5、液滴分离的基本原理 液体表面不断增大，直到它变得不稳定并破碎。
图5-3
液滴的分裂过程
液滴从液体产生的过程，依赖于液体在雾化喷嘴中 的流动性质（即是层流还是湍流）、给液体加入能 量的途径、液体的物理性质以及周围气体的性质。
5、控制雾化的量纲一的数——韦伯（Weber）数 液滴的变形和碎裂的程度取决于作用在液滴上的力和形成 液滴的液体表面张力之间的比值。
2 2 ( v v ) d ( v v ) 作用于液滴表面的外力 g l g g 1 l g Weg 液滴内力
g 气体密度（kg/m ） vl、vg 液体、气体速度（m/s） 液体表面张力（N/m） dl 液滴的直径（m）
3
d1
上式表明，燃烧室中的压力增高、相对速度增加以及液体的 表面张力系数减小，均对雾化过程有利。
图5-11 燃料分布特性 a)、b)离心式机械雾化喷嘴> c)直流式机械雾化喷嘴
第三节 液滴的蒸发
一、液滴蒸发时的斯蒂芬流
二、相对静止环境中液滴的蒸发 三、强迫气流中液滴的蒸发
四、液滴群的蒸发
第三节 液滴的蒸发
一、液滴蒸发时的斯蒂芬流 1、蒸发过程液滴周围成分分布
图5-12 液体周围成分分布 wxg—空气中空气质量分数 wlg—空气中燃料蒸气的质量分数 wxgs—液滴表面的燃料蒸气质量分数 wlgs—液滴表面的空气质量分数
2、旋转式雾化喷嘴
• 压力油流通过空心轴进入喷嘴头部高速旋转的转杯内，其转 速约为3000~6000rpm，高速旋转产生的离心力，使油流从转 杯内壁向出口四周的切线方向甩出，因速度较高使油膜被空 气雾化成细滴。旋转杯式喷嘴的结构示于图6-5所示。
图5-6 中间回油式机械喷嘴 1—二次风嘴 2—一次风嘴 3—转杯 4—风机 5—转轴 6—进油管 7—进油体 8—电动机
4. 喷雾射程
喷雾射程指水平方向喷射时，喷雾液滴丧失动能时所 能到达的平面与喷口之间的距离。雾化角大和雾化很 细的喷雾炬，射程比较短；密集的喷雾炬，由于吸入 的空气量较少，射程比较远。一般射程长的喷雾炬所 形成的火焰长度也长。
5. 流量密度分布
单位时间内，通过与燃料喷射方向相垂直的单位横截面上燃 料液体质量（或体积）沿半径方向的分布规律。
M
dl dlm
M dl dlm
3、雾化均匀度：燃料雾化后液滴颗粒尺寸的均匀程度。 用均匀性指数n来衡量 均匀性指数n可从罗辛－拉姆勒（Rosin-Rammler） 分布函数中求得
R 100exp(bd1n )
d li n R 100 exp[( ) ] d lm
R：液滴群中，颗粒直径大于dli的质量分数 n：均匀系数，一般数值2~4。 愈大，均匀性好
d1
4
二、雾化方式和喷嘴 • 按照油的雾化机理，工程上油的雾化方式分为：压力式、旋 转式和气动式等。前两种又称为机械式雾化。如下图所示。
1、压力式雾化喷嘴
• 压力式雾化喷嘴又称为离心式机械雾化器。它可以用在航空 喷气发动机、燃气轮机、柴油机以及锅炉和工业窑炉上。 工作原理：液体燃料在一定压力差作用下沿切向孔（或槽） 进入喷嘴旋流室，在其中产生高速旋转获得转动量，这个转 动量可以保持到喷嘴出口。当燃油流出孔口时，壁面约束突 然消失，于是在离心力作用下射流迅速扩展，从而雾化成许 多小液滴。
：特征尺度（相当于 d lm
dli：与R相应的液滴直径
Байду номын сангаас
R 36.8% 时油滴直径）
雾化均匀度较差，则大液滴数目较多，这对燃烧是不 利的。但是，过分均匀也是不相宜的，因为这会使大 部分液滴直径集中在某一区域，使燃烧稳定性和可调 节性变差。最有利的雾化分布应根据燃烧设备类型、 构造和气流情况等具体条件而定。
3
6、 强化液体燃料雾化的方法
（1）提高液体燃料的喷射压力，压力越高，雾化得越细
（2）降低液体燃料的粘度与表面张力，如提高燃油的温 度可降低燃油的粘度与其表面张力 （3）提高液滴对空气的相对速度。而且增强液体本身的 湍流扰动也可提高雾化效果
2 2 ( v v ) d ( v v ) 作用于液滴表面的外力 g l g g 1 l g Weg 液滴内力
3、气动式雾化喷嘴
• 气动式雾化喷嘴又称介质式雾化喷嘴。它利用压缩空气或高 压蒸汽为雾化介质，将其压力转化为高速气流，使液体喷散 成雾状气流。 • 采用蒸汽为介质的雾化喷嘴又分为纯蒸汽雾化和蒸汽—机械 （压力）综合雾化两类喷嘴。
三、液体燃料雾化性能
• 一般可用一些特性参数来表征喷嘴的雾化性能。即雾化角、 雾化液滴细度、雾化均匀度、喷雾射程和流量密度分布等。 1、雾化角 喷嘴出口到喷雾炬外包络线的两条切线之间的夹角，也称 为喷雾锥角。 喷嘴出口处的燃料细油滴组成雾化锥， 喷出的雾化气流不断卷吸炉内高温气体并 形成扩展的气流边界。
第二节 液体燃料的雾化
一、雾化过程及机理 1、雾化过程：液体燃料碎裂成细、小液滴群的过程。 2、影响因素：（1）流体的湍流扩散 （2）液滴穿越气体介质时所受到的空气阻力
3、重要参数：（1）液体燃料射流与周围气体间的相对速度 （2）雾化喷嘴前后的压力差 4、四个阶段： 液体 液体 球形 进一 液 碎片 柱 步 或 或 碎裂 液滴 细丝 液膜 体
N 3 3 V dSMD N i d li 6 6
2 2 A N dSMD Ni dli
3 N d i li
d SMD
2 N d i li
（2）质量中间直径（MMD） 大于或等于这一直径的所有液滴的总质量与小于或等于 这一直径的所有液滴的总质量相等。
图5-9 雾化角示意图
条件雾化角。以喷口为圆心，距离r为半径（大流量喷嘴r取 100~150mm；小流量喷嘴r取40~80mm ）作弧，与边界线得 两交点，连接喷口中心与两边界线交点的连线，这两连线间 的夹角称为条件雾化角，可用 表示。
2、雾化液滴细度：表示喷雾炬液滴粗细程度。 由于雾化后的液滴大小是不均匀的，因此只能用液滴 的平均直径来表示液滴的细度。 （1）索太尔平均直径（SMD）