燃烧学(8)
【2017年整理】燃烧学复习重点
第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧？2、浓度和化学反应速度正确的表达方法？化学反应速度如何计量？3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应？4、质量作用定律的适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？7、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率？9、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律？10、什么是活化能？什么是活化分子？它们在燃烧过程中的作用？11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热（吸热）之间的关系。
12、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合编程技术，绘制氢原子浓度随时间变化的图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论：分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应？如何防止烃类燃烧析碳？16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量？19、试用本章的知识解释，从燃烧学的角度来看，涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？20、过量空气系数（a）与当量比（b）的概念？21、燃烧过程中，有几种NOx的生成机理？第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1．为什么说混合与传质对燃烧过程很重要？2．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？3．什么是“三传”？分子传输定律是怎样表述的？它们的表达式如何？（牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律）4．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？5．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数，以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
《燃烧学讲义》课件
未来燃烧技术的发展趋势与挑战
发展趋势
未来燃烧技术的发展趋势包括进一步提高燃烧效率、 降低污染物排放、实现可再生能源的利用和智能化控 制等。
挑战
未来燃烧技术的发展面临诸多挑战，如技术瓶颈、经 济成本、政策法规和环保要求等。需要加强科技创新 和政策引导，推动燃烧技术的可持续发展。
感谢您的观看
THANKS
03
燃料电池可应用于汽车、船舶、航空航天、电力系统和备用电
源等领域。
生物质能燃烧技术及应用
生物质燃烧技术
生物质燃烧技术是将生物质转化为热能和电能的一种方式，具有高 效、环保、可再生的特点。
生物质燃烧设备
生物质燃烧设备包括生物质锅炉、生物质焚烧炉和生物质热电机组 等。
生物质燃烧应用
生物质燃烧可用于供热、发电和工业生产等领域，是实现可再生能源 利用的重要途径之一。
02
燃烧的基本原理
燃烧化学反应机理
01
燃烧化学反应机理是研究燃烧过 程中化学反应如何进行的机制。 它涉及到反应物分子间的相互作 用以及反应过程中的能量变化。
02
燃烧化学反应机理对于理解燃烧 过程、优化燃烧效率和减少污染 物排放具有重要意义。
燃烧反应动力学
燃烧反应动力学是研究燃烧过程中化 学反应速率以及影响反应速率的各种 因素的科学。
通过燃烧反应动力学的研究，可以了 解燃烧反应的快慢程度，进而优化燃 烧条件，提高燃烧效率。
燃烧热力学
燃烧热力学主要研究燃烧过程中能量的转化和物质的变化。 它涉及到燃烧过程中能量的释放、转移和利用。
燃烧热力学对于能源利用、环境保护和可持续发展具有重要 意义。
燃烧过程中的物质传递与热力学
燃烧过程中的物质传递与热力学涉及 到燃烧过程中物质和能量的传递与转 化过程。
8-液滴蒸发与燃烧
Bq
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c pg (T Tboil ) h fg
,
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• 有：
m
4k g rs c pg
ln(Bq 1)
• 参数是一个无量纲参数B ，就像雷诺数一 样，在燃料学里有着很重要的意义，经常 出现在这一领域的文献中。有时它被称为 Spalding数，或简单称做输送数， B 。
