内燃机燃烧基础课件(液体燃料的雾化和蒸发)PPT精品文档76页

2.33 103 , 孔型喷嘴
A

2.18
103，节油形式喷嘴
2.45 103，轴针式喷嘴
索特平均直径随着喷油速度的变化
喷油速度越大，粒径越小 但喷油速度对粒径的影响规律相当复杂
液体燃料的雾化有多种方式：压力 雾化、启动雾化、撞击雾化
柴油机实际应用的各种喷嘴，都属 于压力雾化：利用高压使液体燃料 从喷嘴的小孔中高速喷出，由于液 体自身的紊动和液体与周围介质的 相互作用，液体燃料碎裂成大量的 小雾滴。
喷雾的研究内容：
从喷嘴喷出的燃料是怎样雾化的，雾化质量如何评价和受 哪些因素影响
利舍夫斯基公式
Dpq dn

E
pq
(

a f
We)0.266

L 0.0738 p
We


f
d
n
u
2
f
f
注意单位要统一
莱特公式
SMD D32 428.8(dn )0.418 (P)0.315
广安博之公式
SMD D32 A (P)0.315 Pa Q 0.121 0.131
累积频率分布曲线
直径小于某一特定尺寸的液滴出现频率
D1
0 Nr (D)dD
称为累积
频率，实验中常用累积体积分数
Vc
D1 Nr (D) D3 dD
0 V0 6
它代表直径小于某一特定尺寸D1的液滴所占体积分数，如图 所示，Vc为液滴的总体积
直径大于某一特定尺寸的液滴所占体积分数，称为剩余体积
燃料碎裂成液滴以后什么样的规律运动，它们和周围介质 怎样相互作用
液滴的蒸发过程如何
7.1 液体燃料的雾化特性
物理描述
对于喷雾外形的宏观特点，可用贯穿度和扩张角来描述，有 时还用“分散度”来描述在喷雾空间中燃料分布的情况 液滴本身的雾化质量，则通常是用粒度和均匀度来表征，代 表着喷雾的特性 柴油机的喷雾特性，一方面取决于喷嘴的性能，是喷嘴性能 的直接体现，另一方面又与燃料性质、气缸内的空气运动等 互相配合，决定着燃料的蒸发、混合以及燃烧过程，最后对 发动机性能产生重大影响。 雾化的粒度和均匀度对喷雾的贯穿度也有影响，雾滴大时， 贯穿度也大。
直接测量液滴尺寸为基础
测量与液滴有关的其他物理量，换算出液滴 直径
分布函数
分布函数：是一种可以用来拟合前述液滴直径分布 实验曲线的解析式。通常包含两个主要的待定常数， 须有实验求得，其中一个可用来表示滴径的大小， 另一个表示雾滴的均匀性。 代表滴径大小的常数与常用的算术平均直径、索特 平均直径并不相同，习惯上很少应用，但在某些分 布函数中，他和索特平均直径等有一定的简单换算 关系。 若分布函数已确定，即可把索特平均直径求出。
罗森-拉米勒分布（R-R分布）
剩余体积分数

D

R e D
索特平均直径可表示为
SMD D
1 1

n xn1exdx 0
上限分布函数（ULDF）
R 1 1 y e(y)2 d (y)

SMD
D
1
1 ae 4 2
平均粒径
从喷嘴喷出的液雾中含有大量尺寸不同的雾滴，为了在总体
上表征雾滴的大小，常需把这些尺寸不同的雾滴折合成某一
平均值。
算术平均直径
D10
ni Di ni
索特平均直径：
D32
ni Di3 ni Di2
其他常用的平均直径
Dpq (
ni Dip ni Diq
)
1 pq
雾滴的尺寸分布
喷雾中含有大量不同尺寸的雾滴，若把雾滴直径分成若干尺 寸段，求出各尺寸段中雾滴个数等参数与尺寸的函数关系， 即得出雾滴的尺寸分布，又称粒度分布。按不同的方式整理 实验数据，可以得到不同形式的分布曲线 频数分布曲线 设直径在D至D+dD范围内的液滴数为dN，则在此直径范围 内的频数为 N(D) dN
分数， R 1Vc
液体燃料是不可压缩流体，体积分数实际上与质量分数是相 同的。 在Vc-D图上，R=50%对应的直径以D50代表，相应的D10和 D90也代表Vc=10%和Vc=90%。 D50就是指中间直径MMD
在频率分布和剩余体积分布两者之中，通常可根据所选用测 试方法的特点，视其方便与否，首先求出一种，另一种便可 换算出来，同时还可算出体积增量分布。
dD

0 N (D)dD N
频数分布也成液滴数量的微分分布
频率分布曲线
将频数除以总液滴数N，即得频率：Nr (D)

1 N
dN dD

0 Nr (D)dD 1
频率分布即某尺寸范围内液滴个数在全部液滴中所占分数的
微分分布
类似的，还可求出液滴体积（或质量）分数的微分分布，称 为体积增量分布
dn uf

f a g
4
g (1 3.31 f
f f dn )
1
SMD

D32

C
83.2
dn uf

f a g
4
g (1 3.31 f
f f dn )
C为修正常数，dn=0.2mm时，C=0.721 dn=0.3mm时，C=0.455
根据这些分布可直接定出许多表征雾化粒度的参数，如中间 直径MMD，算术平均直径D10，索特平均直径SMD等，对应 的频率分布曲线峰值的液滴直径也可求出。
同时还可得出表征雾滴均匀性的一些参数。
因此雾滴尺寸分布的测定，可看作是雾化特性试验研究的中 心内容。
粒度分布的实验方法：
凝固法 摄影法 散射法和衍射法 浸液法 印痕法
这种分布拟合较准确，但是复杂
计算平均液滴直径的经验公式
棚泽泰公式
1
SMD

D32

70.5 dn uf

Biblioteka Baidu
f a g
4
g (1 3.31 f
f f dn )
喷嘴直径、喷射速度、燃料表面张力、燃料的粘度、燃料的 密度、环境介质密度
神本修正公式
1
SMD

D32

C
47
气有浩然，学无止境
内燃机燃烧学基础
主讲人:李国祥 教授 博导 白书战 副教授 博士
2020年1月21日
求真务实，开放拓新
第七章 液体燃料的雾化和蒸发
燃料的雾化和蒸发对燃烧过程有着重要影响
液体燃料要汽化，需要破碎成更小的液滴，增加比表面积。
柴油机的喷油、雾化、蒸发等过程只占一个循环中几十度曲 轴转角，在如此短的时间内，必须有足够的燃料蒸发完毕并 与空气进行混合，为燃烧做好物理准备