α
0
α
x
13
1、雾化评价指标
④ 流量密度：单位时间内，
流过垂直于油雾方向的单位面 积上的燃油体积。
3 m q …… r
(m s)
2
14
① 雾化粒度
雾化评价指标
② 雾化油滴均匀性
③ 雾化角： ④ 流量密度：
15
雾化原理
油射流或薄膜由于射流紊流、周围气体的气动力 作用、液体中可能夹杂气体、喷枪的振动及喷嘴 表面不光滑等因素，不可避免地要经受扰动。扰 动使薄膜或射流产生变形，特别是在气动压力和 表面张力作用下，使得表面变形不断加剧，以致 于射流或薄膜产生分裂，形成液滴或不稳定的液 带，液带随之也破裂成液滴。若作用在液滴上的 作用力相当大，足以克服表面张力时，较大的液 滴就会破裂成较小的液滴，这种现象称为“二次 雾化”。
化同时降低油的粘度，故进入喷嘴的燃油粘度越
高时仍能保证雾化质量，采用空气作介质时，空
气压力低，雾化质量较差。
21
22
离心式
– 利用高压泵使油具有很高的压力（ 20~200bar ），并 以一定的角度沿切向方向进入喷嘴的旋转室，或者通 过具有旋转槽的喷嘴芯进入旋转室。 – 油的部分压能转换为动能，液体旋转运动，根据自由 旋涡动量矩守恒定律，旋转速度与旋涡半径成反比， 因此越近轴心，旋转速度越大，静压愈小，结果在喷 嘴中央形成一股压力等于大气压的空气旋流，而液体 则形成使空气芯旋转的环形薄膜从喷嘴喷出，然后液 膜伸长变薄并拉成细丝，最后细丝断裂为小液滴，这 样形成的液雾为空心圆锥形。
32
火焰锋面
O2—C∞
燃烧过程分析
δ
设半径r球面，通过其向内导热 量=油汽化且升温至T所需
dT 4 r qm C p (T T0 ) H dr
2
r1
λ：导热系数常数；T：当地（r）处温度 T0：油滴表面温度（饱和温度） qm：油流量（汽化量） H：单位质量油汽化潜热
4
4 3 1 2
6 5
5
7
1.油滴 2.油蒸汽区 3.燃烧区 4.外部 5.油蒸汽浓度 6.氧气浓度 7.温度
5
限制油滴燃烧的主要因素是与空气的混合 速度，即取决于空气向油滴表面扩散所需 的时间，属扩散燃烧。
物理化学过程：雾化→三传→受热蒸发→着火→燃尽
6
6.2
油的雾化
雾化效果影响了油燃烧的快慢及燃烧质量， 因此油的雾化是其燃烧过程中一个重要因 素。
33
火焰锋面
O2—C∞
对上式在（r0,T0）到（r1,Tr）积分
δ
Tr：锋面火焰温度（燃烧温度）
dT dr 4 qm 2 C p (T T0 ) H r0 r T0
Tr
r1
r1
Cp 4 qm ln 1 (Tr T0 ) 1 1 Cp ( ) H r0 r1
0.15
0.6
F(dp)
f(dp)
0.10
0.4
0.05
0.2
0.00 0 2 4 6 8 10
0.0 0 2 4
dp
dp
6
8
10
10
累积分布又分为筛上分布和筛下分布 dp max 筛上分布 Rd f d d d
p

dp
p
p
筛下分布
Dd p
dp
dp min
f d p d d p
（体面积平均直径）
8
粒度分布的表达形式
– – –
表格形式（离散） 直方图（离散） 函数形式（连续）
9
微分型（频率分布） 积分型（累积分布）
0.25
f d p
dFd p d d p
dp
F d p f d p d d p
0
1.0
R(dp)
0.20
0.8
D(dp)
油压、汽压均不高，入口油压0.7~2.1MPa， 汽压比油压高1MPa左右. 单只雾化器喷油量大，且雾化质量好，出 力约为3000~7000t/h. 调节比大，耗汽量低，一般为 0.07~0.14kg(汽) / kg(油),应用在燃油锅炉 较多。 保养较难,喷口易堵塞。
29
低压空气雾化喷嘴
油压较低,0.03~0.1MPa; 空气流速高,80m/s左右,风压2000~7000Pa;
气化加剧，燃烧强化。
39
对于Re=0时， Nuzl 2
1 1 Nu Re0 对于Re≠0时， ( Re0 ) zl 1 0.3Re 2 Pr 3 ， Nu
Nuzl 2(1 0.3Re Pr ）
1 2
1 3
k Re0
k
Re 0
1.67 （Re 10） ……3.67（Re=100）
19
6.2.2 雾化器
常用的油雾化喷嘴可以简单分为两类：
–机械式雾化器（离心式，旋杯式等） –介质式雾化器（以蒸汽或空气作介质）
① 机械式雾化器
依靠油泵的压力将液体燃料的压力 提高，使以较高的压力喷进燃烧室
20
②介质式雾化器
介质压力越高，破碎的液滴也越细，但消耗的能
量也越多。如用蒸汽做雾化介质，则还可以在雾
0.4
微分 分布 函数
f d p n
d
n 1 p n
d
e
dp d

