燃气燃烧与应用-chap8教学课件

第八章完全预混式燃烧器第一节完全预混式燃烧器的构造特点第二节头部计算第三节高压引射器的计算第四节完全预混高压引射式燃烧器的计算Foil1第八章完全预混式燃烧器第一节完全预混式燃烧器的构造特第一节完全预混式燃烧器的构造与特点燃烧之前空气/燃气完全混合；=’1；由混合装置+头部组成；按照混合方式分类加压混合；引射器混合：空气引射燃气；燃气引射空气；按照头部结构分类：无火道头部结构；有火道头部结构；用金属/陶瓷稳焰器做的头部Foil2第一节完全预混式燃烧器的构造与特点燃烧之前空气/燃气完全引射器喷头火道

燃用高中压燃气；风冷喷头；过剩空气系数=1.05~1.10；

引射式单火道无焰燃烧器Foil3引射器喷头火道燃用高中压燃气；引射式单火道无焰燃烧器Foi喷头

保证稳定工作、防止回火；渐缩形，25o收缩角；内壁光滑、使喷头出口速度分布均匀；在热负荷大时，采用空气冷却或水冷。风冷喷头散热翅片水冷喷头Foil4喷头保证稳定工作、防止回火；风冷喷头散热翅片水冷喷头Foi火道

加热、着火、燃烧都在火道内进行；火道进口处断面扩大，高温烟气回流，形成稳定的点火源；耐火材料制成；是稳定燃烧、防止脱火的重要部件。混合物扩张区火道高温回流区Foil5火道加热、着火、燃烧都在火道内进行；混合物扩张区火道高温回陶瓷板式红外辐射燃烧器过剩空气系数1.03~1.05;小火孔直径：炼焦煤气——0.85~0.90mm；天然气——1.2~1.5mm；LPG——1.1~1.2mm；空气-燃气混合物在很低的流速下溢出燃烧；40~50s后，板面达到800~900oC，向外辐射热量；辐射效率45~60%；Foil6陶瓷板式红外辐射燃烧器过剩空气系数1.03~1.05;Foi金属丝网式红外辐射燃烧器内网——0.213~0.315mm的铁铬铝丝，目数35~40/英寸；外网——0.8~1.0mm的铁铬铝丝，目数8~10/英寸；内/外网距离8~12mm。内网可压防胀波纹/装托网——防止内网变形；燃烧在内、外网之间进行；温度在800~900oC时，开始辐射；效率45%。也可在陶瓷板外加一层金属网——复合式，效率提高10%左右。Foil7金属丝网式红外辐射燃烧器内网——0.213~0.315mm环状凹面红外线辐射器环状凹面耐火砖耐热金属分配帽供气管温度可达1400~1500oCFoil8环状凹面红外线辐射器环状凹面耐火砖耐热金属分配帽供气管温度可过热燃烧器高温烟气流速：750m/s温度高达1650oC容积热强度：4*105kW/m3Foil9过热燃烧器高温烟气流速：750m/s温度高达1650oC容积板式全预混燃烧器火道直径20mm钢管直径6mm气流分配室引射器板面温度900~1000oC

辐射热量占70%；应用于加热要求均匀但工件不与火焰接触的场合；板面热强度受限制，易回火。Foil10板式全预混燃烧器火道直径20mm钢管直径6mm气流分配室引射金属稳焰器的全预混燃烧器耐热金属板：厚度:0.5mm；间距:1.5mm;防止回火！！耐火填料Foil11金属稳焰器的全预混燃烧器耐热金属板：防止回火！！耐火填料Fo撞击式全预混燃烧器燃气入口空气冷却肋片喷头燃气入口喷头耐火材料碎块稳焰拱顶稳焰耐火砖碎块Foil12撞击式全预混燃烧器燃气入口空气冷却肋片喷头燃气入口喷头耐火材二、完全预混式燃烧器的特点/适用范围燃烧完全；过剩空气少，直接加热时工件氧化烧损少；燃烧强度大、温度高；(29~58)*103kW/m3;不需鼓风；可燃用低热值燃气；燃气热值、成分稳定；易回火、调节范围窄；负荷大的燃烧器结构笨重。单个燃烧器负荷不超过2.3*103kW

