第十四章 液体燃料的燃烧
二、油雾炬的特性参数
（2）雾化角 ➢出口雾化角
在喷嘴出口处作雾化炬外边界的切线 所得到的锥角。
➢条件雾化角
以喷嘴出口中心为圆心，以设定长度L为 半径画的圆弧与雾化炬边界相交，圆心与两交 点连线的夹角
大——火焰张角大，火焰短粗 小——火焰张角小，火焰细长
当喷嘴直径和喷射压力增加时，喷雾炬的雾化角增加，这是由于较 大的雷诺数在紧靠喷口附近的下游处引起了较大的湍流度的缘故。
如图，油通过空心轴进入一个高速旋转(3000~6000转/分)的旋转杯的内壁。 在离心力的作用下，油从旋转杯的四周甩出。由于甩出速度很高，使油雾化。 在旋转杯四周还有一股由一次风机鼓进的高速气流，同时促进雾化。
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转杯式燃烧器
适用燃料：煤油、柴油、 重油、渣油、废油、污油 输出功率：766KW－ 21825KW 适用锅炉出力：1T-30T 英国技术
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机械压力式燃烧器
适用燃料：轻柴油、重柴 油、重油
输出功率：42KW－ 5900KW
适用锅炉出力：0.25T-6.6T
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蒸汽雾化式燃烧器
适用燃料：柴油、重油、 渣油、废油、污油 输出功率：3500KW73000KW
适用锅炉出力：5T-60T
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燃气燃烧器
多种形式：外观上和以上 三种燃烧器均有相似的型 号 适用燃料：低热值燃气、 城市煤气、天然气 输出功率：50KW-3000KW 适用锅炉出力：0.25T-30T
3
第一节 液体燃料的燃烧过程
2.特点 燃烧状况不好，将导致燃料严重热分解
重质燃料
未燃烧
污染、冒黑烟
火灾
油罐火灾、海面浮工程燃烧中不宜采用该燃烧方式
灯芯表面
燃油
燃烧
蒸汽
燃烧功率小、适用于家庭、小规模燃烧器（煤油灯、煤油炉）
4
五、蒸发燃烧
1.类似于气体燃料燃烧 ：燃料蒸发－－象气体燃料燃烧 2.过程
结构：空气导管 油导管 烧嘴喷头 调节机构
喷头形式： 直流式 旋流式
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1. 低压空气雾化油烧嘴
雾化剂：鼓风机供给的空气 特点：烧嘴前的风压较低；
雾化剂的量较大； 过量空气系数较小。
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（1）直流套管式油烧嘴
结构简单， 调节较方便， 油阀不易实现微量调节， 空气与燃油混合不好， 移动套管要求加工精密。
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二、机械雾化油烧嘴
油压1.5-2.5MPa，空气鼓 风，不需要雾化剂。重油在 本身压力能作用下，由喷嘴 喷出。
机械雾化油烧嘴的结构简单、 紧凑，工作噪音小，空气预 热温度不受限制。
适用于粘度校的燃油。
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（2） 可调针阀式离心烧嘴
针阀调节油量，并且负荷调节时，可保证雾化质量
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三、转杯式喷嘴－旋转机械式雾化
混合、良好雾化
1.早期混合：
燃油刚喷出喷嘴后，在喷嘴周围的混合。
及时燃烧－－早期混合良好（尽短、尽快） 未及时燃烧，热分解－－炭烟 控制空气流扩张角 过小：不利于油雾分散、混合 过大：空气流远离油雾流、不易混合 恰当：使空气流穿透油雾流－－开始扩张、混合良好
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二、强化油雾与空气的混合
2.后期混合：
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（2） 比例调节式低压油烧嘴
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（3）旋流式低压油喷嘴
雾化好，有空气涡流叶片，空气与油流交角大（7090°），火焰张角大，中心负压区高温烟气回流，连 续点火热源，燃烧稳定。
31
2. 高压气体雾化油烧嘴
用压缩空气（0.3-0.7MPa）、氧气、蒸汽或高压煤 气作雾化剂，但高压气体膨胀后会降温，使油粘度 变大，不利雾化。用过热蒸汽、预热压缩空气较好， 但蒸汽过多，影响加热质量。
