内燃机燃烧基础课件(液体燃料的雾化和蒸发)
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燃烧学 6液体燃料的燃烧
6液体燃料的燃烧6.1液体燃料的燃烧原理✧液体燃料的燃烧方式：主要为扩散燃烧✧液体燃料的燃烧过程：先蒸发气化为油蒸汽，进而进行均相燃烧。
（1、雾化2、蒸发3、掺混4、燃烧）✧液体燃料燃烧特点：1、扩散燃烧2、非均相燃烧✧液体燃料与气体燃料的不同点：液体燃料在与空气混合之前存在着蒸发气化过程✧液体燃料在在着火燃烧前发生蒸发与气化的特点，可将其燃烧分为，液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧、雾化燃烧。
✧燃油雾化燃烧：油的雾化油滴的蒸发油滴的燃烧过程✧雾化燃烧：用雾化器将燃油分裂成许多微小而分散的油滴，以增加燃油单位质量的表面积，使其能和周围空间的氧化剂更好地进行混合，在空间达到迅速和完全的燃烧。
✧雾化的方法可分为机械式雾化和介质式雾化。
✧液体燃料雾化的目的（为什么用雾化、为什么说雾化过程是液体燃料燃烧的关键）：（P185）✧雾化性能及质量的评定主要指标：（P185）✧雾化过程的几个阶段：（P185）✧雾化角等概念（P186-P191好好看看）✧常用雾化方式及装置：①机械雾化、介质雾化、混合式雾化、组合式雾化。
②✧配风器的作用（任务）：P195✧配风原理及配风器应该满足的要求：P196-P197✧合理的稳焰技术：P203✧对于重油燃料，燃烧器应？P204✧加强液体燃料的燃烧方法：P201（1）加强雾化，减小油滴直径，选用合适的雾化器；（2）增加空气与油滴的相对速度。
相对速度越大，越有利于燃料和空气之间的扩散、混合，加强燃烧；（3）及时、适量供风及时供风，避免高温、缺氧造成燃料热分解；适量供风，提高燃烧效率。
（4）供风原则少量一次风送入火焰根部，在着火前与燃料混合，防止油在高温下热分解；保证后期混合，提高风速，使射流衰减变慢；在着火区制造适当的回流区，保证着火；燃烧中保证油雾与空气强烈混合，气流雾化角与油雾扩散角相适应。
液体燃料的蒸发与燃烧
即: T T ; w f w f ,
L( )输运方程是二阶的，故需要两个边界条件；尽管提供
了三个边界条件( d
dr
,s , )，但是由于油滴表面的边界条件
s,g
又另外两个未知量(ms和Ts或wf ,s )。这样方程仍然不封闭。
求解过程如下： （1）对L(η)求一次积分，得到
ms R2
g
Dg
r
2
d
dr
const
ms R2s
g
Dg
r
2
d
dr
s,g
(3)
需估计油滴表面的常数
（2）对油滴表面（r=R）应用如下边界条件：
d ms dr s,g g Dg 方程(3)中常数变为 ms R2 (s 1)
方r
2
d
dr
ms R2 (
s
1)
0
（3）对方程分离变量，并从r=R到r ∞求积分，得到
液体组分守恒方程：
ms
wf ,sms
g
Dg
dw f dr
s,g
总流量 对流项
扩散项
意义：在分界面的液体侧传输到油滴表面的质量传输等 于气相对流项（斯蒂芬流）和Fick扩散质量之和
ms (wf ,s
1)
g
Dg
dw f dr
s,g
定义 :
f
wf wf , wf ,s 1
则有 :
ms
g
Dg
情况2： Tsbp， wf,s1,故有Bf∞，ms≈ρfvf
即扩散带走的质量可以忽略，油蒸汽主要由斯蒂芬流动（即 气相对流项）输运
此时有：
油滴加热蒸发时所 需的能量
B BT
c p,g (T Tbp ) Q
L( )输运方程是二阶的，故需要两个边界条件；尽管提供
了三个边界条件( d
dr
,s , )，但是由于油滴表面的边界条件
s,g
又另外两个未知量(ms和Ts或wf ,s )。这样方程仍然不封闭。