n
0.3
0.2
n=4 n=3 n=2
积分分 布函n
0.1
F d p e
d n Rd 100 exp ( ) % d Rd：液滴群中，颗粒直径大于d的质量分数
第6 章
6.1 6.2 6.3 6.4
液体燃料的燃烧
油燃烧特点 油的雾化 油滴燃烧过程 油雾炬燃烧
6.5
油燃烧的组织及调风器
1
6.1
雾化
油燃烧特点
燃烧
油燃烧是一个复杂的物理化学过程，由 于油沸点低于其燃点，因此油滴总是先蒸 发成气体，并以气态的方式进行燃烧。
2
包含：雾化、受热蒸发、扩散混合、着火燃烧
(1)
34
火焰锋面
O2—C∞
dC 4 r D qm dr
2
δ
∵在∞：O2浓度C∞
r=r1,C=0
r1
C
dr 4 DdC qm 2 r 0 r1

1 1 4 D(C 0) qm ( ) r1
qm r1 4 DC
(2)
35
联立（1）（2），消掉r1得
17
雾化原理
液膜雾化：离心喷嘴喷出空心锥形液膜具有向外 扩张的惯性，而表面张力克服不了此惯性，于是 液膜继续向外扩张，液膜越来越薄，同时，表面 张力形成的表面位能也越来越高，使液膜越不稳 定。结果表明，液膜破裂成液丝或液带，并在表 面张力作用下继续分裂成液滴；流速较大时，除 了表面张力、惯性力及粘性力起作用外，由于相 对于周围气体的运动速度加大，气动力对液膜的 作用也加大，致使液膜扭曲和起伏形成波纹，再 被甩成细丝，继而形成小滴；流速很大时，液体 离开喷口便立即被雾化。
16
雾化原理
射流雾化：射流的紊流作用在射流表面的气动力 起主要作用，形成短波扰动，引起部分流体不断 从射流表面剥离而形成细小的液滴。随着射流速 度增加，会在波长较短的扰动波作用下产生射流 破碎，比低速射流破碎得更快，形成的液滴更细， 且液滴从射流表面分离的时间比低速射流时整个 流束破碎的时间短得多，几乎是在射流喷出后就 立即开始雾化，并在整个射流长度上连续进行。
18
控制雾化的准则数——韦伯数Weber number
v l W
2
其中ρ为流体密度，v为特征流速， l为特征长度， σ为流体的表面张力系数。 韦伯数代表惯性力和表面张力效应之比，韦伯数 愈小代表表面张力愈重要，譬如毛细管现象、肥 皂泡、表面张力波等小尺度的问题。一般而言， 大尺度的问题，韦伯数远大于1.0，表面张力的作 用便可以忽略。
1、雾化评价指标 2、雾化器
7
6.2.1 雾化评价指标
① 雾化粒度：表示油滴颗粒大小的指标
( <100m )表示油滴颗粒大小的指标，有平均直径，最
大直径，中值直径等，常用平均直径法（又包含算术平
均法，表面积平均法，体积平均法，质量平均法径等）
3 n d ii
索太尔平均直径（S.M.D）
2 n d ii
23
雾化器的性能主要还是通过实验测定来完成 的。 对于上述简单机械雾化器，其出力调节只能 调节进油压力的方法进行 ，负荷 ↓ 必须降低 Po↓→雾化质量下降。（回流雾化器就是为解 决此问题提出的）。
24
回油雾化器
如图，回油式喷嘴漩流室前后各有一个通道:一个通向喷孔; 一个通向回油管.两个简单机械雾化器并联使用.
25
总油量=喷油+回油
进油压力保持不变,则总进油量保持不变.
改变回油量,喷油量改变.
能保证油在漩流室的旋转强度,进而保证雾 化质量. 宽负荷调节范围.
适宜用于负荷变化大频繁场合.
26
27
气压
p1
油压
p2
混合压 p3
p2 p2 p2 ( )min ( ) max p1 p1 p1
28
Y型喷嘴
0 2 2 k
02 2
k
粒径平方-直线定律
38
① 2 ~ 线性变化
② 燃尽时间 0→ rj＝
02
k
，∴如 0 则 rj （雾
化质量是控制燃烧关键）
③ 该定律是针对扩散火焰的。
④ 如果油滴与气体间有相对运动，则两者之间的热
质交换都要增强，油滴气化所需热量供应更充足，