• 接下来我们要在前面的研究基础上扩展，对 液滴周围的球对称扩散火焰进行研究。开始， 我们仍然保留静止环境及球对称的假设，但 随后我们还要看看如果考虑由于火焰产生的 自然对流或强制对流导致燃烧的加强；球对 称的结果要作怎样的调整。我们还会去掉液 滴处于沸点这一限制。
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假设
• • • 下面的假设会大大简化液滴燃烧模型，但 仍然保留着必要的物理特征而且和实验结 果符合得很好。 1、被球对称火焰包围着的燃烧液滴，存 在于静止、无限的介质中。没有其它液滴 的影响，也不考虑对流的影响。 2、和我们前面的分析一样，燃烧过程是 准稳态的。
8 液滴的蒸发与燃烧
总述
• • • • 球形液滴的蒸发与燃烧 系统简单，便于分析物理现象之间的联系。 可以得到封闭的解析解。 研究液滴尺寸和环境条件对液滴蒸发或燃烧时间 的影响。 • 液滴气化速度和液滴寿命很重要。
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内容
• • • • • • • • •
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概述 一些应用 液滴蒸发的简单模型 液滴燃烧的简单模型 总结和求解 扩展到对流环境 其它因素 一维气化控制燃烧 总结
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• 这要比考虑液滴短暂加热过程要相对容易 一些，而后者会出现在液滴燃烧分析中。 表面能量平衡可写成：
《燃烧学》课件
焰 折火焰表面理论 ”。
传 播
容积燃烧理论：萨默菲尔德和谢京科夫建立。将
理 湍流火焰的前沿看成燃烧反应区。又称为“微扩
பைடு நூலகம்
论 散理论”。
湍流火焰现象分类
湍流火焰
小尺度湍流火焰 （ l l ）
大尺度湍流火焰 （ l l ）
大尺度弱湍流火焰 （ u Sl ）
大尺度强湍流火焰 （ u Sl ）
小尺度湍流火焰
即:
St
Sl
Ft Fl
只要求出
Ft Fl
即可求出
St
谢尔金 : 假设湍流火焰表面是由无 数锥形组成。
St Sl
4d Ft 2
Fl
h2d2 2
l2
1 h 2 d/2
d l
hutul/Sl
h /r 2 u l/S l/l2 u /S l2
故： St Sl 1ku/Sl2
火焰前沿面积的计算：用锥体面积表示有一定的误差，最近开始应用分 形几何学的方法 。
示，也称为层流燃烧速度 ( laminar burning
velocity) ，用Sl表示。
——大小取决于反应速度、热量和活性中心的传
递速度。
数学表达式
Bussen 燃烧 嘴火焰
Un Ucos Sl Ucos
U—未燃混合气局部流速
静止坐标下的预混合气火焰传播速度分析
us——混合气流速 up——火焰面的移动速度 u0——火焰面相对未燃混合气的移动速度
基本方程：
连续方程 ： 能量方程： 组分扩散方程： 状态方程：
u u S l c o n st （4-11）
uCpddT xddxddT xWQ （4-12）
uddC xi ddxDddC xi W
燃烧学第八章
要求：掌握化学动力学基本概念（反应速 率、基元反应、反应级数、活化能、链锁 反应等、动力燃烧、扩散燃烧） 掌握基本定律:（阿累尼乌斯定律、质量 作用定律）
• 燃烧过程 –从可燃分子与氧化剂分子混合（扩散）到燃烧反应完成 的整个过程 • 燃烧过程所需总时间
τ = τ 混 +τ热 +τ 化
–τ混 可燃分子与氧化剂分子按一定浓度相混合（扩散） 达到分子间接触所需要的时间； –τ热 混合后的可燃混合物为达到开始燃烧反应的温度所 需的加热时间； –τ化 完成化学反应所需的时间。
对于基元反应，反应级数可以直接通过化学反应当量系数之和 确定：即各反应物浓度的方次之和称为反应级数 n 。 当反应速度只与反应物浓度一次方成正比时， n=1，（a1＋a2 ＝1）称为一级反应，ω=k1C （a1＋a2＝2） n=2，称为二级反应； ω =k2C2 （a1＋a2＝3） n=3，称为三级反应；ω=k3C3 以上k1、k2和k3称为反应速度常数 注意：上述三个反应速度反应常数的量纲各不相同。
复杂反应：需要经过中间反应步骤才能完成的 反应。确定复杂反应的反应速度时，必须寻求 诸基元反应中那个反应速度最慢的基元反应， 其反应速度就是整个复杂反应的速度，我们称 这个基元反应为复杂反应中的控制反应。
化学平衡
化学平衡是动态平衡，反应物与产物的浓度均不变， 但反应没有停止 化学平衡常数： kf,kr 取决于反应温度、压力及反应物的物理化学性质
化学平衡是研究化学反应是否会不断进行，研究化学 反应的方向和限度问题 化学平衡常数，又称为浓度平衡常数 化学平衡常数与温度、压力有关，在平衡体系中，外 界因素（温度、压力和成分）的扰动，引起化学平衡 发生变化，化学平衡变化的方向总是指向反抗这一扰 动的方向，这一规则称为吕·查德里反抗规则