求解过程如下： （1）对L(η)求一次积分，得到
ms R2
g
Dg
r
2
d
dr
const
ms R2s
g
Dg
r
2
d
dr
s,g
(3)
需估计油滴表面的常数
（2）对油滴表面（r=R）应用如下边界条件：
d ms dr s,g g Dg 方程(3)中常数变为 ms R2 (s 1)
方r
2
d
dr
ms R2 (
s
1)
0
（3）对方程分离变量，并从r=R到r ∞求积分，得到
液体组分守恒方程：
ms
wf ,sms
g
Dg
dw f dr
s,g
总流量 对流项
扩散项
意义：在分界面的液体侧传输到油滴表面的质量传输等 于气相对流项（斯蒂芬流）和Fick扩散质量之和
ms (wf ,s
1)
g
Dg
dw f dr
s,g
定义 :
f
wf wf , wf ,s 1
则有 :
ms
g
Dg
情况2： Tsbp， wf,s1,故有Bf∞，ms≈ρfvf
即扩散带走的质量可以忽略，油蒸汽主要由斯蒂芬流动（即 气相对流项）输运
此时有：
油滴加热蒸发时所 需的能量
B BT
c p,g (T Tbp ) Q
10-液体燃料的蒸发与燃烧
组分守恒和能量守恒方程具有相同的输运方程和相同的边界条件
在r R处 : d s g Dg m , s (即T Ts , w f w f , s ) dr s , g 式中Ts , w f , s 未知, 需要加以补充 在r 处, 0 即 : T T ; w f w f ,
用能量输运律表 示的质量蒸发率
液体组分守恒方程：
dw f s w f ,s m s g Dg m dr
总流量 对流项 扩散项
s, g
意义：在分界面的液体侧传输到油滴表面的质量传输等 于气相对流项（斯蒂芬流）和Fick扩散质量之和
s (w f ,s m
液体油雾火焰的结构 单滴油珠蒸发模型 油珠蒸发 d2定律及油珠寿命 特性参数取值 对流条件下的油珠蒸发 蒸发模型向单个燃烧油滴模型的扩展 油雾燃烧(油滴的相互作用)
第一节 液体油雾的结构
典型的液体喷雾火焰，燃料为庚烷
第二节 单个油珠蒸发模型
两相燃烧 两相扩散燃烧 油雾锥是由许多尺寸不同的单 滴油珠组成。因而单滴油珠在高温 环境的蒸发与燃烧规律是进一步研 究油雾燃烧的基础
随着雷诺数的增大（油滴和气体间的相对速度增 大），Nu增加，h增大，ms也随之增大
第三节 蒸发模型向单个燃烧油滴模型的扩展
对孤立的蒸发油滴，守恒方程可以以下面的形式表示 L(η)=0
其中η可以为质量分数变量，也可以是显焓变量。由于 方程中源项为零，故η为守恒标量，对化学反应情况， ηs可以适当组合成一个守恒标量，则 L(β)=0
s , 需要知道 s ,即需要知道 Ts 或w f , s 为了估算 m 定义 B 交换数 (传热传质驱动 ) - s 由于 0 B - s s 故 m
燃烧学第5章液体燃料燃烧
5、液滴分离的基本原理 液体表面不断增大，直到它变得不稳定并破碎。
图5-3
液滴的分裂过程
液滴从液体产生的过程，依赖于液体在雾化喷嘴中 的流动性质（即是层流还是湍流）、给液体加入能 量的途径、液体的物理性质以及周围气体的性质。
5、控制雾化的量纲一的数——韦伯（Weber）数 液滴的变形和碎裂的程度取决于作用在液滴上的力和形成 液滴的液体表面张力之间的比值。
2 2 ( v v ) d ( v v ) 作用于液滴表面的外力 g l g g 1 l g Weg 液滴内力
g 气体密度（kg/m ） vl、vg 液体、气体速度（m/s） 液体表面张力（N/m） dl 液滴的直径（m）
3
d1
上式表明，燃烧室中的压力增高、相对速度增加以及液体的 表面张力系数减小，均对雾化过程有利。
图5-11 燃料分布特性 a)、b)离心式机械雾化喷嘴> c)直流式机械雾化喷嘴
第三节 液滴的蒸发