；噪音大；高压、大负荷尤甚。主要用于工业加热装置(烘干、退火、冶金等)上。Foil13二、完全预混式燃烧器的特点/适用范围燃烧完全；燃气热值、成分第二节头部计算一、喷头防止回火增加气流出口速度降低回火极限速度提高头部静压采用空气、水冷却头部喷头出口速度场均匀增加喷头边缘的速度梯度Foil14第二节头部计算一、喷头防止回火增加气流出口速度降低回火喷头出口速度考虑温度对质量燃烧速度的影响的系数负荷调节比；最大燃气流量/最小燃气流量之比；与头部冷却程度和负荷有关；不冷却头部m1=1.2~1.5.由设备的调节工况而定；工业炉、小型锅炉，m2=2~4Foil15喷头出口速度考虑温度对质量燃烧速度的影响的系数负荷调节比；最燃气的回火极限速度喷头直径(mm)5102030405060708090100110120130140150天然气0.30.71.11.51.82.12.42.62.83.03.13.33.43.53.73.7液化石油气0.40.91.42.02.32.73.13.43.63.94.04.34.44.64.85.0炼焦煤气1.22.84.46.07.28.49.610.411.212.012.413.213.614.014.815.2发生炉煤气0.350.81.31.72.12.42.83.03.23.43.63.83.94.04.34.4应小于脱火极限速度；实际上由于有火道、稳焰器，一般不受脱火极限限制——不必考虑脱火问题！Foil16燃气的回火极限速度喷头直径51020304050607080喷头直径确定dp—cm;Lg—Nm3/hrV0—Nm3/Nm3Vp—Nm/s在确定喷头出口速度时，需要先确定喷头直径；而喷头直径又必须由喷头速度计算获得；实际上这是一个试算过程——注意！Foil17喷头直径确定dp—cm;在确定喷头出口速度时，需要先确定喷头二、火道火道是稳定和强化燃烧、防止脱火的地方；大型燃烧器——多孔火道；小型燃烧器——单孔火道；耐火材料——耐高温、耐急冷急热；多孔火道总截面积火道内烟气流速；30~40m/sFoil18二、火道火道是稳定和强化燃烧、防止脱火的地方；多孔火道总截面分火道宽度需考虑标准耐火砖的尺寸；隔墙厚度100~125mm；分火道高度不超过隔墙厚度的7倍；火道高度、数目分火道宽度火道长度火焰传播速度完成反应的时间高炉煤气(H2=3%)高炉煤气(H2=12%)Foil19分火道宽度需考虑标准耐火砖的尺寸；火道高度、数目分火道宽度单孔火道燃用高热值燃气；热负荷小于2.3×103kW;d’=(1.25~1.35)dpDc=(3.4~3.0)dplc=(2.4~2.7)Dcl’=10~25mm喷头直径较大时，长度可缩短Foil20单孔火道燃用高热值燃气；d’=(1.25~1.35)dpDc三、头部静压力保证喷口出口所需的速度IIIIII扩压管出口火道出口对I-I和II-II断面列Bernoulli方程:折算为喷头出口动压头在喷头和火道内的阻力损失注意：下标Foil21三、头部静压力保证喷口出口IIIIII扩压管出口火道出口对对火道出口断面、扩压管出口断面、喷头出口断面列连续性方程喷头出口质量流量火道出口质量流量扩压管出口质量流量Tcout=0.9Tth都是物性参数，可以单独列出Foil22对火道出口断面、扩压管出口断面、喷头出口断面列连续性方程喷头所有项都整理成喷头出口动压的形式，将最后的系数提出后，可得到：其中的局部阻力损失系数，可通过对各局部断面与喷头出口断面的连续性方程求解，为：系数天然气液化石油气炼焦煤气水煤气发生炉煤气高炉煤气m37.67.857.98.266.55.80m41.01.040.940.840.90.89Foil23所有项都整理成喷头出口动压的形式，将最后的系数提出后，可得到火道式全预混燃烧器的能量损失分析1、扩压管出口到喷头之间的摩擦/局部阻力损失。混合物在此过程中没有预热，仍为标准状态2、混合物在喷头内预热、加速所产生的阻力损失。圆柱形喷头：圆锥形渐缩喷头：Foil24火道式全预混燃烧器的能量损失分析1、扩压管出口到喷头之间的摩3、火道进口的阻力损失距火道进口约(5~6)dp时，温度才开始急剧上升；认为在火道进口温度为0oC.火道进口扩张角90o，＝0.79４、燃气燃烧、火道内气流被加热、加速产生的阻力损失。5、火道的摩擦及局部阻力损失Foil253、火道进口的阻力损失距火道进口约(5~6)dp时，温度才开第三节高压引射器计算一、负压吸气高压引射器的工作原理

