1、第六章喷嘴及燃油雾化6.1 液体燃料燃烧过程液体燃料燃烧过程6.2 燃油雾化装置燃油雾化装置-喷嘴喷嘴6.3 燃油雾化机理燃油雾化机理 6.1 液体燃料燃烧过程液体燃料燃烧过程 液体燃料燃烧系统1、供油系统 2、供气系统3、燃烧系统 液体燃料燃烧特点1、扩散燃烧 2、非均相燃烧1、雾化2、蒸发3、掺混4、燃烧 6.2 燃油雾化装置喷嘴燃油雾化装置喷嘴 喷雾是通过喷油嘴形成的，雾状油珠越细、表面积喷雾是通过喷油嘴形成的，雾状油珠越细、表面积越大，愈容易蒸发。越大，愈容易蒸发。例如，例如，1kg煤油（比重煤油（比重0.78kg/L）构成一个球体，）构成一个球体，其直径为其直径为135mm，其表面积
2、为，其表面积为0.0571m2，如果把这，如果把这1kg煤油雾化成直径为煤油雾化成直径为30m的油珠群，则其总数将达的油珠群，则其总数将达907亿亿（9.071010）个，这）个，这907亿个亿个油珠的表面积之和为油珠的表面积之和为256.4m2，约等于原来单个球的，约等于原来单个球的4493倍倍。显然，雾化后。显然，雾化后的蒸发将要快得多。的蒸发将要快得多。喷嘴类型直射喷嘴离心喷嘴气动喷嘴旋转喷嘴 一、直射式喷嘴1、结构、结构2、特点：特点：(1)结构简单，尺寸紧凑，安装布置方便(2)雾化角小，雾化质量差(3)多用于加力燃烧室、冲压发动机等.fmfpffpm.2ffpm.3、流量公式流量公式
3、ffcfpFm2二、离心式喷嘴1 1、离心喷嘴的结构和工作过程、离心喷嘴的结构和工作过程2、离心喷嘴理论1.流体为无粘性的理想流体；2.不计喷嘴内部流动的径向分速度；3.喷嘴处于最大流量状态工作。基本假设：1944年前苏联的阿勃拉莫维奇教授提出了离心喷嘴理论：离心喷嘴工作原理计算.2121210222constHupuupinfinfxf离心式喷嘴内理想流体的伯努利方程 根据连续方程，燃油在切向孔内的流动速度为 2inffinrnmu不计粘性时，流体的动量矩守恒，故有 ruRurumRumsinfsinf或由于空气核的存在，燃油在喷嘴出口处的实际流通面积为一圆环形，其值为)(220arrF取轴
4、向长度为1的环形微元体，其质量为 rdrudprdrurrdpff2222或frdrdm2微元体旋转时产生离心力正好与径向压力差相平衡，故有 rdrudprdrurrdpff2222或udurdrconstruRusin.duudpf积分得.212constupf.constux（与r无关）以“空穴率”表示喷孔内空气核的大小，用表示 202202201rrrrraa10rraininxurnru202据连续方程动量矩守恒：asinarRuu220inxinnrruu1120AunrrRuuxinsxa连续方程：A称为离心喷嘴的几何特性参数，表示离心喷嘴几何相似的准则 HpHuuxfaf0222
5、121取进口与燃油和空气核的交界面列如下方程：柏努利方程：ffxHHAu/2/211122为轴向速度系数 fffxfHrHrrum222020202211/1A为流量系数 0112/122A最大流量原理 2/)1(2A232211/1A2/雾化锥角可根据轴向速度和切向速度的大小来确定xuutg/2xmmuutg/2,81111122Atgm2/)(0amrrr喷雾锥角公式：8(1)2(11)marctg只与或A有关，与Pf无关3、离心喷嘴设计计算程序设计程序：1、选定雾化锥角，由此确定几何特性参数A2、确定流量系数3、确定喷嘴的孔径4、确定喷嘴其它尺寸已知条件：供油能力（供油量）、供油温度和压
