、磷、硒、砷等。
硫是石油的重要指标之一，越少越好。<0.5%为低硫煤， 0.5%~2%为中硫煤，>2%为高硫煤。
.
4
§7-1液体燃料的特性
三、如何炼制石油
把高沸点的常压重油再加热到400℃以上，是可以继续分馏 出各种重质油来。
一般采用更为简单的减压蒸馏的办法(图7-2)来提取。
减
即根据气压降低、沸点下降的原理，把常压重油
压
加热到400℃左右送入到减压蒸馏塔中，其中压力
蒸
约在0.01MPa以下，这样重油中烃的沸点可降低
馏
200℃多，把原来沸点约700℃以下的各种烃都可
凝固点——将燃油冷却，使燃油45° 倾斜，油面一分钟保持不变的温度
沸点——油品从液态转变为气态的温 度
比重——t℃时油的重度和4℃时水的 重度之比。
k t 4
20 4
kr (20 t )
r见表5-1
发，热略问量有题—不：—同为什油。么的一柴Q般油n来e车t，说动ar力大，约油在越3重8.，回5~答H44：越M汽少J、/，k柴g发，密热度不不量同同也油，越品
导热系数 表面张力
.
12
§7-1液体燃料的特性
六、国产燃料油的主要质量指标
运动粘度(50℃)厘沲 <
恩氏粘度(50℃)(E) <
(80℃)(E) <
(100℃)(E) <
灰份 (%)
<
硫份 (%)
<
机械杂质 (%)
<
闪点 (闭口) (℃) >
闪点 (开口) (℃) >
凝点 (℃)
<
水份 (%)
问题：什么叫根部
1
根部（？）缺氧的情况，油气会热分解
CnHm
nC+（1/2)mH2
氧
CnHm
xC+yH2+Cn-xHm-2y
浓
度 的 影 响
可见：根部缺氧会产生自由氢和自由碳（炭黑 ） 温度越高，热分解越快（温度 增10℃，速度增 1倍） 自由碳（炭黑）一旦形成，就无法完全燃烧（
最不利）
要避免根部缺风。
煤油
200~350℃
柴油
剩余的高沸点重质油 常压重油（塔底 排出）
.
6
这是燃料油炼制直馏流 程图，在石油化工行业 ，还有其它流程，例如 ：生产石蜡的，生产润 滑油的，生产乙烯的等 。因不在本课程范围，
就不一一列举了
§7-1液体燃料的特性
图. 5-1 直馏流程图
7
§7-1液体燃料的特性
四、减压蒸馏的办法
法
分馏出来。
.
8
§7-1液体燃料的特性
四、减压蒸馏的办法
塔顶
分馏
较轻的重柴油
塔侧
常压重油和减压重油
两者统称为直馏 重油。
塔底
分子更大，沸点更高的重
质油，称为减压重油 . (或减压渣油)
各种蜡油 （作润滑油用的
原料）
9
§7-1液体燃料的特性
图5-2 减压蒸馏流程图
.
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§7-1液体燃料的特性
五、燃油的主要技术特点
直接蒸馏法
即按石油中各组分不同的沸点，将其 分成若干馏分，每种馏分包含了沸 点相近的各种烃类。
.
5
§7-1液体燃料的特性
三、如何炼制石油
在常压下, 直接对石油 加热 (300~325℃ 左右)分馏, 石油中各馏 分按其沸点 高低先后馏 出。
温度
分馏产物
40~180℃
汽油
120~230℃
重汽油
150~300℃
65 65 65
80 100 120 130
10 20 30 15 20 25 36
1.0 1.5 2.0 2.0
.
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教学内容
1 1 §7-1 液体燃料的特性 2 §7-2 液体燃料滴的燃烧 3 §7-3 相对静止液滴蒸发和燃烧 4 §7-4 油滴在气流作用下的扩散燃烧 5 §7-5 油雾火炬的燃烧过程
.
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§7-2 液体燃料滴的燃烧
一、液体燃料滴的燃烧
液体燃料燃烧基本方式
预蒸发型 球面燃烧
液雾燃烧
单油滴燃烧是液雾燃烧的基础
.
15
§7-2 液体燃料滴的燃烧
CO2浓度曲线类似于温度曲线
有问题吗？
温度曲线
氧浓度曲线 CO2浓度最高点
图5-3 油滴燃烧模型
.
16
§7-2 液体燃料滴的燃烧
二、影响重油燃烧的各种因素
影
响
若此时， O2 耗尽，则甲醛进一步分解为：
HCHO
CO +H2
.
18
§7-2 液体燃料滴的燃烧
二、影响重油燃烧的各种因素
1
若此时，还有部分O2 ，则：
HCHO +（1/2) O2
CO +H2O
氧
浓
如果O2 充分，则:
度
HCHO + O2
低
比汽油车好？
汽油720-740，柴油820-860
.
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§7-1液体燃料的特性
五、燃油的主要技术特点
比热—— Ct=1.737+0.0025t 粘度——粘度分动力粘度μ和运动粘度ν
二者的关系 μ=ν*ρ
μ常与受力分析挂钩，ν常与运动状态相关。 工程上常用恩氏粘度◦Et度量 换算关系 νt=7.31 ◦Et -6.31/ ◦Et
➢ 碳氢化合物
烷类 CnH2n+2 环烷类 CnH2n
芳香族 CnH2n-6
含有C、H及O、S、N的高分子化合物
➢ 胶状沥青物质 ，其中绝大部分留在石油残渣中。含量 最大一类是是胶状沥青
.
3
§7-1液体燃料的特性
二、石油的元素组成
碳（C）
含量占84~87%
氢（H）
含量占11~14%
氧（O）
含量占0.1~1%
燃烧学讲义——
第七讲 液体燃料的燃烧
任课教师：黄镇宇教授
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教学内容
1 1 §7-1 液体燃料的特性 2 §7-2 液体燃料滴的燃烧 3 §7-3 相对静止液滴蒸发和燃烧 4 §7-4 油滴在气流作用下的扩散燃烧 5 §7-5 油雾火炬的燃烧过程
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§7-1液体燃料的特性
一、液体燃料—石油
石油中的碳氢化合物和胶状沥青物质
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§7-2 液体燃料滴的燃烧
二、影响重油燃烧的各种因素
1C4H只要2O
2C4H只要3O
1
根部不缺氧的情况，油气会氧化成醇类（ CH3OH）和醛类（ CH3CHO）
氧 浓 度
然后，氧化成甲醛： CH3OH +（1/2）O2
此过程耗氧很少
HCHO+H2O
的
CH3CHO +O2
HCHO+CO+H2O