吸气收缩管小，空气吸入速度大，空气动量不能忽略；吸入段产生能量损失——故吸入段为负压；喷嘴前后压力变化大，必须考虑其可压缩性；混合管内的压力变化不大，不必考虑其可压缩性；吸气收缩段的形状要有利于空气的吸入Foil26第三节高压引射器计算一、负压吸气高压引射器的工作原理吸Foil27Foil27二、高压引射器的基本方程对A-A、B-B断面列动量方程：关键是求解h/H的关系动量平均速度v’速度场不均匀系数1流量平均速度vV’=1VFoil28二、高压引射器的基本方程对A-A、B-B断面列动量方程：关键首先，考虑燃气的可压缩性问题喷嘴前的燃气状态参数：喷嘴后的燃气状态参数：标准状态下的燃气状态为：燃气流过喷嘴的过程是绝热过程，满足喷嘴前状态下，有：标准状态下，有：两式相除Foil29首先，考虑燃气的可压缩性问题喷嘴前的燃气状态参数：喷嘴后的燃记体积修正因数对喷嘴后的流动，成立：其次，列出连续性方程和质量守恒：燃气喷嘴的质量流量空气吸入口的质量流量混合物的质量流量Foil30记体积修正因数对喷嘴后的流动，成立：其次，列出连续性方程和质第三步，根据高压喷嘴的能量守恒，建立喷嘴出口速度与喷嘴前压力的关系。由工程热力学知识：Foil31第三步，根据高压喷嘴的能量守恒，建立喷嘴出口速度与喷嘴前压力定义能量校正系数上式简化为第四步，考虑吸入段的能量损失。一次空气吸入口的流量系数Foil32定义能量校正系数上式简化为第四步，考虑吸入段的能量损失。一次将前面得到的各个表达式，全部带入到动量方程中去，可得到高压引射器的特性方程：其中：表示的是无因次压头、引射器几何尺寸、引射器阻力特性与工作参数之间的关系Foil33将前面得到的各个表达式，全部带入到动量方程中去，可得到高压引最佳工况——h/H最大？在给定的工作参数u下，怎样的F可获得最大的h/H?令最佳无因次面积对应地，最大的无因次压力：Foil34最佳工况——h/H最大？在给定的工作参数u下，怎样的F可获得一个简化情形：当燃气压力低于20000Pa，忽略其可压缩性，但仍考虑吸入段的能量损失。“低压的负压吸气引射器”之特性方程为：其最优的无因次面积为低压引射器特性只是x‘’‘=1的特例Foil35一个简化情形：“低压的负压吸气引射器”之特性方程为：其最优的与常压吸气的最大无因次压头相比负压吸气的低压引射器之最大压头常压吸气的低压引射器之最大压头1、x’’取决于引射系数u/能量损失K2/K/燃气的比重s.2、在已知条件下，燃烧器的x’’几乎是常数。Foil36与常压吸气的最大无因次压头相比负压吸气的低压引射器之最大压头关于流量修正系数与能量修正系数都是喷嘴前压力H/燃气性质k的函数。空气：k=1.4;天然气：k=1.3；炼焦煤气：k=1.37;甲烷：k=1.3;液化石油气：k=1.15;Foil37关于流量修正系数与能量修正系数都是喷嘴前压力H/燃关于临界流动的问题——喷嘴结构临界压力比1、当燃气压力小于临界压力时应采用渐缩喷嘴，喷嘴的面积2、当燃气压力大于临界压力时应采用渐缩渐扩喷嘴，喷嘴的面积Foil38关于临界流动的问题——喷嘴结构临界压力比1、当燃气压力小于临三、引射器的形状与能量损失系数负压吸气与常压吸气的主要差别在于吸入段。对于负压吸气引射器，其设计要使空气尽可能地平稳吸入，并具有均匀的速度场。曲率半径喷嘴外表面加工光滑、壁厚减薄Foil39三、引射器的形状与能量损失系数负压吸气与常压吸气的主要差别在喷嘴出口到喉部的距离——0.25dt当喷嘴外表面状况良好时，可提高到(0.5~0.8)dtFoil40喷嘴出口到喉部的距离——0.25dt当喷嘴外表面状况良好时，第三节高中压全预混燃烧器的计算头部的总压力等于燃烧室的背压＋静压，即：必须注意：背压在燃烧器工作状态中的作用；这一点在大气式燃烧器中没有考虑。高压喷嘴的能量守恒喷嘴的流量假设：可以得到：头部的静压Foil41第三节高中压全预混燃烧器的计算头部的总压力等于燃烧室的背二式相除，并利用头部静压方程，得到由引射器特性方程：引射器应能提供头部所需的静压。以此，可有：高压引射燃烧器的特性方程。Foil42二式相除，并利用头部静压方程，得到由引射器特性方程：引射器应其中：反映背压的影响反映引射器的阻力特性分析：燃烧器的引射能力不仅与燃烧器的几何结构尺寸(F/F1)有关，而且受到工况(F)、背压(x’’’)及能量损失系数(K/K1/K2/B)的影响这一点，与大气式燃烧器的引射器不同！Foil43其中：反映背压的影响反映引射器的阻力特性分析：这一点，与大气背压对引射能力的影响对于低压引射式燃烧器，空气与燃气不预热时，背压对u的影响十分明显。hba=-10Pa,燃气压力100Pa1000Pa,u降低一倍。

