液体燃料的蒸发与燃烧

6液体燃料的燃烧6.1液体燃料的燃烧原理✧液体燃料的燃烧方式：主要为扩散燃烧✧液体燃料的燃烧过程：先蒸发气化为油蒸汽，进而进行均相燃烧。

（1、雾化2、蒸发3、掺混4、燃烧）✧液体燃料燃烧特点：1、扩散燃烧2、非均相燃烧✧液体燃料与气体燃料的不同点：液体燃料在与空气混合之前存在着蒸发气化过程✧液体燃料在在着火燃烧前发生蒸发与气化的特点，可将其燃烧分为，液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧、雾化燃烧。

✧燃油雾化燃烧：油的雾化油滴的蒸发油滴的燃烧过程✧雾化燃烧：用雾化器将燃油分裂成许多微小而分散的油滴，以增加燃油单位质量的表面积，使其能和周围空间的氧化剂更好地进行混合，在空间达到迅速和完全的燃烧。

✧雾化的方法可分为机械式雾化和介质式雾化。

✧液体燃料雾化的目的（为什么用雾化、为什么说雾化过程是液体燃料燃烧的关键）：（P185）✧雾化性能及质量的评定主要指标：（P185）✧雾化过程的几个阶段：（P185）✧雾化角等概念（P186-P191好好看看）✧常用雾化方式及装置：①机械雾化、介质雾化、混合式雾化、组合式雾化。

②✧配风器的作用（任务）：P195✧配风原理及配风器应该满足的要求：P196-P197✧合理的稳焰技术：P203✧对于重油燃料，燃烧器应？P204✧加强液体燃料的燃烧方法：P201（1）加强雾化，减小油滴直径，选用合适的雾化器；（2）增加空气与油滴的相对速度。

相对速度越大，越有利于燃料和空气之间的扩散、混合，加强燃烧；（3）及时、适量供风及时供风，避免高温、缺氧造成燃料热分解；适量供风，提高燃烧效率。

（4）供风原则少量一次风送入火焰根部，在着火前与燃料混合，防止油在高温下热分解；保证后期混合，提高风速，使射流衰减变慢；在着火区制造适当的回流区，保证着火；燃烧中保证油雾与空气强烈混合，气流雾化角与油雾扩散角相适应。

燃气蒸发器的基本原理
燃气蒸发器是一种用于将液态燃料转变为燃气形式的装置。

它的基本原理是通过提供热量使燃料从液态转变为气态。

燃气蒸发器通常由以下几个主要部分组成：
1. 液体燃料进入：液态燃料通过管道或喷嘴进入蒸发器。

2. 热源：燃气蒸发器需要一个热源，通常是来自发动机冷却系统的冷却液或者电加热元件。

热源提供所需的热量以使燃料蒸发。

3. 蒸发室：液态燃料进入蒸发室，在这里受到热源的热量作用下，燃料开始蒸发并转变为气态。

4. 气体燃料输出：蒸发后的燃气通过管道或喷嘴输出，用于供给燃烧系统，如发动机或燃气炉。

在燃气蒸发器中，液态燃料通过加热转变为气态燃料，这样做的目的是为了方便储存、输送和燃烧。

通过蒸发器，液态燃料可以更加高效地转化为可燃燃气，以满足不同设备和系统的能源需求。

液体燃料的燃烧方法液体燃料燃烧时，一般不发生液相反应，它通常是蒸发成为燃料的蒸气，然后蒸气和氧气发生反应而实现燃烧。

因此，根据蒸发方法不同而有如下的燃烧方式：（1）液面燃烧液面燃烧是一种依靠热辐射和热对流原理从附近火焰传热到液面，使液体燃料蒸发，然后在液面的上部进行扩散式燃烧，如煤油的釜式燃烧图5-28就属此种方式。

图5-28 釜式燃烧图5-29 灯芯燃烧(2)灯芯燃烧灯芯燃烧是一种依靠灯芯将燃料从下面的液体燃料贮藏器中吸到灯芯的顶部，并在灯芯的表面蒸发，然后进行扩散式燃烧，如常用的煤油灯燃烧和煤油炉燃烧就属此种燃烧方式(图5-29)。

(3)蒸发燃烧蒸发燃烧是—种利用一部分燃烧热量使液体燃料在蒸发管中受热而蒸发，然后象燃气一样和空气混合进行燃烧的方式。

如燃气轮机的蒸发式燃烧器及加压式燃烧器的燃烧方式就属此类。

图5-30为液体燃料的蒸发燃烧机理示意图。

图5-30 蒸发燃烧(4)喷雾燃烧喷雾燃烧是用喷雾器把液体燃料雾化成无数的直径为几微米至几百微米的微小油滴，然后和空气或氧气混合进行燃烧。

在燃烧过程中，它包含着液体燃料的雾化、喷雾和空气 (或氧气)的混合、油滴的蒸发和燃烧等单元过程所组成。

如柴油发动机和燃油锅炉的燃烧方式就属此类。

图5-31为喷雾燃烧机理示意图。

喷雾燃烧的燃烧工况与燃烧装置大小、所用燃料种类、雾化和混合的方法等有关，通常有以下四种燃烧工况：1)雾化好、油滴小、燃烧用的一次空气量多由于油滴小、蒸发快，而且一开始就有充足的空气量混合进去，故有着和气体燃料预混合燃烧器相类似的燃烧过程。