6、力、燃油物性参数（密度、粘度）三、双油路离心式喷嘴双油路单喷口喷嘴双油路双喷口喷嘴12341234 四 气动喷嘴1.雾化质量高2.排气冒烟少3.贫油熄火范围窄4.可采用特殊的气化剂五、蒸发管式喷嘴特点：特点：蒸发管燃烧室的燃烧效率较高，不冒烟，辐射少，出口温度场较均匀稳定。存在的问题主要是火焰稳定极限较窄，以及高压下工作时，蒸发管壁有过热及烧蚀的危险。六、甩油盘式喷嘴喷嘴类型喷嘴类型优点优点缺点缺点离心喷嘴1.火焰稳定范围宽2.燃油控制反应快3.燃烧室调试时容易修正4.机械上刚固1.燃油分布随供油压力而变化，因而不易控制出口温度分布2.燃烧室在高压下，工作时容易冒烟，热辐射量大3.供油压力变化
7、范围大4.结构复杂，成本高5.低油压时雾化质量差蒸发管1.预混、不易积炭，不易冒烟2.只需要低的供油压力3.燃油分布在很大程度上由气流控制，不受燃油流量限制，出口温度场交易控制4.结构简单，成本低1.火焰稳定范围相当窄2.需要辅助点火系统3.燃油控制反应慢4.设计和调试困难5.工作于高温燃气包围之内，机械上可靠性稍差喷嘴类型喷嘴类型优点优点缺点缺点气动喷嘴1.排气冒烟小2.出口温度分布不敏感，易控制3.不需要高的供油压力4.机械上刚固1.火焰温度范围窄2.雾化质量受气流速度影响显著，低速时，燃烧性能不良直射式喷嘴1.结构及工艺简单2.布局较易3.当相对气流速度超过100m/s，雾化质量尚好4.
8、流动损失小5.火焰稳定范围宽6.油束穿透力强1.雾化质量差2.单个喷嘴散播面窄3.多个喷嘴（或多个孔）供油量不易保证均匀4.需要掺混段长5.容易形成积油，引起爆燃 6.3 燃油雾化机理燃油雾化机理一、燃油雾化现象 燃油雾化现象 燃油雾化现象 燃油雾化过程1.液体由喷嘴流出形成液柱或液膜。液体由喷嘴流出形成液柱或液膜。2.由于液体射流本身的初始湍流以及周围气由于液体射流本身的初始湍流以及周围气体对射流的作用（脉动、摩擦等），使液体对射流的作用（脉动、摩擦等），使液体表面产生波动、褶皱，并最终分离出液体表面产生波动、褶皱，并最终分离出液体碎片或细丝。体碎片或细丝。3.在表面张力的作用下，液体碎片或
9、细丝收在表面张力的作用下，液体碎片或细丝收缩成球形油珠。缩成球形油珠。4.在气动力作用下，大油珠进一步碎裂。在气动力作用下，大油珠进一步碎裂。单液珠在气流中的破碎过程单液珠在气流中的破碎过程液珠破碎条件表面张力气动力表面张力气动力表面张力04df气动力22aavq如果=q，则：802faadv气动力表面张力定义Wedvfaa02韦伯准则数实验中发现：8We10.7：液珠只发生变形而不破碎，10.7We14：液珠开始破碎We14：全部液珠破碎成细小的雾珠，We ，平均直径愈小二、液珠的平均直径二、液珠的平均直径1、按油珠直径求出的平均直径2、按油珠表面积求出的平均直径01Nddi2d1d022N
10、ddi3、按油珠体积求出的平均直径3d3033Nddi4、质量中间直径（MMD）作为平均直径大于或小于这个直径的油珠的质量各占50%5、索太尔（sauter）平均直径（SMD）ds23iisdddsssVVS三、液珠尺寸的分布1、数量积分分布 0/NN2、重量积分分布 0/WW3、液滴数量的微分分布 )(0iddNdN4、液滴重量的微分分布 )(0iddwdw（)(0iddVdV）小于（或大于）给定直径的油珠所具有的质量M占油珠群总质量M0的百分数 直径在范围内的油珠质量所占有的百分数)2()2(iiiiiddddd油珠群几种典型分布 niddMMRexp1063.2%RddiP(psi)ninniidddnddddRexp)(1niddMMR693.0exp10MMDd%5Rddi0均匀指数niiibdaddddNexp)(222expydydR为常数)/ln(SMDdyi影响雾化的主要因素1 燃油及空气参数a 供油压力和液体射流与空气的相对速度 b 空气压力 c 表面张力和粘性 2 2 离心喷嘴参数离心喷嘴参数2incsnrrRA 表现在几何特征参数：表现在几何特征参数：ARccrlinrinusinRumuUxufm空心涡加大油膜薄雾化好摩擦损失sinRuQUESTION?43