对于高压引射器，u受hba的影响稍小hba=-10Pa+10Pa,u变化25~30%。hba=-20Pa+20Pa,u减少7%。hba=-1.5Pa,燃气压力100Pa1000Pa,u降低一倍。Foil44背压对引射能力的影响对于低压引射式燃烧器，空气与燃气不预热时引射能力的变化——自动调节特性当K1/K/K2随燃烧器工况改变时；当燃烧室与空气吸入口之间存在压差时——背压；燃烧器在高/中压下工作时；燃气成分发生变化时；燃气/空气因预热而发生比重的变化时；所有这些因素的变化都会导致引射能力的变化在一定的负荷变化范围内，仍近似认为引射式燃烧器具有自动调节特性Foil45引射能力的变化——自动调节特性当K1/K/K2随燃烧器工况改高压引射式燃烧器的判别式合理的燃烧器设计，应使燃烧器的最佳工况与引射器的最佳工况相一致。定义燃烧器判别式忽略背压影响Foil46高压引射式燃烧器的判别式合理的燃烧器设计，应使燃烧器的最佳工燃烧器判别式1、A1>1;无解；燃烧器不能保证所要求的压力；2、A1＝1;燃烧器计算工况与最佳工况一致；3、A1<1;F1<F1op,h/H不是最大值；A1随着燃气压力H变化而变化可保持燃气压力，提高喷头出口速度、增加热强度；减小燃烧器尺寸；降低燃气压力，使调整为最佳工况；Foil47燃烧器判别式1、A1>1;无解；燃烧器不能保证所要求的压力全预混燃烧器的设计——三种在最佳工况、最小需要压力下计算；在最佳工况、给定压力下计算；在给出的喷头出口速度、给定压力下计算。燃烧器常数喷嘴面积计算公式高压引射器特性方程忽略背压影响x‘’’=1Foil48全预混燃烧器的设计——三种在最佳工况、最小需要压力下计算；燃燃烧器常数C与燃烧器的几何特性Ft/Fp以及阻力特性K1/K/有关，与喷嘴面积无关；假设能量损失系数K1/K/为常数，当喷嘴面积改变时，燃烧器的工作参数将发生变化，但燃烧器常数不变。在实际工作中，当燃气成分、压力、喷嘴直径发生变化时，可用燃烧器常数C来计算新的工作状态点。Foil49燃烧器常数C与燃烧器的几何特性Ft/Fp以及阻力特性K1/K高压全预混燃烧器的设计计算一、头部计算确定喷头出口速度、喷头直径、火道尺寸——能量损失系数二、引射器计算——确定F1op/Ft及引射器各部分尺寸需要先假设K之后再对K校核三、计算燃气压力H确定HFoil50高压全预混燃烧器的设计计算一、头部计算确定喷头出口速度、喷头四、计算喷嘴直径由燃气成分、压力确定Foil51四、计算喷嘴直径由燃气成分、压力确定Foil51习题：某种天然气组分为：CH4—90%，C4H10—3%，O2—1%,N2—2%,C3H8—4%；设计一个热负荷为42000kcal/hr的完全预混燃烧器，过剩空气系数为1.04，混合气体在喷头处的温度为55oC，负荷调节比为m=3。求其喷头直径最大为多少？Foil52习题：Foil52第八章完全预混式燃烧器第一节完全预混式燃烧器的构造特点第二节头部计算第三节高压引射器的计算第四节完全预混高压引射式燃烧器的计算Foil53第八章完全预混式燃烧器第一节完全预混式燃烧器的构造特第一节完全预混式燃烧器的构造与特点燃烧之前空气/燃气完全混合；=’1；由混合装置+头部组成；按照混合方式分类加压混合；引射器混合：空气引射燃气；燃气引射空气；按照头部结构分类：无火道头部结构；有火道头部结构；用金属/陶瓷稳焰器做的头部Foil54第一节完全预混式燃烧器的构造与特点燃烧之前空气/燃气完全引射器喷头火道