2)雾化好、一次空气量少仅管油滴的蒸发是快的，但因一次空气量不足，故有着和气体燃料扩散式燃烧相类似的燃烧过程。

3)雾化差、油滴大，一次空气量多由于有充足的空气，整个燃烧过程主要取决于油滴的蒸发速度，而油滴的蒸发快慢除与油滴大小有关外，还取决于液体燃料的种类和特性。

4)雾化差、一次空气量又少此种情况中，油滴的蒸发速度以及从周围的空气的扩散这两个因素同时对燃烧过程起着支配作用。

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西北工业大学
航空发动机燃烧学课程组
《航空发动机燃烧学》
雾化特性参数
CONTENTS
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1雾化细度
2液滴尺寸分部
3雾化锥角
4雾化均匀度
5流量密度分布
6雾化射程
质量中间直径(MMD d
m )
1
•液雾中大于这一直径的所有液滴的总质量恰好等于小于这一直径的所有液滴的总质量；
•MMD越小，真实液雾中的小颗粒所占的比例越大
雾化炬颗粒尺寸分布特性曲线
d m与d32可能存在很大的差别，它
们之间存在一定的关系。

•雾化细度并不是越小越好。

•对于强化燃烧过程，雾化过细，
马上被气流带走，在某一区域形
成过浓的混合物；而在油滴无法
喷射到的地方，混合物的浓度却
很稀。

要求液滴直径在20~200 µm之间，且液滴的中间直径不大于75~100 µm
液滴的尺寸分布。

第5章可燃液体的燃烧5.1液体燃料的燃烧特点目前，液体燃料的主体是石油制品，因此讨论液体燃料的燃烧主要涉及燃油的燃烧。

液体燃料的沸点低于其燃点，因此液体燃料的燃烧是先蒸发，生成燃料蒸气，然后与空气相混合，进而发生燃烧。

与气体燃料不同的是，液体燃料在与空气混合前存在蒸发汽化过程。

对于重质液体燃料，还有一个热分解过程，即燃料由于受热而裂解成轻质碳氢化合物和碳黑。

轻质碳氢化合物以气态形态燃烧，而碳黑则以固相燃烧形式燃烧。

根据液体燃料蒸发与汽化的特点，可将其燃烧形式分为液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧和雾化燃烧四种。

液面燃烧是直接在液体燃料表面上发生的燃烧。

若液体燃料容器附近有热源或火源，则在辐射和对流的影响下，液体表面被加热，导致蒸发加快，液面上方的燃料蒸汽增加。

当其与周围的空气形成一定浓度的可燃混合气、并达到着火温度时，便可以发生燃烧。

在液面燃烧过程中，若燃料蒸汽与空气的混合状况不好，将导致燃料严重热分解，其中的重质成分通常并发生燃烧反应，因而冒出大量黑烟，污染严重。

它往往是灾害燃烧的形式，例如油罐火灾、海面浮油火灾等。

在工程燃烧中不宜采用这种燃烧方式。

灯芯燃烧是利用的吸附作用将燃油从容器中吸上来在灯芯表面生成蒸汽然后发生的燃烧。

这种燃烧方式功率小，一般只用于家庭生活或其它小规模的燃烧器，例如煤油炉、煤油灯等。

蒸发燃烧是令液体燃料通过一定的蒸发管道，利用燃烧时所放出的一部分热量（如高温烟气）加热管中的燃料，使其蒸气，然后再像气体燃料那样进行燃烧。

蒸发燃烧适宜于粘度不太大、沸点不太高的轻质液体燃料，在工程燃烧中有一定的应用。

雾化燃烧是利用各种形式的雾化器把液体燃料破碎成许多直径从几微米到几百微米的小液滴，悬浮在空气中边蒸发边燃烧。

由于燃料的蒸发表面积增加了上千倍，因而有利于液体燃料迅速燃烧。

雾化燃烧是液体燃烧工程燃烧的主要方式。

对于不同的液体燃料，应依据其蒸发的难易程度不同的雾化方式。

易蒸发液体燃料的雾化（例如汽油）往往采用“汽化器”来实现。

醇油灶头的燃烧原理
醇油灶头是一种使用醇类液体燃料进行燃烧的灶具。

其燃烧原理如下：
1. 醇类液体燃料（如乙醇、甲醇等）加入到燃烧器中，通常在燃烧器底部设有一个供液口，可以通过注入或倒入的方式添加燃料。

2. 在燃烧器内部，通常有一个燃烧腔室，用于容纳燃料。

在燃烧腔室内部，通常还安装有一个燃烧器头，类似于火焰喷嘴，用于控制燃料的喷出。

3. 当点燃醇类液体燃料时，首先需要将燃料蒸发成为可燃气体。

这一过程通常通过加热燃烧腔室内的燃料实现，例如，可以使用点火器或火柴引燃燃料。

4. 一旦燃料被点燃，产生的火焰从燃烧器头中喷射出来，并形成一个火焰圈。

5. 火焰圈的形成需要醇类液体燃料和空气的适当比例。

燃料和空气混合后，在火焰圈内发生燃烧反应，产生高温气体和水蒸气。

6. 产生的高温气体和水蒸气释放出大量的热量，使得灶具上的锅具或食物加热。

需要注意的是，醇油灶头在燃烧时会产生火焰和烟雾，因此在使用时需要确保充分通风，并注意防范火灾和中毒的风险。

同时，燃烧产生的废气含有一定的二氧
化碳和一氧化碳等有毒气体，需要及时排出。