一、液滴蒸发时的斯蒂芬流
二、相对静止环境中液滴的蒸发 三、强迫气流中液滴的蒸发
四、液滴群的蒸发
第三节 液滴的蒸发
一、液滴蒸发时的斯蒂芬流 1、蒸发过程液滴周围成分分布
图5-12 液体周围成分分布 wxg—空气中空气质量分数 wlg—空气中燃料蒸气的质量分数 wxgs—液滴表面的燃料蒸气质量分数 wlgs—液滴表面的空气质量分数
2、旋转式雾化喷嘴
• 压力油流通过空心轴进入喷嘴头部高速旋转的转杯内，其转 速约为3000~6000rpm，高速旋转产生的离心力，使油流从转 杯内壁向出口四周的切线方向甩出，因速度较高使油膜被空 气雾化成细滴。旋转杯式喷嘴的结构示于图6-5所示。
图5-6 中间回油式机械喷嘴 1—二次风嘴 2—一次风嘴 3—转杯 4—风机 5—转轴 6—进油管 7—进油体 8—电动机
第六章液体燃烧优品ppt
大幅➢度地在增高。实验中,研究各个液滴之间相互作用的规律。
燃料雾化方法
1、机械式 ✓ 也叫离心式: 油在一定压力下由切线方向进入雾化器
旋涡室, 经过旋转运动后喷出雾化。
✓2、旋转式:(转杯式) 转杯高速旋转,产生 离心力使油雾化。
3、蒸汽或压缩空气雾化器
靠蒸汽从雾化器中高速喷出，将油吹碎。
No Image
于遇到这些困难,所以目前研究的方法是: 大幅度地增高。
另外,较高的液体温度(使表面处达到饱和蒸汽压力 )较小的直径和较大的相对速度,较大的质扩散系数,都对提高蒸发速度有利。 防爆性能好：火焰传播速度小，爆炸极限提高 由于液体燃料的蒸发在其自由表面上产生一层蒸汽 ,这些燃油蒸汽与空气混合并被加热着火燃烧,形成火焰,液体表面从火焰中吸收热量,
➢对单个油滴作仔细的研究, 即研究各种因素对 促使其蒸发大大加速,提供更多的燃料蒸汽,使燃烧更加迅速。
雾化过程：液体-------液滴 一是外力，它是由液体压力形成的向前推进力、气体的阻力和液滴本身的重力所组成；
燃烧速度的影响,再将结果外推到滴群(液雾), 4、在气动力作用下，大液滴进一步破碎。
当液滴直径较大且飞行较快时，外力大于内力，液滴发生变形。 1、压力式喷嘴是利用喷嘴进出口压差实现液滴从液体射流中分离； 2,假如把它雾化成直径为30ｕm 的均匀滴群,那么其总表面积将增至330m2,即增大了6400倍,所以说,雾化后的蒸发速度和燃烧速度必然会
1、液体由喷嘴流出形成液体柱或液膜 根据汽化蒸发的方式, 液化燃料燃烧方式通常有液面燃烧,灯芯燃烧,雾化燃烧等。
• 雾化过程： 液滴在气体介质中飞行受到的力：
当液滴直径较大且飞行较快时，外力大于内力，液滴发生变形。
1、液体由喷嘴流出形成液体柱或液膜 防爆性能好：火焰传播速度小，爆炸极限提高
燃料雾化方法
1、机械式 ✓ 也叫离心式: 油在一定压力下由切线方向进入雾化器
旋涡室, 经过旋转运动后喷出雾化。
✓2、旋转式:(转杯式) 转杯高速旋转,产生 离心力使油雾化。
3、蒸汽或压缩空气雾化器
靠蒸汽从雾化器中高速喷出，将油吹碎。
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于遇到这些困难,所以目前研究的方法是: 大幅度地增高。
另外,较高的液体温度(使表面处达到饱和蒸汽压力 )较小的直径和较大的相对速度,较大的质扩散系数,都对提高蒸发速度有利。 防爆性能好：火焰传播速度小，爆炸极限提高 由于液体燃料的蒸发在其自由表面上产生一层蒸汽 ,这些燃油蒸汽与空气混合并被加热着火燃烧,形成火焰,液体表面从火焰中吸收热量,
➢对单个油滴作仔细的研究, 即研究各种因素对 促使其蒸发大大加速,提供更多的燃料蒸汽,使燃烧更加迅速。
雾化过程：液体-------液滴 一是外力，它是由液体压力形成的向前推进力、气体的阻力和液滴本身的重力所组成；