【清华大学 燃烧学】燃烧理论_8层流预混火焰
燃烧室外壳
34 VP130(98)-023
Titan 130 可调机构阀和喷嘴
Vane Swirler for Practical LSBs
• Angled vanes to induce swirling motion in annulus
• Center channel allows some premixture to bypass swirl annulus
• Screen balances pressure drops between swirl and center flows
• Freely propagating premixed turbulent flame • Unattached and lifted flame • Flame stabilization does not rely on flow
recirculation • Stable under very rich to ultra lean conditions • High turn-down exceeding 50:1 • Emissions not highly sensitive to degree of
– Straight or curved vane with angles 37o < a < 45o
– Ratio of mass flow rates through center channel and swirl annulus 0.3 < m < 0.5
Unique Features of LSB Can Overcome Limitations of Premixed Combustion
2020/11/21 Saturday
燃烧学导论概念与应用第八章习题
8.5 Solution: The flame front assumes an angle with the flow direction such that the velocity profile normal to the flame front equals the flame speed. S L = Vu sinα , where Vu is the unburned gas velocity. For the angle to be constant, Vu must be Constant, assuming SL is constant. Therefore, the velocity at the tube exit must have a uniform, or tophat profile. Comments: Note that Vu must be greater than SL to have a conical flame shape. If Vu=SL, the flame would be flat. And if Vu<SL, the flame could not be maintained at the tube exit and would be flashback if the tube diameter were greater than the quenching diameter. 8.6 GIVEN: ve=75cm/s of C3H8-air mixture, S L ,C3 H 8 = 35cm / s FIND: Flame cone angle ASSUMPTIONS: Uniform velocity profile at nozzle exit SOLUTION: With reference to Fig.8.3b, We write Vu=Ve and Vu,n=SL -1 -1 -1 So, α=sin (SL/ve)= sin (35/75)= sin (0.466) Finally, α=27.8℃ COMMENTS: The fundamental concept in determining the flame cone angle is that the velocity of the unburned mixture entering normal to the flame must equal the laminar flame speed. 8.7 Approach: Using the following schematic, determine the slope dz/dr and integrate to determine the flame shape.
燃烧学
第一讲重点：燃烧条件、及燃烧空气量的计算。
绪论燃烧学是研究燃烧的发生、发展和熄灭过程的学科。
一．燃烧学的研究内容燃烧的本质；着火机理、熄火机理；气、液、固体可燃物燃烧特性；燃烧技术（工程燃烧学）；防灭火技术（消防燃烧学）。
二．燃烧学学习的目的和意义2.1 火的作用火被人类掌握和使用以后，为人类的进步和社会的发展作出了巨大贡献。
2.2火的危害火一旦失去控制，造成对国民经济的损失，同时，火灾还对环境和生态系统造成不同程度的破坏。