四、除杂质
喷口直径小<1mm
杂质、机 械杂质
堵塞 磨损 结垢
滤清装置
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第四节 常用燃油烧嘴
燃油烧嘴：液体燃料的燃烧器
要求: 一定的燃烧能力(热负荷) 雾化质量好 空气与油雾混合良好 调节油量性能良好 燃烧稳定、火焰形状、长度符合要求 结构牢靠，自动调节控制，维修方便
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一、气体介质雾化式油烧嘴
油雾与空气两股混合。
强化混合措施：
1. 加大流速
2. 两股交角喷射
3. 空气呈旋转气流 4. 空气分两次送入
5. 油雾化细而均匀
燃烧过程，稳定与强化燃烧 1. 改善雾化质量
2. 供给适量空气，强化空气与油雾的混合
3. 保证点火区和燃烧室的高温
21
二、强化油雾与空气的混合
液体燃料：可燃分含量大－－空气量大
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一、雾化机理、过程和方法
雾化过程：
（1）液体从喷嘴流出形成薄膜 或股流
（2）由于液体紊流、空气对液 体薄膜的作用，液体表面发 生弯曲波动 （扰动、空气外 力）
（3）在空气压力作用下，产生 薄膜 （下游越薄）
（4）由于表面张力作用，薄膜 分裂成颗粒、小液滴
（5）颗粒继续破裂 （6）颗粒互相碰撞可能聚合
（5）雾化均匀度
➢积分表示法
将大于某一直径d的所有液滴的质量占全部液滴质量的百分数表示成 液滴直径的函数。
➢微分表示法
将直径在d和d＋Δd之间的所有液滴的质量占全部液滴总质量的百分 数表示成液滴直径的函数。
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第三节 雾化燃烧的组织
雾化燃烧组织过程：
雾化 蒸发 混合 着火
处理燃烧过程：保证充分、合理燃烧 良好的雾化状况
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二、油雾炬的特性参数
油雾炬——油雾化后形成颗粒群的轨迹轮廓 （1）油粒直径
直径不均匀，有直径分布，最大直径，平均直径dm ➢ 中间直径法（d50）
是一个假定液滴的直径，即液雾中大于或小于这一直径的两部分 液滴的总质量相等。
➢ 索太尔平均直径法（dSMD）
设在特定的液滴群中的滴数为N0 ，且所有液滴的直径都等于 dSMD，而这些液滴的总体积与总面积之比正好等于实际液滴群的总 体积与总面积之比。
11
一、雾化机理、过程和方法
雾化方法（能量来源）
1. 气体介质雾化：由雾化剂介质（空气、 蒸汽、氧气、煤气） 的能量提供外力。
气力雾化过程中使用高速气流来雾化相对低速的液体燃 料，当在气间形成液膜越薄，雾化效果越好。雾化介质一般 是压缩空气和蒸汽，从雾化角度，两种气体无明显区别。从 燃烧效率的角度，空气优于蒸汽。 2. 压力式（机械式）雾化：依靠液体的压力高速喷入空气中 或以旋流方式使液体加强搅动， 使液体雾化。
14
二、油雾炬的特性参数
（3）燃料的流量密度分布
单位时间内通过与燃料喷射方向相垂直的单位截面上燃 油质量沿半径的分布规律。
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二、油雾炬的特性参数
（4）喷雾射程
喷嘴水平喷射时，油雾液滴丧失水平方向动能的行程。 不同直径油粒的射程也不同。射程取决于轴向速度和颗 粒度。射程的大小影响火焰长度。
16
二、油雾炬的特性参数
本章完
42
3. 油压力
对于机械雾化，油压越高，油流的速度越大，雾化质量越好。 对于气体介质雾化式，油压不宜过高，速度太高不利雾化；但油压应高 于气雾剂反压力，否则油喷不出。
4. 烧嘴结构
雾化剂 / 油的出口面积、夹角、旋转度、孔数、孔形状等等，要实际试 验，还要考虑制造、油嘴堵塞等问题。
20
二、强化油雾与空气的混合
汽油
柴油
6
六、雾化燃烧－－重点
（3）汽化器原理图
喉 部
流速大 进气管
吸入汽油
高速气流
边蒸发边流动 冲散油股
燃
小雾滴
烧 混合良好 室
燃烧
7
六、雾化燃烧－－重点
（3）喷嘴雾化－－难蒸发
燃油和空气分别进入燃烧室（类似扩散燃烧），边混合边燃烧
油雾边缘易混合 中心难混合 通过喷嘴使油雾化， 油的颗粒不均匀，
液体燃料
管道 蒸发
蒸汽
气体
燃烧
加热
高温烟气
管道
3.适用燃料： 粘度不太大 沸点不太高 轻质液体燃料 在工程中有一定应用
放热
5
六、雾化燃烧－－重点
1.过程：
破碎 雾化器
液体
小液滴
燃料的蒸发表面积增加 上千倍
悬浮
边蒸发边燃烧
燃烧速度加快