燃烧速度的影响,再将结果外推到滴群(液雾), 4、在气动力作用下，大液滴进一步破碎。
当液滴直径较大且飞行较快时，外力大于内力，液滴发生变形。 1、压力式喷嘴是利用喷嘴进出口压差实现液滴从液体射流中分离； 2,假如把它雾化成直径为30ｕm 的均匀滴群,那么其总表面积将增至330m2,即增大了6400倍,所以说,雾化后的蒸发速度和燃烧速度必然会
1、液体由喷嘴流出形成液体柱或液膜 根据汽化蒸发的方式, 液化燃料燃烧方式通常有液面燃烧,灯芯燃烧,雾化燃烧等。
• 雾化过程： 液滴在气体介质中飞行受到的力：
当液滴直径较大且飞行较快时，外力大于内力，液滴发生变形。
1、液体由喷嘴流出形成液体柱或液膜 防爆性能好：火焰传播速度小，爆炸极限提高
液体燃料燃烧
2、油滴随气流而动，与气流间无相对运动（Re=0）
3、油滴表面温度近似等于饱和温度T0=Tbw 4、火焰锋面向内向外导热传递（忽略辐射），向内导热量
=产生的油气所需汽化潜热量+油气温度升高所需热量， 且忽略斯蒂芬流（油蒸气穿过锋面逃逸的量=0）
5、 O2 从远方扩散而来在锋面上全部消耗掉，锋面O2的浓 度=0，且O2 扩散到锋面的量符含化学反应中氧与油的化 学计量比
⑦ C∞↑→k↑ ，环境氧浓度高，燃烧更快。 ⑧ β↓→k↑ ，单位耗氧量低，燃烧更快。
32
二、 强迫气流中液滴的燃烧
对于Re=0时， Nu zl 2
对于Re≠0时，
(
Nu Nu
Re0
) Re0 zl
1
1 0.3Re2
1Pr 3Fra bibliotek11Nuzl 2(1 0.3Re2 Pr3 ）
k Re0 k Re0
胶状物中H外除，还含有O，S，和N的化合 物，是高分子有机化合物，相对分子质量高， 不易挥分，绝大部分都集中在石油的残渣中。
5
3.石油的炼制
最基本的炼制方法是直接蒸馏法，利用石油中不同成分 具有不同沸点的特点，对石油进行加热蒸馏，可以把石油分 成不同沸点范围(即馏程)的蒸馏产物。每一个馏程内的产物 称为馏分，它仍然是多种烃类的混合物。石油炼制中，各馏 分的名称及温度范围大致如表5-1所列。
第六章 液体燃料燃烧
第一节 第二节 第三节 第四节
液体燃料的特性 液体燃料的雾化 液滴的蒸发 液滴燃烧
1
2
第一节 液体燃料的特性
一、油类燃料特性
1. 石油的元素组成
2. 碳氢化合物和胶状沥青物质
碳氢化合物是组成石油的主要成分，主要的烃类有：
3、油滴表面温度近似等于饱和温度T0=Tbw 4、火焰锋面向内向外导热传递（忽略辐射），向内导热量
=产生的油气所需汽化潜热量+油气温度升高所需热量， 且忽略斯蒂芬流（油蒸气穿过锋面逃逸的量=0）
5、 O2 从远方扩散而来在锋面上全部消耗掉，锋面O2的浓 度=0，且O2 扩散到锋面的量符含化学反应中氧与油的化 学计量比
⑦ C∞↑→k↑ ，环境氧浓度高，燃烧更快。 ⑧ β↓→k↑ ，单位耗氧量低，燃烧更快。
32
二、 强迫气流中液滴的燃烧
对于Re=0时， Nu zl 2
对于Re≠0时，
(
Nu Nu
Re0
) Re0 zl
1
1 0.3Re2
1Pr 3Fra bibliotek11Nuzl 2(1 0.3Re2 Pr3 ）
k Re0 k Re0
胶状物中H外除，还含有O，S，和N的化合 物，是高分子有机化合物，相对分子质量高， 不易挥分，绝大部分都集中在石油的残渣中。
5
3.石油的炼制
最基本的炼制方法是直接蒸馏法，利用石油中不同成分 具有不同沸点的特点，对石油进行加热蒸馏，可以把石油分 成不同沸点范围(即馏程)的蒸馏产物。每一个馏程内的产物 称为馏分，它仍然是多种烃类的混合物。石油炼制中，各馏 分的名称及温度范围大致如表5-1所列。
第六章 液体燃料燃烧
第一节 第二节 第三节 第四节
液体燃料的特性 液体燃料的雾化 液滴的蒸发 液滴燃烧
1
2
第一节 液体燃料的特性