火灾还对社会带来不安定因素。
火灾指的是在时间和空间上失去控制的一种灾害性燃烧现象，包括森林、建筑、油类等火灾以及可燃气和粉尘爆炸。
火灾发生的必要条件：可燃物、空气和火源同时存在。
按火灾损失严重程度可分为特大火灾、重大火灾和一般火灾三类。
下面是几个典型火灾案例。
1998年1月3日，吉林省通化市东珠宾馆发生火灾。
1999年10月30日，韩国仁川市一幢4层楼的地下卡拉OK厅发生火灾，有57人被烧死，71人被烧伤。
2000年12月25日，洛阳东都商厦火灾。
2002年6月16日，位于海淀区学院路20号的“蓝极速”网吧发生火灾。
火灾烟气的组成：（1）气相燃烧产物；（2）未完全燃烧的液固相分解物和冷凝物微小颗粒；（3）未燃的可燃蒸汽和卷吸混入的大量空气。
火灾烟气中含有众多的有毒有害成分、腐蚀性成分和颗粒物等，加之火灾环境高温、缺氧，导致火灾中很多人因烟气窒息和中毒而死亡。
2.3目的和意义学习研究各种可燃物的着火条件――――防火学习研究物质爆炸规律―――预防爆炸学习研究燃烧、蔓延规律、熄灭―――灭火，减少损失学习研究燃烧烟气特性――――防排烟，减少人员伤亡三、火灾防治措施火灾防治措施有：建立消防队伍和机构、研制各种防灭火设备、制定相关防灭火法规、研究火灾机理和规律及调动社会各界力量投入防灭火。
四、燃烧学的研究对象和方法4．1燃烧学的研究对象燃烧学的主要研究方面：1、燃烧理论的研究。
2、燃烧技术的研究。
燃烧学课件
表3-4某些常见可燃物在空气中的自燃点
物质名称 氢气 一氧化碳 硫化氢 自 燃 点 (℃) 物质名称 400 610 260 二硫化碳 乙醚 汽油 自 燃 点 物质名称 (℃) 黄磷 90 160 530-685 麦芽 赛璐珞 自 燃 点 ( ℃) 30 200 180
乙炔
305
煤油
210
木 粉 （ 沉 积 260 状）
2．闪点是可燃性液体分类的依据 易燃液体：闪点≤61℃的可燃性液体。 可燃液体：闪点>61℃的可燃性液体。 易燃液体按其闪点的高低分为以下三项： ① 低闪点液体：闪点﹤一18℃； ② 中闪点液体：一18℃≤闪点﹤23℃； ③ 高闪点液体：23℃≤闪点≤61℃； 3、根据闪点确定灭火剂的供给强度 灭火剂供给强度，指每秒钟每平方米面积上供给 灭火剂的数量，泡沫液用L· S-1· m-2所示。
燃烧学
一、燃烧的概念
燃烧——可燃物与氧化剂作用发生的放热反 应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。 燃烧具有三个特征，即化学反应、放热和发 光。通电的电炉和灯泡虽有发光和放热现象， 但没有进行化学反应，只是进行了能量的转 化，故不是燃烧；生石灰遇水发生了化学反 应，并且放出大量的热，但它没有发光现象， 它也不是燃烧。这些现象虽不是燃烧，但在 一定条件下，可作为着火源引起燃烧或引发 火灾。
二、燃烧的基本条件
任何物质发生燃烧，必须具备以下三个必要条件， 即可燃物、氧化剂和温度(引火源)。人们总是用 燃烧三角形来表示燃烧的三个必要条件(见图3— 1)。只有在上述三个条件同时具备的情况下可燃 物质才能发生燃烧，三个条件无论缺少哪一个， 燃烧都不能发生。
进一步研究表明，用燃烧三角形来表示无焰燃烧 的基本条件是非常确切的。而对有焰燃烧，因燃 烧过程中存在未受抑制的游离基(自由基)作中间 体，因而燃烧三角形需增加一个坐标，形成燃烧 四面体(见图3—2)。自由基是一种高度活泼的化 学基团，能与其他的自由基和分子起反应，从而 使燃烧按链式反应的形式扩展。因此，有焰燃烧 的发生需要四个必要条件，即可燃物、氧化剂、 温度和未受抑制的链式反应。
燃烧学
1.燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光或发烟的现象。
2.爆炸是指在极短的时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化。
3.可燃物—还原剂;助燃物—氧化剂；点火源4.防火方法：控制可燃物；隔绝空气；消除点火源灭火方法：隔离法；窒息法；冷却法；抑制法着火分类：化学自燃，热自燃，点燃（强迫着火）对于气体：Cp大于Cv，对于固体和液体： Cp=Cv自燃：可燃物在无外部火源作用下，因受热或自身发热并蓄热而发生的燃烧的现象。
点燃引燃：可燃物局部受到火花、炽热物体等高温热源的强加热作用而着火，然后依靠燃烧波传播到真个可燃烧中。
谢苗诺夫自燃理论：某一反应体系在初始条件下，进行缓慢的氧化还原反应，反应产生的热量，同时向环境散热，当产生的热量大于散热时，体系的温度升高，化学反应速度加快，产生更多的热量，反应体系的温度进一步升高，直至着火燃烧。
着火的临界条件：放散热曲线相切于C点。
Fk自然体系能否着火，取决于体系能否得到稳态温度分布异同点谢：对于比渥数Bi较小的堆积固体物质，可认为物体内部温度大致相等。
不适用于比渥数Bi大的固体。
卡：适用于比渥数Bi大的固体（物质内部温度分布的不均匀性）以体系最终是否能得到稳态温度分布作为自燃着火的判断准则，这也是着火条件。