2.关键问题：－－雾化 （1）雾化方式：据液体燃料的蒸发性定 （2）易蒸发的液体－－汽化器 不易蒸发的液体－－喷嘴雾化
雾化质量差－－无法正常燃烧
（3）雾化不是越细越好：穿透力小－油雾密集在喷嘴附近 －局部富油－浓度场不均－雾化消耗能量大－不经济
（4）理想的雾化质量
油滴的平均直径小、分布好、有利于蒸发、也有利于形成良好的浓度 场
9
第二节 液体燃料的雾化
一、雾化机理、过程和方法
雾化过程是由于液体受到的外力（气动力、惯性力） 和自身内力（粘性力、表面张力）相互作用的结果。外力 大时油颗粒破碎，平衡时液体颗粒停止雾化。
着火后的油雾与空气的再混合。
液雾中的油滴： 边蒸发边燃烧 高的氧浓度
雾化炬：
燃油的质量密度分布不均 油雾的液滴大小不同 浓度较高、大液滴区易缺氧
二次风 三次风
23
三、采取适当的稳焰措施
点火困难
油雾点火
有效的点火源
点火温度高 稳焰措施
喷嘴前：压力滞止区 造成一定回流区： 回流不易过大：影响早期混合
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第十四章 液体燃料的燃烧
1
第一节 液体燃料的燃烧特点
一、液体燃料的燃烧过程
燃油槽车 / 油管工厂油罐过滤油泵烧嘴炉膛或燃烧室 ————— 供油系统 ———————— —燃烧装置—— 燃油的燃烧过程：沸点低于燃点、受热后先蒸发、汽化、然后燃烧 油的雾化油滴蒸发、高温热解与裂解与空气混合着火燃烧 油的蒸发：提供反应需要的可燃物质 油的燃烧：提供油蒸发所需要的热量 蒸发与混合的速度——燃烧速度 当燃油、空气等条件一定时，控制油的燃烧过程主要控制雾化和混 合过程。
燃料及燃烧
理论燃烧产物量
（二）实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算 实际空气需要量 实际燃烧产物量 （三）燃烧产物成分和密度的计算 1.燃烧产物成分 用
烟煤 ：烟煤比褐煤炭化更完全，水分和挥发分进一步减少，固体碳 增加。低发热量较高；一般都在23000~29300千焦/千克。 作冶金炉燃料时，主要考虑的指标是：挥发分和发热量；灰分 含量及其熔点；含硫量；煤的粒度大小。 分类：长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。 无烟煤 ：无烟煤是炭化程度最完全的煤，其中挥发分很少。无烟煤 挥发分少，燃烧时火焰很短，故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏 时，可用无烟煤暂代。
②氢（H）： H 2 1 O2 H 2O(汽) 119915( KJ / Kg )
③氧（O）：有害元素 ④氮（N）：惰性物质
1 C O2 CO 10258( KJ / Kg ) 2
2
⑤硫（S）：有害杂质。S
O2 SO2 409930 KJ
存在形式：有机硫，黄铁矿硫硫酸盐 ⑥水分（W）：有害成分。水分来源：外部水、吸附水、结晶水。 ⑦灰分（A）：
2.焦炭 要求：①化学成分 ②机械强度
③块度
④灰分 ⑤反应能力 3.粉煤 将块煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度称为粉煤。
任务2 燃烧计算
一 概述 1.完全燃烧与不完全燃烧 燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应，生成不能 燃烧的产物，叫完全燃烧。 燃料的不完全燃烧存在两种情况： ①化学性不完全燃烧：燃烧时燃料中的可燃物质没有得到足 够的氧，或者与氧接触不良，因而燃烧产物中还含有一部分 能燃烧的可燃物被排走，这种现象叫化学不完全燃烧。 ②机械不完全燃烧：燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反应 就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤，炉栅漏下的煤，管道 漏掉的重油或煤气。
工程燃烧学工程燃烧学31
1-旋转杯；2-空心轴；3-一次风导流 片；4-次风机叶轮；5-轴承；6-电机； 7-传动皮带轮
小结
液体燃料物化机理 雾化方式（机械物化、介质雾化、组合雾化） 雾化装置
1.机械雾化喷嘴
机械雾化油烧嘴的结构简单、紧凑， 工作噪音小，适用于黏度较低的燃油。
燃用雾化质量较差的油品时，易出现 堵塞或雾化粒度较粗等问题，油压要 求高，一般应达1.5~2.5 MPa，系统可 靠性要求高，油动式雾化喷嘴，它的工作原理是利用空气或蒸汽作为雾化介质，将其压力能 转换为高速气流，使液体燃料喷散为雾化炬。
一、液体燃料雾化机理
• 液滴的变形和破碎的程度取决于作用在液滴上的外力和形成液滴的液体表面 张力之间的比值，此值常用维泊（Weber，We）数（或称破碎准则）来表示。
