液体燃料燃烧原理 油气扩散方向」 热量传递方向 1901 氧气扩散方向 无相对运动的单个油滴燃烧 火焰锋面：油滴周围的球形高温燃烧区，化学反 燃烧产物 火焰前韩 扩散方向 应速度非常快，过量空气系数为1，并将油蒸气和 氧气完全隔开。 祖度曲线 油滴得到火焰面传来的热量使其温度升高并蒸发 气化，在平衡蒸发状态时，油滴温度几乎达到燃 油的沸点，在火焰面上的温度即为燃烧温度，此 袖气浓度曲线周围氧气浓度曲线 处温度最高。 图6-7单个油滴的扩散燃烧 一油滴扩散燃烧速度完全取决于燃油蒸气由油滴表面向火焰面扩散的速度； 一在平衡蒸发状态，燃油蒸气的扩散速度等于蒸发速度，油滴的燃烧速度由 油滴的蒸发速度决定； 一油滴表面温度不可能超过燃油的沸点，且其燃烧过程以先蒸发气化，然后 在气相中扩散燃烧为特点，所以油滴的火焰面不可能位于油滴表面上，而是 位于离开油滴表面一定距离处的气相环境中。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 无相对运动的单个油滴燃烧 火焰锋面：油滴周围的球形高温燃烧区，化学反 应速度非常快，过量空气系数为1，并将油蒸气和 氧气完全隔开。 油滴得到火焰面传来的热量使其温度升高并蒸发 气化，在平衡蒸发状态时，油滴温度几乎达到燃 油的沸点，在火焰面上的温度即为燃烧温度，此 处温度最高。 —油滴扩散燃烧速度完全取决于燃油蒸气由油滴表面向火焰面扩散的速度； —在平衡蒸发状态，燃油蒸气的扩散速度等于蒸发速度，油滴的燃烧速度由 油滴的蒸发速度决定； —油滴表面温度不可能超过燃油的沸点，且其燃烧过程以先蒸发气化，然后 在气相中扩散燃烧为特点，所以油滴的火焰面不可能位于油滴表面上，而是 位于离开油滴表面 位于离开油滴表面 定距离处的气相环境中 一定距离处的气相环境中。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 190 一随着油滴燃烧的进行，油滴颗粒直径减小，若蒸发速度不变，则油滴的表 面积减小，总蒸发量减小，火焰面也要缩小，并更靠近油滴，一直到油滴燃 尽为止。 一油滴表面至火焰面之间没有氧气，油蒸气在该区域中被加热，必然会引起 缺氧热解与裂解，析出碳黑粒子，使火焰呈现发光性，并增加了不完全燃烧 的可能性。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 —随着油滴燃烧的进行，油滴颗粒直径减小，若蒸发速度不变，则油滴的表 面积减小，总蒸发量减小，火焰面也要缩小 火焰面也要缩小，并更靠近油滴，一直到油滴燃 尽为止。 —油滴表面至火焰面之间没有氧气，油蒸气在该区域中被加热，必然会引起 缺氧热解与裂解，析出碳黑粒子，使火焰呈现发光性 使火焰呈现发光性，并增加了不完全燃烧 并增加了不完全燃烧 的可能性。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 1901 G UNN 根据单个油滴的扩散燃烧模型，在没有相对速度条件下，单个油滴从直径山 燃烧到直径为所需时间为： r=6-d ao(d=0) k'一燃烧速度常数； Po2一氧气密度； =8之m+42(-T)+eD。m} Do2一氧分子的扩散系数； B mo2一氧的质量分数； 阝一氧与燃油的化学计数比。 油滴蒸发与燃烧时间都遵循相同的直径平方规律； 油滴燃尽所需时间与油滴初始直径的平方成正比； 液体燃料雾化质量（颗粒度大小）对其燃烧过程具有决定性的影响。 当油滴与空气间有相对速度时，燃烧速度常数： k2'=k(1+0.3Sc33Re5)油滴的燃烧仍遵循直径平方规律。