链式反应理论：链链锁反应理论认为，反应的自动加速不一定要靠热量的积累，也可以通过链锁反应逐渐积累自由基的方法使得反应自动加速，直至着火。
系统中自由基数目能否发生积累是链锁反应的关键，是反应过程中自由基增长因素与消毁因素相互作用的结果。
链锁反应一般由三个步骤组成：链引发、链传递、链终止链式反应对爆炸极限（“着火半岛”现象）的解释：保持系统温度不变而降低压力，P点则向下垂直移动，由于压力较低、自由基扩散速度加快，自由基器壁消毁速度加快，当压力下降到某一数值后f<g fai>0(第一极限)。
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雾化细度的选择
雾化细度越好，雾化质量越好 雾化细度并非越小越好
易被气流带走 造成局部燃料浓度过高或过小，造成燃烧不稳
32
雾化均匀度
衡量雾化后液滴之间的尺寸差异 雾化均匀度指标：均匀性指数n
罗森-兰姆分布：Yd=exp[-(d/dm)n] dm：对应d/dm=1 机械雾化器：n=1~4 求导以后得到粒度分布
24
流量系数和雾化角
机械雾化器
简单离心式
在通常压力下具有较好的雾化质量 能耗低，运行经济性好 结构简单，制造、安装、维护保养方便 自动控制简单 负荷降低时雾化质量恶化：油压降低 负荷调节范围小：
可调离心式
25
简单离心式喷嘴流量计算
1944年阿勃拉莫维奇对离心喷嘴的流量 系数和雾化角计算进行了求解
57
滴状燃烧：
油雾燃烧
实验发现，油雾燃烧过程中，油滴燃尽仍旧 服从直径平方-直线规律，但燃烧速度常数约 增加40% 其他研究发现，燃烧速度常数与压力有关
d02-d2=-f(p)Kcτ f(p)<1
油雾燃烧速度与滴群蒸发速度求解相似，但 需将蒸发速度常数改成燃烧速度常数
58
油雾燃烧中速度常数的增加
d0 2 K
44
实际应用中液滴蒸发时间修正
实际应用中，液滴与环境气流之间存在 相对速度，蒸发速度将加快，需要对蒸 发时间进行修正 蒸发常数：
K1’=K1(1+a1ScsRen) Sc：ν/D a1=0.3;s=1/3;n=1/2
45
液滴蒸发速度示意图
46
滴群蒸发
滴群中液滴分布满足Rossin-Rammler分布： Yd=exp(-(d/dm)n)
41
液滴蒸发基本方程与求解
d 2 dT . dT 4 r mc p dr dr dr
42
几点结论
液滴蒸发只与周围介质温度、油滴与介 质的物理性质、液滴尺寸有关 可得到某尺寸液滴完全蒸发所需时间
43
液滴蒸发时间
d02 d 2 K s c p 8 ln 1 T Ts l s c p 8 ln 1 T Ts l K cp f c p f d02 d 2
1
.
火焰面位置：
m
mO2
.
4 DO2 Co 2, r1 m r1
.
m
4 DO2 Co 2,
55
.
燃烧速度与液滴直径变化规律
液滴燃烧速度：
燃烧速度=蒸发速度
直径变化规律：d02-d2=Kcτ 燃尽时间：τ=d02/Kc 实际燃烧速度常数：
Kc’=Kc(1+0.3Sc1/3Re1/2)
主要影响
越过空气流强湍流区，混合状况恶化，不完全燃烧增加 直接接触炉膛壁面，造成结焦
雾化角影响火焰形状
31
雾化细度
雾化细度指标
质量中间平均直径d50：Σmd>d50=Σmd<d50
面积平均直径dSMD（索太尔平均直径）
实验表明：dmax=2d50
根据测量得到的所有油滴的表面积和体积，假定所有油滴直径 相同时对应的直径
高分子量部分裂解成轻质燃料和含碳残渣
实例：
汽油机：汽油在汽化器中蒸发并与空气混合，然后送入发 动机燃烧室中燃烧，本质属于预混气体燃烧 柴油机、喷气发动机和窑炉中液体燃料燃烧：雾化成液滴， 然后边混合边燃烧，属于扩散燃烧
3
液面燃烧
4
液面燃烧速度影响因素
达到稳定状态时：
液滴蒸发速度=燃烧速度 m=βS(Cs-C)
56
油雾燃烧
油雾燃烧的特点：
油雾燃烧不同于单滴燃烧：油滴之间的燃烧相互干扰
燃烧的油滴之间相互传热，使散热量减少，促进燃烧 燃烧的油滴之间竞争氧气，抑制燃烧
油雾燃烧理论
滴间燃烧：
滴间距离Δ较小&r1较大 燃烧发生在油滴之间的可燃混合气中 滴间距离较大：Δ=(15~20)d0 液滴具有自己单独的火焰面 实际液雾燃烧多为滴状燃烧
单滴燃烧过程：
单滴燃烧示意图
51
无相对运动液滴燃烧示意图
52
无相对运动单滴燃烧特点
距离液滴表面一定距离处形成球形火焰 面 火焰面将氧气和油气分开 燃烧速度取决于液滴蒸发速度 液滴燃烧过程中，直径减小，蒸发面积 减小，火焰面不断向液滴靠近 火焰面对液滴加热，由于缺氧会导致析 炭、发光行为发生
vθrn=constant：n=0.0~1.0 实验确定流量系数
30
简单离心式喷嘴雾化角
概念与确定
根据油流出口轴向速度和切向速度确定
tgα=vθ/vx 平均雾化角： tgαm=vθ,m/vx
实验测定：通常在距喷口200mm位置处进行测量
雾化角过小，燃料液滴在炉膛充满度降低，局部出现燃烧 不良，形成不完全燃烧 雾化角过大：
dr
传热量有两个作用：液滴温升 q mf c f Tf mh +液滴蒸发 稳态条件下：
.