一、油类燃料特性
1. 石油的元素组成
2. 碳氢化合物和胶状沥青物质
碳氢化合物是组成石油的主要成分，主要的烃类有：
液体燃料的蒸发与燃烧
§10-2 单个油珠蒸发模型
液态燃料喷雾燃烧的一个重要过程就是油雾中油滴的蒸发。作为模拟油雾燃烧的第一
步，我们将模拟在静止环境中（即没有自由和强迫对流）半径为 R 的孤立单滴油珠的蒸发。
该问题是求质量蒸发速率与燃料特性以及环境状况的函数关系。下面为这种情况的示意图。
环境向油滴导热引起燃油蒸发。蒸发的燃油从油滴表面扩散和对流出去。我们假设油珠
这个方程可表述为在分界面的液体侧传输到油滴表面的质量传输等于气相对流项（斯蒂芬
流）和菲克扩散质量之和。重新整理得，
定义： 则有：
•
ms (Y f ,s − 1) = ρ g Dg (dYf dr)s,g η f ≡ (Y f − Y f ,∞ ) (Y f ,s − 1)
•
ms = ρ g Dg (dη dr)s,g
对于孤立蒸发油滴来说，守恒方程可以以下面的形式表示，
L(η) = 0 其中，η 可以是质量分数变量，也可以是显焓变量。由于方程中的源项为零，所以η 是一个 守恒标量。由气相扩散火焰的分析，我们知道对化学反应情况，η s 可以适当组合成一个守 恒标量 β ，这样
L(β ) = 0
考虑单个孤立油滴在静止氧化环境中燃烧的情形。不考虑对流，油滴将被下图所示的火焰包 围。
这里，对于空气中的单个油滴Y f ,∞
=
0 。通常选α
=
1 3
，这样有
T
=
(2 3)Ts
+
(
1 3
)T∞
Y f = (2 3)Y f ,s （与空气平衡）
我们可以通过经验公式，来修正静止油滴分析所得结果，从而得到强迫对流或自由对流
的结果。考虑下面的情况：
•
单位油滴表面积上的传热率 q s,g 为，
第5章-液体燃料燃烧
N 3 3 V dSMD Ni dli 6 6
2 2 A N dSMD Ni dli
dSMD
2 N d i li
3 N d i li
（2）质量中间直径（MMD） 大于或等于这一直径的所有液滴的总质量与小于或等于 这一直径的所有液滴的总质量相等。
M
K1,0
K1,0
8g ln(1 BT ) c pg 1
4qml ,0
d1,0 1
0
2 d1,0
K1,0
第四节 液滴燃烧
液滴的燃烧模型
• 单个液滴的燃烧模型，假设： – 液滴为均匀对称球体； – 液滴随风飘动，与空气间无相 对运动； – 燃烧极快，火焰面薄； – 火焰温度较高，向内向外同时 传热，液滴表面温度接近饱和 温度，燃烧温度等于理论燃烧 温度； – 忽略对流与辐射换热； – 忽略液滴周围的温度场不均匀 对热导率和扩散系数的影响； – 忽略斯蒂芬流。
g dT qml,0 dr 2 4 r c pg (T T1 ) Qlg
边界条件
r r1, T Tbw r , T Tg
qml,0 1 g Tg ( )r1 ln[c pg (Tg T1 ) Qlg ]Tbw 4 r c pg qml,0 4 r1
3、气动式雾化喷嘴
• 气动式雾化喷嘴又称介质式雾化喷嘴。它利用压缩空气或高 压蒸汽为雾化介质，将其压力转化为高速气流，使液体喷散 成雾状气流。 • 采用蒸汽为介质的雾化喷嘴又分为纯蒸汽雾化和蒸汽—机械 （压力）综合雾化两类喷嘴。
三、液体燃料雾化性能
• 一般可用一些特性参数来表征喷嘴的雾化性能。即雾化角、 雾化液滴细度、雾化均匀度、喷雾射程和流量密度分布等。 1、雾化角 喷嘴出口到喷雾炬外包络线的两条切线之间的夹角，也称 为喷雾锥角。α 喷嘴出口处的燃料细油滴组成雾化锥， 喷出的雾化气流不断卷吸炉内高温气体并 形成扩展的气流边界。
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R
2
]
dbD dr