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 根据单个油滴的扩散燃烧模型，在没有相对速度条件下，单个油滴从直径d0 燃烧到直径为d所需时间为： 22 2 0 0 ( 0) dd d d − τ τ = ⇒= = k′—燃烧速度常数； 氧气密度 222 ( 0) ' ' 8 ' { ln[1 ( ) ]} b B p OOO B d k k c D m k TT = ⇒= = = + −+ τ τ λ λ ρ λ β ρO2—氧气密度； DO2—氧分子的扩散系数； B mO2—氧的质量分数； fp f ρλ β c r mO2 氧的质量分数； β—氧与燃油的化学计数比。 油滴蒸发与燃烧时间都遵循相同的直径平方规律； 油滴燃尽所需时间与油滴初始直径的平方成正比； 液体燃料雾化质量（颗粒度大小）对其燃烧过程具有决定性的影响。 当油滴与空气间有相对速度时，燃烧速度常数： 0.33 0.5 2 k k Sc (1 0.3 Re ) ′2 = ′( ) + 油滴的燃烧仍遵循直径平方规律。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 1907 NG UNN 二、油滴群的燃烧过程 (一）油滴群燃烧与单个油滴燃烧差别 (1)相邻油滴同时燃烧使它们之间有热量交换，减少油滴热量损失，使 传递给油滴的总热量增加一可促使油滴群的蒸发与燃烧； (2)相邻油滴同时燃烧，互相竞争氧气，对氧气扩散到火焰锋面有影 响一妨碍油滴群的燃烧，使燃尽时间延长，甚至可能引起局部熄火。 （二)滴间燃烧与滴状燃烧 滴间燃烧：油滴群中油滴之间平均统计距离较小，油滴火焰面半径较之油 滴半径又很大，油气混合物只能在油滴间进行均相燃烧； 滴状燃烧：油滴群中油滴之间的平均统计距离大于油滴直径20倍，着火后 的油滴均可保持自己单独的球状火焰面。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 二、油滴群的燃烧过程 （一）油滴群燃烧与单个油滴燃烧差别 （1）相邻油滴同时燃烧使它们之间有热量交换，减少油滴热量损失，使 传递给油滴的总热量增加—可促使油滴群的蒸发与燃烧； （2）相邻油滴同时燃烧，互相竞争氧气，对氧气扩散到火焰锋面有影 响—妨碍油滴群的燃烧，使燃尽时间延长，甚至可能引起局部熄火。 （二）滴间燃烧与滴状燃烧 滴间燃烧：油滴群中油滴之间平均统计距离较小，油滴火焰面半径较之油 滴半径又很大，油气混合物只能在油滴间进行均相燃烧； 滴状燃烧：油滴群中油滴之间的平均统计距离大于油滴直径20倍，着火后 的油滴均可保持自己单独的球状火焰面。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 1901 VG UNN (三)不同油雾滴群燃烧模型 (1)预蒸发式燃烧 在液体燃料的汽化性很强、雾状油滴群的颗粒度很细、相对速度高和周围 介质温度很高或火焰稳定区间距长等情况下，油滴的蒸发气化速率远高于 氧的扩散速率； 油滴群在进入火焰区前已全部蒸发完毕，燃烧完全在无蒸发的气相区进行； 燃烧情况与气体燃料的燃烧相同，油滴的蒸发对火焰长度的影响不大。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 （三）不同油雾滴群燃烧模型 （1）预蒸发式燃烧 在液体燃料的汽化性很强、雾状油滴群的颗粒度很细、相对速度高和周围 介质温度很高或火焰稳定区间距长等情况下，油滴的蒸发气化速率远高于 氧的扩散速率； 油滴群在进 火焰 前 部蒸发完毕 入火焰区前已全部蒸发完毕，燃烧完 在 蒸发的气相 进行 全在无蒸发的气相区进行； 燃烧情况与气体燃料的燃烧相同，油滴的蒸发对火焰长度的影响不大。 School of Energy and Power Engineering