.
液滴温度不变：dTf/dτ=0q mh 外界传热全部用于液滴蒸发：
39
.
.
液滴蒸发与燃烧模型
40
液滴蒸发分析
主要假设：
油滴为球形颗粒，距离颗粒一段距离r1内 为高温表面所包围 蒸发过程为稳态过程 液滴与周围环境无相对运动，只有斯蒂芬 流引起的沿球体径向的一维流动 燃油蒸汽和周围气体为理想气体 不考虑辐射换热和离解
59
油雾燃烧特点
液滴均匀性越好，燃烧速度越高 燃烧室中的液滴可能处于燃烧、熄火、蒸发 状态，采用相同的燃烧速度常数计算燃烧速 度存在误差 过量空气系数对油雾燃烧速度影响较小：油 雾燃烧速度受到传热、蒸发、扩散等因素影 响，而这些因素与α无关 油雾燃烧速度小于预混可燃气燃烧速度： 油雾燃烧着火界限和稳定工作范围增加：油 雾燃烧速度与局部过量空气系数有关，即使 出现局部熄火，其他油滴燃烧放热仍会促进 其燃烧
第七章 液体燃料燃烧
1
液体燃料的燃烧特点
液体燃料燃烧为扩散燃烧
燃料与氧化剂的混合时间远大于反应动力 学时间
液体燃烧过程：蒸发+混合+燃烧
2
液体燃料的燃烧过程
液体燃料燃烧过程：
蒸发：燃油蒸发温度低于着火温度 燃油蒸汽均相扩散燃烧
与气体燃料燃烧相比：增加了蒸发过程
蒸发过程：
轻质液体燃料：物理过程 重质液体燃料：化学过程：
Q2：回油调节阀确定 油压基本不变：旋涡室旋转强度基本不变 负荷调节范围：Gmax/Gmin=40~50
16
中间回油式雾化器
17
转杯式
18
介质雾化器：高压介质雾化
雾化介质：
蒸汽：0.3～1.2MPa 空气：0.3～0.6MPa
种类：内混式、外混式 特点：
说明：
积分上式可得到未蒸发液滴的体积 积分需要确定dm，n随时间的变化关系 实验表明，当3<n<4， dm，n基本不随时间变化
47
液滴群蒸发与时间的变化关系
•液滴均匀性越差，初始蒸发速度越快，此后蒸发时间却变慢 •滴群分布越均匀，初始蒸发速度较小，但此后蒸发完全速度越快
48
液体燃烧
雾化燃烧
1mm液滴燃尽时间1s 100μm0.01s 50μm0.0025s
6
液体燃料的雾化
液体燃料的雾化过程：
液体燃料许多微小液滴的过程 雾化本质：外力与内力相互作用的结果
外力：油压引起的推进力、环境介质的阻力、 重力促使燃油变形 内力：粘性力、表面张力促使油滴维持过程结束
53
单颗油滴燃烧速度计算
基本思路：液滴蒸发速度等于燃烧速度 液滴蒸发并输运到火焰面的油气量为： . cp 4 r r
m cp ln 1 s T Ts r1 rs h
1 s
由环境扩散到火焰面的氧气量为：
mO2 4r DO2
2 .
dCO2 dr
4DO2
CO2 ,r1 CO2 , 1 1 r 1
4DO2 r1CO2 ,
54
火焰面位置r1的确定
火焰面位置处油气与氧气输运量满足化 学方程式 无限快反应假设 化学反应方程式：
（1g）Oil-Gas+(βg)O2→[(1+β) g]P
平衡温度 蒸发速度=扩散速度
38
油气扩散
在稳态蒸发条件下： dm dp p D F u F 油气总扩散量包括分子扩散和斯蒂芬流 m d dr RT
. v v p v
dq dT 环境介质对液滴的传热量为： F mc p T Ts q