We
作用于液滴表面的外力 液滴内力
gu2 / d1
g d1u2
• We数增大，液滴碎裂的可能性增加。对于油滴，当We＞14时，油滴变形严重， 以致碎裂。
按照雾化介质压力的高低，这种雾化喷嘴可分为两大类，即低压喷嘴和高压喷嘴。
低压空气雾化喷嘴
油在较低压力下从喷嘴中心喷出，利 用速度较高的空气（约80 m/s）从油 滴四周喷入，从而将油雾化。一般用 于小型工业锅炉上，所需风机压头 5～10 kPa。特点是空气出口流通截 面可以调节。
结构简单，调节方便，难以实现微量调 节。烧嘴的移动套管部分要求精密加工， 否则易引起火焰偏斜。
➢ 雾化过程就是把液体燃料破碎成细小液滴群的过程。液体燃料 的雾化是液体燃料喷雾燃烧过程的第一步，也是关键一步。
➢ 液体燃料雾化能增加燃料的比表面积、加速燃料的蒸发气化和 有利于燃料与空气的混合，从而保证燃料迅速而完全的燃烧。
第十四章内能和热机2
第二节热量与热值Ⅰ.知识探究消灭差距情景导入燃料的种类有很多，固体的燃料有木柴、煤等，液体的燃料有汽油、柴油等，气体的燃料有煤气、天然气等。
这些不同的燃料在燃烧时产生的能量有什么不同？哪种燃料燃烧放出的能量多？燃料的燃烧会给我们带来什么样的危害？根据一些城市和农村调查。
普通的一个家庭一个月做饭、烧水平均要用无烟煤75kg。
若用液化石油气需要15kg,农村烧大灶的则需干柴草150kg。
根据这些调查的数据，同学们会想到什么？一、自主学习导思导学㈠基础知识填填填1.物理学中，把热传递过程中物体内能的多少叫做热量.物体热量，内能增加，热量，内能减少。
（理解、掌握）巧记乐背：吸热用Q吸放热用Q放2.热量用符号来表示，热量的单位是 .（认识）3.实验表明，对同种物质的物体，它吸收或放出热量的多少跟物体的和____________多少成正比。
1kg纯水温度升高或降低1℃吸收或放出的热量是.（掌握）4.把一千克某种燃料在______燃烧放出的_______叫做这种燃料的热值。
符号是，单位是_________。
计算公式是__________（掌握）㈡预习导学评估题1．热水和冷水混合时，不计热量损失，下面说法正确的是( )A.热水降低的温度一定等于冷水升高的温度B.热水初温度高，它降低的温度一定多C.热水放出的热量一定等于冷水吸收的热量D.冷水初温度低，它吸收的热量一定多2. 煤的热值大于干木柴的热值，这里是指( )A、煤比干木柴含有的热量多一些B、烧煤比烧干木柴产生的温度高一些C、烧煤比烧干木烧产生的热量多一些D、要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少3. 无烟煤的热值是3.4×107J／kg，它的物理意义是4. 酒精的热值是3.0×l07J／kg，酒精炉里装有lkg酒精，若燃烧掉一半，放出的热量是J，剩余部分酒精的热值是。
□C 热传递的实质是内能的转移，转移的那部分内能称为热量，物体吸收了多少热量，物体的内能就增加了多少；相反，物体放出了多少热量，物体的内能就减少了多少.㈢预习效果自主反馈答案：㈠1.改变；吸收；放出 2.Q ；J 3.物体的质量大小；温度的变化多少；4.2×103J 4.完全；热量；q ；J/kg ；Q ＝qm ㈡1．C 2.D3.一千克无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4×107J ４.1.5×107J ；3.0×107J ◆问题口袋1.热水变凉水，内能减少了多少？2.为什么一大堆茅草燃料产生的热量不如1kg 煤燃烧产生的热量多？ 二、探究学习 突破重难疑点 探究点1：什么叫做热量（重难点）◆问题情境：1.小明有一杯热水，小刚有一杯质量相等的冷水，小明说他的那杯热水含有的热量多，小刚认为小明的说法不正确，你认为呢？2.一杯热水倒进一桶冷水里，热量从热水传递给冷水还从冷水传递给热水？ ◆探究发现：小明的说法不正确，因为热量是一个过程量，它对应于热传递的过程，它不是物体具有的，是内能发生转移时用来量度内能变化多少的一个物理量。
人教版物理九年级全一册14.2热机的效率 课件(共25张PPT)
消耗的柴油量：m=
Q总 q
=
165000J 4.3×10 7J/kg
≈3.8×10 -3kg
答：消耗的柴油质量为 3.8×10-3kg
Hale Waihona Puke 第十四章内能的利用第二节热机的效率
烧火煮饭—柴
蒸汽机----煤
火车—油
汽车-----油
火箭---氢气
大
气
污
染
它们都离不开燃料 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。
讨论：日常生活中常用到的燃料有哪些？
常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、
柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物
的秸杆作燃料。
q柴=1.2×107J/kg ,表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为 1.2×107J。
q煤气=1.8×107J/m3，表示1m3的煤气在完全燃烧时所放出的热 量为1.8×107J。
4、热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类 有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完 全燃烧无关。
例题：某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天 然气完全燃烧放出多少热量，相当于多少kg柴薪 完全燃烧放出的热量（q气为7.5×107J/m3，
Q放
提高热机效率可提高燃料的利用率
例：用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的
水从20℃升高到70℃.天然气热值3.2×107J/m3求
（1）天然气完全燃烧放出热量
（2）水吸收的热量
（3）天然气灶的效率
解:（1）Q放=qv= 3.2×107J/m3×1m3 =3.2×107J
(2) Q吸=Cm(t-t0)=4.2×103j/kg.0c× 100kg ×(70-20) 0c
液体燃料雾化与燃烧概述
液体燃料的燃烧特点概述
一、液体燃料的燃烧过程
燃油槽车 / 油管工厂油罐过滤油泵烧嘴炉膛或燃烧室 ————— 供油系统 ———————— —燃烧装置——
燃油的燃烧过程：沸点低于燃点、受热后先蒸发、汽化、然后燃烧 油的雾化油滴蒸发、高温热解与裂解与空气混合着火燃烧 油的蒸发：提供反应需要的可燃物质 油的燃烧：提供油蒸发所需要的热量 蒸发与混合的速度——燃烧速度 当燃油、空气等条件一定时，控制油的燃烧过程主要控制雾化和混合 过程。
油滴的平均直径小、分布好、有利于蒸发、也有利于形成良好的浓度 场
思考1：
液体燃料的雾化燃烧的具体过程？
液体燃料的物理与化学变化过程
液体燃料喷射
液体燃料破碎
连续大体积液体
火焰
液体燃料蒸发 液滴
气态燃料化学反应
燃油液滴燃烧过程
气体团
思考2：
液体燃料燃烧的主要影响因素？
液态燃油的雾化 液态燃油的蒸发 气态燃油与氧化剂的混合 燃烧过程的化学反应动力学
油机、燃气轮机等) 。 重油和渣油是石油炼制过程中的 残余物，粘度大、杂质多，常温
为固态，先预热，雾化难，
油雾边缘易混合中心难混合通过喷 嘴使油雾化，油的颗粒不均匀， 从几 到500 。大颗粒容易产 生大的烟粒与焦粒。油颗粒燃烬时
间与颗粒直径平方成正比。
雾化装置复杂，用于工业窑炉和锅炉等固定式燃烧设备
讨论点4：关于液雾燃烧模型建立的推演建立过程及当 前存在的不足分析与改进思路。
6. 关于作业与课题讨论内容的思考
算例练习：
表面波失稳案例测试：1）理论解析解的特征分析；2）数 值解对解析解的近似求解；
基于CFD的液雾燃烧算例计算测试与讨论。
内能的利用知识点总结
第十四章 内能的利用知识点总结第1节 热机一、内能的取得： 通过燃料的燃烧，将燃料内部的化学能转化为内能。
二、内能的利用：一、直接加热物体（如烧饭烧菜）；二、利用内能做功（如各类热机） 三、热机的种类：蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机热机的工作原理：燃料燃烧将化学能转化为内能，又通过做功将内能转化为机械能 四、内燃机的含义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机内燃机的分类：汽油机、柴油机 五、汽油机一、一个冲程:活塞由汽缸的一端运动到另一端的进程多数内燃机都是由吸气、紧缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证持续工作的 二、汽油机的构造及工作原理： （1）构造： （2）工作原理：（3）能量的转化：紧缩冲程：活塞对混合物做功，活塞的机械能转化为混合物的内能；做功冲程：高温高压气体对活塞做功，气体的内能转化为活塞的机械能；（4）动力的取得:只在做功冲程取得动力，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成 3、汽油机和柴油机的点燃方式的区别：汽油机（点燃式）：在紧缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
