燃燒學(xué)（西安交大） 第四章 液體燃料的燃燒

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1、第四章液體燃料的燃燒霧化油滴的燃燒過(guò)程油霧炬的燃燒過(guò)程油與空氣的分配和調(diào)風(fēng)器穩(wěn)焰8/24/2021石油化工工藝過(guò)程中分離出來(lái)的渣油等統(tǒng)稱(chēng)為重油.燃料油的化學(xué)組成是烴類(lèi)，烴集聚于液相，燃燒時(shí)蒸發(fā)成蒸汽，烴蒸汽與空氣中氧形成擴(kuò)散火焰。霧化是液體燃料燃燒最經(jīng)濟(jì)、高效的途徑。霧化烴蒸汽轉(zhuǎn)化為氣體燃料，符合上一章的規(guī)律。氣體燃燒是單相燃燒，液體燃燒時(shí)助燃體為氣體，但燃料為液相。第一節(jié)　霧化一、機(jī)械霧化器液體切向進(jìn)入漩渦室，高速旋轉(zhuǎn)并由中心孔噴出。設(shè)計(jì)方法：“最大流量理論”+一定的修正漩渦室流動(dòng)為勢(shì)位流動(dòng)，因此：一、機(jī)械霧化器假設(shè)油無(wú)粘性，則根據(jù)動(dòng)量矩守恒定律：式中：r

2、—某一點(diǎn)半徑；R—切向進(jìn)口槽中心線(xiàn)所處切圓半徑；—某一點(diǎn)切向速度；—切向進(jìn)口槽的流速。勢(shì)位流動(dòng)中，伯努利定律可對(duì)任一點(diǎn)切向速度適用：式中：p—某點(diǎn)的靜壓：—油的密度。（4-2）一、機(jī)械霧化器假設(shè)油無(wú)粘性，因此伯努利定律對(duì)任一點(diǎn)都適用；在噴口處，油的徑向速度為零。（4-3）根據(jù)式（4-2）和式（4-3）可知對(duì)噴孔出口截面上各點(diǎn)軸向速度數(shù)值是均勻的，即：wz=常數(shù)一、機(jī)械霧化器噴孔勢(shì)位流動(dòng)的中心處是一個(gè)空氣漩渦，其直徑是根據(jù)最大流量的原則來(lái)確定的。根據(jù)最大流量原則，就可以定出噴孔截面上扣除空氣漩渦后的充滿(mǎn)度：式中：A—結(jié)構(gòu)特性系數(shù)；r0—噴孔半徑；∑f—切向進(jìn)口

3、槽總截面積。②軸向速度wz與成反比，除wz等于乘以；動(dòng)量矩臂為r0，則旋流強(qiáng)度：一、機(jī)械霧化器A等同油的旋流強(qiáng)度。（旋流強(qiáng)度=切向動(dòng)量矩/軸向動(dòng)量矩）分析：①進(jìn)口動(dòng)量矩=切向速度×動(dòng)量矩臂由于動(dòng)量矩守恒，因此：出口動(dòng)量矩=進(jìn)口動(dòng)量矩問(wèn)題：霧化為何要表面精加工？噴口有毛刺會(huì)有何影響？問(wèn)題2：決定霧化效果最重要的因素有？P、A、ρ、r0一、機(jī)械霧化器霧化器噴油量：式中：—流量系數(shù)；p0—油的入口壓力。一、機(jī)械霧化器霧化角：出口處油霧兩側(cè)邊緣邊界切線(xiàn)的交角。一、機(jī)械霧化器一、回油霧化器變負(fù)荷下，油量要減少，就要減小油壓，就會(huì)惡化霧化質(zhì)量。開(kāi)發(fā)：回油霧化器：在簡(jiǎn)單霧