0
bT bTW
bD
bDW
WW
g g
dbT dr
W
WW g Dg
dbD dr
W
bT bD
bT bD
0 0
方程的求解
求解二阶常微分方程需要两个条件，另外还有界面传质速
度和温度两个未知量，需要四个边界条件，前面的边界条
件提供了三个，另外一个可以从液面处气液两相平衡的热
力学关系得出，即利用饱和蒸汽压和温度的函数关系给出
补充条件
假设Le=1，即 g DF ，对求坐标下的蒸发能量方程式
（7-30）进行积分，得：
ggr 2
db dr
[WWR2 ]b
cons(与r无关的常数）
利用壁面处的边界条件求出该常数
下面的这些关于热气体中液滴蒸发的假设经常会 用到，因为它们能极大的简化问题，主要原因是 排除了处理质量传递的必要，而且仍与实验结果 符合得很好。
1、液滴在静止、无穷大的介质中蒸发。 2、蒸发过程是准稳态的。这意味着蒸发过程在任一 时 刻都可以认为是稳态的。这一假设去掉了处理偏 微分方程的必要。 3、燃料是单成份液体，且其气体溶解度为零。
B cg (T TW ) (wF wFW ) l cl (TW TR ) (wFW wFR )
1
1
0
Nu
h0d kg
2
0.6
ud vg
2
vg
g
3
s R
h0d 2 kg
h0 kg s
(T TW ) R
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
7.2 液滴的蒸发
柴油机、火箭、燃气轮机、燃油锅 炉、工业窑炉、加热器。
喷雾燃烧---而不是---单个液滴燃 烧
在研究复发火焰之前，了解单个液 滴的燃烧是必要的。
燃气轮机
使用液体燃料的燃气轮 机是航空器中最主要的 动力设备。右图就是一 个航天涡轮发动机的内 部结构图。尽管燃烧器 在发动机系统中起着关 键作用，它占用的空间 小得令人惊讶。在环形 的燃烧器中，燃料喷入 并被雾化。由于旋转空 气形成了一个回流区， 火焰特别稳定。
industrial gas turbines
cons
[WW
R
2（] 1
-
b
）
W
故上式变为：
ggr 2
db dr
[WWR2（] b
bW
1)
0
r
b
db bW
1
[WW R 2 g g
]
dr r2
ln(b
bW
1)
[WWR2 ] g g
1 r
C
b b
C ln(b bW 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
这种分布拟合较准确，但是复杂
1
SMD
D32
70.5 dn uf
f a g
4
g (1 3.31 f
0
导热、扩散
对流引起的
引起的
d dr
(g
DF
4r 2
dwF Dr
)
d dr
([W
4r 2
]wF
)
0
bD (wF w ) (wFW wFR )
g g
d (r2 dr
dbT Dr
)
[Ww
R
2
]
dbT dr
0
g DF
d dr
(r 2
dbD Dr
)
[Ww
4、液滴内各处温度均匀一致，而且假定该温度是燃料 的沸点， Td=Tboil 。在许多问题里，液体短暂加热过程 不会对液滴寿命有很大影响。而且许多严密的计算证明， 液体表面温度只比液体在燃烧条件下的沸点略低。这一 假设去掉了求解液相（液滴）能量方程的必要，而且更 重要的是，去掉了求解气相中燃料蒸气（组分）传递方 程。这一假设的隐含条件是Td >Tboil 。在我们随后的分 析中，当我们去掉液滴处于沸点这一假设后，你会发现 分析起来会有多复杂。
穷大，表明蒸发液体表面不可能达
到沸点温度，而只能趋近于它
当T ∞》TB时，BT和BD的曲线决定的界面温度TW几乎等于TB，
如图所示，
B
BT
l
cg (T TW ) cl (TW TR )
当T ∞《TB时，BT和BD的曲线决定的界面温度TW几乎等于T ∞ ，