柴油机（压燃式）：在紧缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油碰到热空气当即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
1、 汽油机和柴油机的相同点：（1） ．大体构造和要紧部件的作用相似。
（2） ．每一个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、紧缩冲程、做功冲程、排气冲程。
（3） ．四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
（4） ．一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。
第2节 热机的效率一、燃料的热值吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸（1）表示：不同燃料在燃烧时将化学能转变成内能的本领大小（2）概念：单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值（3）热值的符号：q（3）单位：焦/千克，符号为J / ㎏（4）意义：汽油的热值是4.6×107J/kg，其意义是1 kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J（5）注意：燃料的热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧状况等无关。
液体燃料的蒸发与燃烧
由η 的一些定义（以及由 Le = 1 ⇒ ρ g Dg = ρ gα g ）就能得出：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：
•
ms = ρ g Dg (dη dr) s,g η = ηs （亦即T = Ts；Yf = Yf ,s ）
其中 Ts 、 Y f ,s 未知
算，
•
mtotal = 4πRρ g Dg ln(1 + B) = −ρ L (dVdroplet dt)
180
其中： ρ L 为液体燃料密度。
而V droplet = (4 3)πR 3 = πD 3 6
− ρ L D(dD dt) = 4ρ g Dg ln(1 + B)
或者
dD2 dt = −(8ρ g Dg ρ L ) ln(1 + B)将油滴温度从 T0 加到 Ts 并蒸发所需的总能量
定义：
ηT ≡ cpg (T − T∞ ) / Q
其中： c p 为气相定压比热； T∞ 为环境温度。 g
这样就有：
液体组分守恒方程可以写为：
•
ms = ρg ag (dηT dr)s,g
•
•
m s = Y f ,s ms − ρ g Dg (dY f dr) s,g
Yf ,s = f (Ts ) 的形式。但是，我们需要 Y f ,s 与 Ts 之间的另一个方程来封闭求解。假设油滴表
面处于相平衡状态，调用克拉珀龙方程可以得到它们之间的关系方程，
Pf ,s = Pf ,sat (Ts ) = X f ,s P = Y f ,s (M / M f )P = C1 exp(− h fg RTs )
因为η∞ = 0 ⇒ B = −ηs ，得
燃烧理论与基础 06第六章 液体燃料燃烧
目前，乳化燃烧技术在我国已进入工业应用阶段。 东方锅炉厂于2003年自主开发设计制造了世界上首 台专门燃用奥里乳化油的600MW亚临界自然循环电 站锅炉，已在湛江中粤能源有限公司成功投入商业 运行，目前有两台奥里乳化油锅炉投运。奥里油是 产于委内瑞拉诺科河地带的一种超重原油，常温下 粘度大，流动性差，储存与运输困难。奥里乳化油 是70%左右的奥里超重原油添加30%左右的水，再 加上0.3%~0.5%的表面活性剂，形成的一种水包油 型乳化油。
三、雾化性能参数
一般可用一些特性参数来表征喷嘴的雾化性 能。即雾化气流（或称雾化锥）中液滴群的 雾化细度、雾化气流的扩张角度（雾化角）、 雾化气流的流量密度分布、射程及流量等。 其中雾化细度、雾化角和流量密度分布较常 用。
1、雾化细度
雾化气流中液滴大小各不相同，液滴直径越 小则总表面积越大，蒸发、混合及燃烧速度 也就越快。
2
相对静止环境中液滴完全蒸发所需的时间τ0为：
d 02 0 K
K 8 g ln1 B cp 4qm d 0
称为直径平方－直线定律。
3、强迫气流中液滴蒸发的折算薄膜理论
把液滴周围不规律的边界层折算成理想情况 下的均匀边界层，只是折算的薄膜半径与理 想情况不同。
dm
m d m
i i
i
（2）索太尔平均当量直径dsmd
d smd ni d i3
ni d i2
2、雾化角
