液体燃料的雾化
内燃机燃烧基础课件(液体燃料的雾化和蒸发)
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
电子烟的雾化原理
电子烟的雾化原理
电子烟是一种通过电子加热产生雾化烟雾的电子产品。
其原理主要包括以下几个步骤：
1. 储存液体：电子烟的液体一般是由可吸入的液体草药混合物、尼古丁溶液和香料组成。
这些液体储存在电子烟设备的一个容器中，在使用时会经过加热器件进行加热。
2. 加热元件：电子烟内部有一个加热元件，通常是一个电子加热线圈或陶瓷加热片。
当用户启动电子烟时，加热元件会被加热。
3. 雾化过程：加热元件的加热作用下，液体燃料（尼古丁溶液）会迅速转化为蒸汽，形成雾化物质。
这些蒸汽会通过电子烟的雾化装置成为用户吸入的雾化烟雾。
4. 吸入过程：用户通过吸吮电子烟的嘴咬口部，产生负压，使雾化烟雾进入呼吸道。
5. 喷雾物质成分：雾化烟雾中的香气和尼古丁等成分可直接通过吸入而进入用户的肺部，从而产生抽烟的体验。
这些步骤共同构成了电子烟的雾化原理，使用户能够通过吸入雾化烟雾来模拟吸烟的感觉，达到戒烟或替代传统烟草的目的。
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。
喷油器工作原理
喷油器工作原理喷油器是一种用于将液体燃料雾化并喷射到发动机燃烧室中的设备。
它在现代内燃机中起着至关重要的作用，确保燃料能够以适当的方式被燃烧，从而产生动力。
喷油器的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 燃料供给：喷油器通过燃料系统从燃料箱中获取燃料。
燃料通常以液体形式储存在燃料箱中，并通过燃料泵被送往喷油器。
2. 燃料过滤：在进入喷油器之前，燃料会经过一个过滤器，以去除其中的杂质和颗粒物。
这样可以保护喷油器免受损坏，并确保燃料的质量。
3. 燃料压力调节：喷油器需要一定的燃料压力才能正常工作。
因此，在进入喷油器之前，燃料会经过一个调节器，以确保燃料压力在适当范围内。
4. 雾化器：喷油器的关键部件是雾化器，它负责将液体燃料转化为细小的液滴，以便更好地与空气混合。
雾化器通常由一个喷嘴和一个细小的孔组成。
当燃料通过喷嘴时，由于喷嘴的设计和燃料的压力，液体燃料会被分散成许多细小的液滴。
5. 空气混合：在喷油器中，燃料雾化后会与进入燃烧室的空气混合。
这种混合非常重要，因为燃料和空气的比例会直接影响燃烧的效率和性能。
喷油器通常会根据发动机的负荷和转速来调整燃料的喷射量，以确保燃料和空气的混合比例始终保持在最佳状态。
6. 喷射：一旦燃料与空气混合，喷油器会将燃料雾化后的液滴喷射到发动机燃烧室中。
喷射的方式可以是直接喷射或间接喷射，具体取决于发动机的类型和设计。
7. 燃烧：在燃料进入燃烧室后，它会与空气混合并被点燃。
这种燃烧产生的能量将驱动发动机的活塞运动，从而产生动力。
总结：喷油器是现代内燃机中至关重要的设备，它通过将燃料雾化并喷射到发动机燃烧室中，确保燃料能够以适当的方式被燃烧，从而产生动力。
喷油器的工作原理包括燃料供给、燃料过滤、燃料压力调节、雾化器、空气混合、喷射和燃烧等步骤。
通过这些步骤，喷油器能够将液体燃料转化为细小的液滴，并与进入燃烧室的空气混合，最终实现燃烧和动力输出。
液体燃料横向射流雾化数值模拟
摘
要： 雾化是液体燃料燃烧非常重要的一个过程 ， 良好的雾化是实现液ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ燃料高效燃烧 的前提． 为 了得 到某燃烧
器文丘 里管 喉口处高速气流对燃油雾化 的效 果 ， 本文利用计算流体力学软件对该燃烧室中液体燃料 雾化两相流场 进 行了数值模拟 ， 计算 采用欧拉 一拉格朗日方法 ， 混合破碎 Ｋ Ｈ—Ｒ Ｔ模型 ， 模拟结果得到了不 同气流 速度下液滴群 Ｓ ＭＤ分布 ， 通过对单个液滴二次破碎模拟 再现 了液滴在高速气流中变形破 碎的整个过程．
，
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｅ ｆｉ ｃｉ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｍｂｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｅ ｌ ａ ｔ ｏ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｏ ｎｅ ｃ ｏ ｍｂ ｕｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈａ ｍｂ ｅ ｒ， ｗｈｉ ｃ ｈ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｈ ｉ ｇｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ａ ｉ ｒ ｌｏ ｆ ｗ ａ ｔ ｏ ｍｉ ｚ ｉ ｎｇ ｆ ｕ ｅ ｌ ｌ ｉ ｑ ｕｉ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈｒ ｏ ａ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｕｒ ｅ ｔ ｕ ｂ ｅ， ＣＦＤ ｓ ｏ ｔｗａ ｆ ｒ ｅ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈｅ ｌ ｉ ｑｕ ｉ ｄ ｆ ｕ ｅ ｌ ａ ｔ ｏ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｔ ｗｏ—
36液体燃料的燃烧过程解析
CmHn mC + CmHn ( m
n H2 Q 2
n
n
) C +4 CH4 Q 4
着火燃烧
未来得及蒸发的油滴，达到高温时不对称裂化 产生的碳粒和重碳氢化合物则会造成喷嘴结焦。
3
第六节 液体燃料燃烧过程及设备
2 重油的雾化
雾化的原理：利用外力(空气、蒸汽或机械力)克服油本身的内力(粘性力和表面张力)，而使其破碎成微小 的油滴并悬浮在空气中成雾状，称为“雾化油”。
工业窑炉常用雾化燃烧法，希望d<50m的 油滴>85%
混合 着火
2
第六节 液体燃料燃烧过程及设备
雾化燃烧过程：
** 雾化
油滴受热后，在未达到着火点温度之前，先蒸 发成油蒸气，吸热； Q
若油蒸气在高温(高于着火点温度)下与氧接触， 即发生燃烧反应； +Q
蒸发、裂解 混合
若油气在与氧接触之前就达到较高温度，则发 生热分解，生成固态碳、H2及轻的碳氢化合物
雾化方法：
(1) 机械雾化：重油在高压下以较大速度并以旋
(2)
转运动的方式从喷嘴喷入气体空间使
(3)
油雾化。又叫“油压雾化”或“间接雾化”
4
第六节 液体燃料燃烧过程及设备
特点： (a) 油压很高，1.01~3.04MPa（10~30atm）; (b) 油滴较粗，d =100~200m； (c) 火焰较长（2~3m），刚性较好，黑度大； (d) 喷油量大，调节方便，噪音小。
雾化剂
10
第六节 液体燃料燃烧过程及设备 GNB—Ⅳ型内混式烧嘴：
克服了Ⅲ型的缺点，适用于大型窑炉。
燃料油 雾化剂
11
第六节 液体燃料燃烧过程及设备
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
第三节燃油雾化机理（可编辑）
第三节燃油雾化机理雾化机理很复杂，主要是油滴受外界空气动力和液体燃料内力表面张力和粘性力相互作用的结果。
外力的作用促使油滴扭曲变形，在紊流作用下，凸出部分会脱离油滴主体，分裂成小油滴。
内力作用是力图阻止扭曲变形，使其保持完整性。
因此，当外力超过内力作用时，油滴分裂，一直分裂到各油滴内力与外力达到平衡为止。
雾化颗粒细度表示喷雾液滴粗细的程度，采用平均滴径概念。
常用的平均粒径有： 1 索太尔 Sauter 平均直径 SMD 2 质量中间直径 MMD 1）索太尔平均直径（SMD 最大直径：是指R 5%所对应的液滴的尺寸。
试验表明，最大滴径约为中间直径的两倍。
1 燃料与空气不易均匀混合时，?取大一些，这样便于吸入空气，改善颗粒细度。
2 对小型燃烧室，雾化角不宜过大 500～800 雾化角过大油滴会穿出湍流最强的空气区域而造成混合不良，以至增加燃烧不完全损失，降低燃烧效率；会因燃油喷射到燃烧室壁面上造成结焦或积灰。
雾化角过小燃油液滴不能有效分布到整个燃烧室空间；与空气的不良混合，局部空气系数过大（中心易产生缺氧，形成热分解）；燃烧温度下降，着火困难，燃烧不良。
雾化后的液滴颗粒尺寸的均匀程度。
液滴间尺寸差别越小，雾化颗粒均匀度越好。
均匀度差：大液滴数目较多，对燃烧不利；均匀度过好：大部分液滴直径集中在某一区域，使燃烧稳定性和可调节性变差。
流量密度分布（燃料的分布特性） * * 混气燃烧前三个物理过程：喷雾、蒸发、掺混 1 雾状油珠愈细、表面积愈大，愈容易蒸发。
2 雾化得细，形成所需要的混气分布的时间和距离变短 a. 直径为1mm的煤油珠在空气中约需1s烧完， b. 直径为0.1mm，则要0.01s 烧完， c. s烧完， d. 直径缩小为原来的1／20，而时间却缩短为1／400。
第三节燃油雾化机理雾化液体燃料的原因雾化定义增加液滴的比表面积，加快蒸发速率，增强与氧气的混合，强化液体燃料燃烧靠外界作用（雾化器）将连续的液流破碎成雾状的油液滴群的过程雾化目的燃烧速率取决于蒸发速率?蒸发表面积?减小滴径?雾化一、液体燃料的雾化方法：直流式喷嘴离心式喷嘴气动式喷嘴旋转式喷嘴撞击式喷嘴二、雾化机理当液体的流速极低或者相当高时，在气体中或者其它液体中将会形成液滴，即出现所谓的液体雾化液体由喷嘴流出形成液柱或液膜。