柴油发动机有两种基本类型：间接喷射型和直接喷射 型。
间接喷射的内燃机，燃料首先注入预燃室，燃料液滴 开始蒸发并和空气混合。一部分燃料空气混合物自燃 形成非预混燃烧。随着热量的释放，预燃室压力升高， 将里面各组分通过气管或孔压到主燃室。在主燃室里 这些部分反应后的燃料空气混合物及一些剩余的燃料 液滴，与新加的空气混合，进行完全燃烧。
7.1 液体燃料的雾化特性
D10
ni Di ni
D32
ni Di3 ni Di2
Dpq (
ni Dip ni Diq
)
1 pq
N (D) dN dD
0 N (D)dD N
Nr (D)
1 N
dN dD
0 Nr (D)dD 1
累积频率分布曲线
5、我们假设二元扩散的Lewis数具有一致性（ =D ）。 这使得我们可以使用以前介绍过的简单的ShvabZeldovich能量方程。
6、我们还假设所有的热物理属性，如热传导系数、 密度、比热等都是常数。虽然从液滴到周围远处的气 相中，这些属性的变化很大，但常属性的假定使我们 可以求得简单分析解。在最后的分析中，对平均值合 理的选择可以得到相当精确的结果。
E
pq
(
a f
We)0.266
L 0.0738 p
We
f
d
n
u
2
f
f
SMD D32 428.8(dn )0.418 (P)0.315
SMD D32 A (P)0.315 Pa Q 0.121 0.131
2.33 103 , 孔型喷嘴
A
2.18
f f dn )
1
SMD
D32
C
47
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 )
Dpq dn
WW wFR
WW wFW
(g Dy
dwF dr
W)
液滴中燃 界面处的对 界面处的扩
料组分F减 流迁移的物 散速度
少的质量 质流率
WW
g Dy
dbD dr
W
此式为传质速度和质量分数梯度间的关系
d dr
(kg
4r 2
dT Dr
)
d dr
([W 4r2 ]cgT )
micro gas turbines
航空燃气轮机燃烧器的设计要考虑以下几个因素：燃 烧效率，燃烧稳定性，高处再燃能力，排放等。值得 一提的是，航空发动机采用非预混燃烧系统，由接近 化学当量的一次风火焰区，接合二次风以彻底燃烧并 在产物进入涡轮前稀释到合适温度。
一些设计和实验系统采用不同程度的预混来避免高 温NOx形成区。预混燃烧要先将燃料气化并混合部 分空气，然后混合物进入高温燃烧区，点燃并燃烧。 上图描述了一个航空用燃气轮机燃烧器的一次风区、
内燃机燃烧基础课件(液体燃料的雾化和蒸发 ).pptx
第七章 液体燃料的雾化和蒸发
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。
q h0 (T TW ) kg (T TW ) R
围绕液滴的边界层示意图如图所示。 实际上这种对称分布的边界层只有 在没有流速、也没有浮力的条件下 才可能存在。应用热扩散率的定义
0
h
2 g g
cg d
带入到蒸发速度公式中，得传质方
程
0
WW
h cg
ln(B
1)
直接喷射的内燃机，燃料是由一个多孔燃料喷射器来 导入的。
燃料空气的混合是在燃烧区里由喷射进程和空气流 动同时控制的。从前面可以看出，内燃机燃烧既有 预混模式又有扩散模式。柴油机所用燃料比火花点 燃所用燃料挥发性差，但更容易点燃。
燃料蒸发及其与空气混合的速率对形成自燃的化学 反应速率有很大影响。因此，最先注入燃烧室的燃 料，在它成为点燃源（已经自燃的气体）前会先预 混并生成预混火焰；而后注入的燃料就会在扩散模 式下燃烧，因为当燃料喷射时已经有点燃源（已经 生成的火焰）存在。很明显，液滴的蒸发和燃烧在 直接和间接喷射的发动机里都很重要。