4、化器漩渦室端壁上開(kāi)一些小孔，進(jìn)行回油。按照開(kāi)孔位置分為：集中大孔回油（在中心）；分散小孔回油（在半徑稍大些圓上）。C—A曲線(xiàn)：噴口油量曲線(xiàn)B—A曲線(xiàn)：進(jìn)油量曲線(xiàn)Gwl—回油量Pw—回油壓力（回油管上回油調(diào)節(jié)閥之前）一、回油霧化器設(shè)計(jì)方法：1、Pwl=0狀態(tài)：算出最大回油量GB、最小噴油量Gmin，則最大進(jìn)油量=GB+Gmin2、Gmax（點(diǎn)）由最大負(fù)荷決定。二、蒸汽—機(jī)械霧化器霧化好、調(diào)節(jié)比大、能耗阻力小。1、甲烷裂解時(shí)水蒸汽對(duì)析碳影響CH4==C+2H2+75kJC+H2O===CO+H2-131kJ+)CH4+H2O===CO+3H2-207kJ2、加速

5、油滴蒸發(fā)氣化作用。水的飽和溫度低。水先氣化帶動(dòng)油滴破碎氣化。溫度426537565595706816926982H2O/CH40.891.351.381.41.11.99.97.95轉(zhuǎn)化反應(yīng)的最小水碳比神霧燃燒器原理二、蒸汽—機(jī)械霧化器式中：n—油孔和氣孔的套數(shù)。(4-17)(4-18)二、蒸汽—機(jī)械霧化器經(jīng)驗(yàn)修正公式：(4-25)據(jù)新華社北京奧運(yùn)專(zhuān)電(記者高鵬)北京奧運(yùn)會(huì)“祥云”火炬克服低溫、低壓、缺氧、大風(fēng)等極端不利條件。在珠峰之巔漂亮地燃燒，舉世為之驚嘆。在這史無(wú)前例的壯舉背后，凝聚著無(wú)數(shù)智慧與辛勞。早在2001年7月13日北京申奧成功，航天科工集團(tuán)就

6、成立了一個(gè)科技奧運(yùn)領(lǐng)導(dǎo)小組。2006年1月17日，北京奧組委正式致函航天科工集團(tuán)。委托其就奧運(yùn)火炬珠峰燃燒技術(shù)進(jìn)行科研攻關(guān)，迄今已兩年多。雙火焰原理：一個(gè)火“沖鋒”，一個(gè)火“值班”從以往奧運(yùn)火炬來(lái)看。火炬燃料_般有固態(tài)、液態(tài)和固液混合三種。研制團(tuán)隊(duì)最初選定丙烷作為火炬燃料。燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)為避免“祥云”火炬重蹈火炬突然熄滅的覆轍，研制團(tuán)隊(duì)運(yùn)用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的雙火焰原理，設(shè)計(jì)了預(yù)混火焰與擴(kuò)散火焰的“雙火焰”燃燒方案，即一個(gè)火焰在外面“沖鋒”，一個(gè)火焰在里面“值班”。2006年9月，科工集團(tuán)火炬研發(fā)部自掏腰包奔赴西藏珠峰大本營(yíng)進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)液態(tài)丙烷火炬在實(shí)際低壓

7、環(huán)境下燃燒時(shí)間太短。達(dá)不到要求。返回北京后。研制團(tuán)隊(duì)放棄了液態(tài)丙烷火炬的方案。將研制重點(diǎn)轉(zhuǎn)向固液組合火炬和固態(tài)燃料火炬。三、烴的燃燒反應(yīng)（烷燃燒為例）（　為　　　　，此外，烷基又可看成　　　?。?、有Ｏ２下的反應(yīng)：2、缺Ｏ２下的反應(yīng)：OH基為活化中心三、烴的燃燒反應(yīng)１、有Ｏ２下的反應(yīng)：合成：高一級(jí)的烷　　同一級(jí)的醛　　低一級(jí)的烷……甲醛高一級(jí)的烷　　同一級(jí)的醛　　低一級(jí)的烷……甲醛甲醛----燃燒分解閃點(diǎn)：甲醛200-300℃左右，發(fā)出淺藍(lán)色光---冷焰第一次出現(xiàn)冷焰的溫度：閃點(diǎn)冷焰一般不爆炸，超閃點(diǎn)后禁止遇明火。三、烴的燃燒反應(yīng)２、缺氧脫氫斷鏈乙烯：高溫下

8、900~1100℃中溫下>500℃比越大，那么析碳越