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燃油燒嘴：液體燃料的油霧燃燒過程

添加時間：2017/6/1 9:17:16 瀏覽次數：1459

       油霧就是由許多粒度不等的油滴組成的油滴群，其產生的焦粒的直徑也是不均勻的。重油油霧在燃燒室中的燃燒完全程度，不僅取決于油滴平均直徑，還取決于油滴的*直徑和大顆粒油滴的含量。為了使燃燒完全，需限制油滴平均直徑和*直徑。

液體燃料的油霧燃燒（包括其蒸發）是一個復雜的過程，它不同于單個油滴在無限空間中的蒸發和燃燒，因為此時油霧中各個油滴相互間要發生干擾，特別是當油滴靠得十分近時，尤甚。這種相互影響主要表現在下列二個方面。

（1）相鄰油滴間的同時燃燒使它們之間有著熱量的交換，以致減少了每個燒著油滴的熱量散失。

（2）相鄰油滴間的同時燃燒起到了競相爭奪氧氣的作用，妨礙了氧氣擴散到它們的火焰焰鋒面上。

前一影響的存在可以促進油滴的燃燒，使燃燒所需時間比單滴燃燒為少，但后一影響的存在卻妨礙了油滴的燃燒，使燃燒時間延長，甚至可能引起熄火。

此外，如果油滴之間的統計平均距離很短（即相互靠的很近）。而油滴火焰焰鋒面的半徑較之油滴本省半徑又很大，這樣在燃燒時每個油滴之間可燃混合氣體中進行滴間的氣相燃燒（所謂滴間燃燒）。相反，如果滴間平均距離很大，則著火后各油滴均可保持自己單獨的球狀火焰面，如同單滴燃燒一樣，故稱為滴狀燃燒。一般霧化燃燒的燃燒多數屬于這種情況。

實驗研究表明，在油霧燃燒時，油滴燃燒時間仍遵循著前述的直徑平方一直線規律。不過此時燃燒速度數值k與孤立單滴燃燒油燃燒時有所不同。某些研究表明，此時燃燒速度常數值k稍有增大。

在油滴群燃燒中，經過t時間燃燒后，剩余下未完全燒掉的各不同粒徑油滴的容積百分數，仿照油霧蒸發計算可得出在形式上完全類同于式（8-25）的表達式，但其中蒸發常數k1需換為燃燒度常數k。由式（8-25）所得出的結論同樣可適用于油霧燃燒過程，即霧化均勻度差的油霧，其*初燃燒速度雖高，單燃盡時間卻長；而霧化均勻度好的油霧，雖初始燃燒速度較低，但燃燒過程卻結束的早。所以，不論從縮短蒸發時間或燃燒時間來說，都應要求油霧具有較好的均勻度。

需要指出的是，在上述油霧的蒸發或燃燒計算中，在所考慮的時間范圍內認為每個油滴都具有相同的常數k值，但實際上卻不是這樣簡單，例如在燃燒室的不同空間范圍內，有些油滴尚處于著火前的蒸發狀態，有些處于燃燒狀態，而有些處于滅火后的高溫蒸發狀態。因此就應分別對不同空間進行計算。即使在同一空間里、在所考慮的時間范圍內，不同粒徑的油滴所處的狀態亦不一致，故也不能簡單地同一個k值來計算。

另外，在上述計算中也沒有考慮油霧氣流的射流特性。

液體燃料的油霧燃燒由于其中存在著油滴燃燒的特殊性，因此它的燃燒過程具有如下的一些特點：

（1）在油霧燃燒中，燃燒過程的擴展（即所謂火焰傳播）主要是借助于油滴的不斷著火，燃燒。油滴的著火，如前所述，是由于周圍高溫介質（例如鄰近已燃油滴產生的高溫火焰）所傳遞的熱量，靠油滴本身的蒸發和油氣的擴散來實現，而這些過程（傳熱、蒸發和擴散等）幾乎不受燃燒室中總過量空氣系數變動的影響，因而，在油霧燃燒過程中，其火焰傳播速度（實際上燃燒速度）就不像在均勻可燃混合氣中燃燒時那樣強烈地受到過量空氣系數的影響。這是油霧燃燒過程所具有的一個特點。

油霧燃燒的燃燒速度一般總比均勻混合氣燃燒時為小，這是因為油霧中油滴的燃燒需禁果傳熱、蒸發、擴散和混合等過程，以致所需時間相對較長。

油霧燃燒還有一個顯著的特點，或者說突出的優點，就是具有比較均勻可燃混合氣燃燒更為寬廣的著火界限和穩定的工作范圍，這對燃燒室的工作性能來說具有很實際的意義。它可以在變化較大的工作范圍內進行穩定的燃燒。油霧燃燒所具有較寬廣的著火界限（亦即火焰傳播范圍）與穩定工作范圍，是因為油滴燃燒過程的擴展主要取決于油滴周圍的油/氣比，（即總的空氣系數）雖已超過均勻可燃混合氣可以燃燒的界限，但在局部地區仍會有適合油滴燃燒的油/氣比，它可保證燃燒所需空氣的及時供應和相鄰間油滴的相互傳熱，以促進燃燒，這樣就顯然擴大了油霧燃燒的穩定工作范圍。所以在一些燃燒設備上，如在航空噴氣發動機的燃燒室中常有意識地采用油霧燃燒以擴大其工作范圍。