燃用高中压燃气；风冷喷头；过剩空气系数=1.05~1.10；

引射式单火道无焰燃烧器Foil55引射器喷头火道燃用高中压燃气；引射式单火道无焰燃烧器Foi喷头

保证稳定工作、防止回火；渐缩形，25o收缩角；内壁光滑、使喷头出口速度分布均匀；在热负荷大时，采用空气冷却或水冷。风冷喷头散热翅片水冷喷头Foil56喷头保证稳定工作、防止回火；风冷喷头散热翅片水冷喷头Foi火道

加热、着火、燃烧都在火道内进行；火道进口处断面扩大，高温烟气回流，形成稳定的点火源；耐火材料制成；是稳定燃烧、防止脱火的重要部件。混合物扩张区火道高温回流区Foil57火道加热、着火、燃烧都在火道内进行；混合物扩张区火道高温回陶瓷板式红外辐射燃烧器过剩空气系数1.03~1.05;小火孔直径：炼焦煤气——0.85~0.90mm；天然气——1.2~1.5mm；LPG——1.1~1.2mm；空气-燃气混合物在很低的流速下溢出燃烧；40~50s后，板面达到800~900oC，向外辐射热量；辐射效率45~60%；Foil58陶瓷板式红外辐射燃烧器过剩空气系数1.03~1.05;Foi金属丝网式红外辐射燃烧器内网——0.213~0.315mm的铁铬铝丝，目数35~40/英寸；外网——0.8~1.0mm的铁铬铝丝，目数8~10/英寸；内/外网距离8~12mm。内网可压防胀波纹/装托网——防止内网变形；燃烧在内、外网之间进行；温度在800~900oC时，开始辐射；效率45%。也可在陶瓷板外加一层金属网——复合式，效率提高10%左右。Foil59金属丝网式红外辐射燃烧器内网——0.213~0.315mm环状凹面红外线辐射器环状凹面耐火砖耐热金属分配帽供气管温度可达1400~1500oCFoil60环状凹面红外线辐射器环状凹面耐火砖耐热金属分配帽供气管温度可过热燃烧器高温烟气流速：750m/s温度高达1650oC容积热强度：4*105kW/m3Foil61过热燃烧器高温烟气流速：750m/s温度高达1650oC容积板式全预混燃烧器火道直径20mm钢管直径6mm气流分配室引射器板面温度900~1000oC

辐射热量占70%；应用于加热要求均匀但工件不与火焰接触的场合；板面热强度受限制，易回火。Foil62板式全预混燃烧器火道直径20mm钢管直径6mm气流分配室引射金属稳焰器的全预混燃烧器耐热金属板：厚度:0.5mm；间距:1.5mm;防止回火！！耐火填料Foil63金属稳焰器的全预混燃烧器耐热金属板：防止回火！！耐火填料Fo撞击式全预混燃烧器燃气入口空气冷却肋片喷头燃气入口喷头耐火材料碎块稳焰拱顶稳焰耐火砖碎块Foil64撞击式全预混燃烧器燃气入口空气冷却肋片喷头燃气入口喷头耐火材二、完全预混式燃烧器的特点/适用范围燃烧完全；过剩空气少，直接加热时工件氧化烧损少；燃烧强度大、温度高；(29~58)*103kW/m3;不需鼓风；可燃用低热值燃气；燃气热值、成分稳定；易回火、调节范围窄；负荷大的燃烧器结构笨重。单个燃烧器负荷不超过2.3*103kW