喷嘴出口处的燃料细油滴组成雾化锥（见图 6-7），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。
图6-7 雾化锥示意图
图6-8 雾化角
有出口雾化角和条件雾化角之分。 （1）出口雾化角。在喷嘴出口处作雾化锥外边 界的切线，切线的夹角即为出口雾化角α，可 用α或2α表示其大小。
最新人教版初中物理第十四章《内能的利用》知识点大全
知识点1：热值1.概念：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
用符号q表示。
2.单位：固体（液体）燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）；气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。
3.公式：（1）固体（液体）燃料：Q＝qm，Q表示放出的热量，单位是焦耳（J）；q表示热值，单位是焦耳每千克（J/kg）；m表示燃料质量，单位是千克（kg）。
（2）气体燃料：Q＝qV，Q表示放出的热量，单位是焦耳（J）；q表示热值，单位是焦耳每立方米（J/m3）；V表示燃料体积，单位是立方米（m3）。
4.物理意义：表示相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同。
5.补充：（1）热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
举例：(详见课本23页热值表)a.酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
b.煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
（2）热值是燃料本身的一种特性，不是所有物质都具有这一特性，它是反映燃料燃烧过程中所释放热量本来大小的物理量，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。
（3）燃料燃烧的实质是燃料的化学能转化为内能。
（也可以说常常可以通过燃料的燃烧来获得内能。
）知识点2：内能的利用内能的利用方式常见的有两种：1.利用内能来加热：实质是热传递。
2.利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。
举例：热机。
知识点3：热机1.概念：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
2.种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等。
3.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
（1）内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
（2）冲程：内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
6液体燃料的燃烧
空气 重油 燃烧产物
(1)
(2) (3) (4) (5)
液体燃料的蒸发过程
• （1）单个油滴的蒸发
– 分子扩散 – 对流扩散
油滴蒸发ห้องสมุดไป่ตู้间与油滴初始直径的平方成正比
直径越大，蒸发时间越长；因此需要有良好的 雾化质量（粒径尽可能小），来提高蒸发速度 以增强燃烧过程
• 三、加强空气与油雾的混合 • 四、合理的稳焰技术
– 旋流器型稳焰器 – 钝体
• 五、安全可靠的油系统
– 设置过滤装置以过滤杂质
油掺水乳化燃烧技术
• 将一部分水加入油中，或者是油中本来含有较多 的水分，经强烈搅拌，使之成为油水乳状液，然 后经过油烧嘴燃烧
• 水在油中分散成细小的颗粒，油为连续相，水为 散相，形成油包水型
配风器的要求
• （1）必须及时供给适量的根部风（一次风）
– 避免或减少油蒸气在着火前发生热解，从而减少碳黑 的产生
• （2）强烈的前期油气混合
– 促使油蒸气在着火区与空气均匀强烈地混合，以保证 燃料完全燃烧
• （3）大小和位置适当的回流区
– 保证燃料及时着火、加强混合和火焰稳定
• （4）后期混合尽可能强烈
雾化性能指标
射程 雾化角小、雾滴密集的雾化炬，射程较远；雾化角 大和雾化很细的液滴群，射程较短 调节比 保证雾化质量的前提下，在运行压力范围内油喷嘴 的最大质量流量与最小质量流量之比 气耗率 单位时间内雾化介质的质量与喷液质量之比
雾化方法及装置
机械雾化 介质雾化
用油泵提高燃油压力，以 高速从喷嘴喷入燃烧室， 油流受空气阻力而破碎为 油滴群。不需要使用雾化 剂，又称压力式雾化喷嘴