；噪音大；高压、大负荷尤甚。主要用于工业加热装置(烘干、退火、冶金等)上。Foil65二、完全预混式燃烧器的特点/适用范围燃烧完全；燃气热值、成分第二节头部计算一、喷头防止回火增加气流出口速度降低回火极限速度提高头部静压采用空气、水冷却头部喷头出口速度场均匀增加喷头边缘的速度梯度Foil66第二节头部计算一、喷头防止回火增加气流出口速度降低回火喷头出口速度考虑温度对质量燃烧速度的影响的系数负荷调节比；最大燃气流量/最小燃气流量之比；与头部冷却程度和负荷有关；不冷却头部m1=1.2~1.5.由设备的调节工况而定；工业炉、小型锅炉，m2=2~4Foil67喷头出口速度考虑温度对质量燃烧速度的影响的系数负荷调节比；最燃气的回火极限速度喷头直径(mm)5102030405060708090100110120130140150天然气0.30.71.11.51.82.12.42.62.83.03.13.33.43.53.73.7液化石油气0.40.91.42.02.32.73.13.43.63.94.04.34.44.64.85.0炼焦煤气1.22.84.46.07.28.49.610.411.212.012.413.213.614.014.815.2发生炉煤气0.350.81.31.72.12.42.83.03.23.43.63.83.94.04.34.4应小于脱火极限速度；实际上由于有火道、稳焰器，一般不受脱火极限限制——不必考虑脱火问题！Foil68燃气的回火极限速度喷头直径51020304050607080喷头直径确定dp—cm;Lg—Nm3/hrV0—Nm3/Nm3Vp—Nm/s在确定喷头出口速度时，需要先确定喷头直径；而喷头直径又必须由喷头速度计算获得；实际上这是一个试算过程——注意！Foil69喷头直径确定dp—cm;在确定喷头出口速度时，需要先确定喷头二、火道火道是稳定和强化燃烧、防止脱火的地方；大型燃烧器——多孔火道；小型燃烧器——单孔火道；耐火材料——耐高温、耐急冷急热；多孔火道总截面积火道内烟气流速；30~40m/sFoil70二、火道火道是稳定和强化燃烧、防止脱火的地方；多孔火道总截面分火道宽度需考虑标准耐火砖的尺寸；隔墙厚度100~125mm；分火道高度不超过隔墙厚度的7倍；火道高度、数目分火道宽度火道长度火焰传播速度完成反应的时间高炉煤气(H2=3%)高炉煤气(H2=12%)Foil71分火道宽度需考虑标准耐火砖的尺寸；火道高度、数目分火道宽度单孔火道燃用高热值燃气；热负荷小于2.3×103kW;d’=(1.25~1.35)dpDc=(3.4~3.0)dplc=(2.4~2.7)Dcl’=10~25mm喷头直径较大时，长度可缩短Foil72单孔火道燃用高热值燃气；d’=(1.25~1.35)dpDc三、头部静压力保证喷口出口所需的速度IIIIII扩压管出口火道出口对I-I和II-II断面列Bernoulli方程:折算为喷头出口动压头在喷头和火道内的阻力损失注意：下标Foil73三、头部静压力保证喷口出口IIIIII扩压管出口火道出口对对火道出口断面、扩压管出口断面、喷头出口断面列连续性方程喷头出口质量流量火道出口质量流量扩压管出口质量流量Tcout=0.9Tth都是物性参数，可以单独列出Foil74对火道出口断面、扩压管出口断面、喷头出口断面列连续性方程喷头所有项都整理成喷头出口动压的形式，将最后的系数提出后，可得到：其中的局部阻力损失系数，可通过对各局部断面与喷头出口断面的连续性方程求解，为：系数天然气液化石油气炼焦煤气水煤气发生炉煤气高炉煤气m37.67.857.98.266.55.80m41.01.040.940.840.90.89Foil75所有项都整理成喷头出口动压的形式，将最后的系数提出后，可得到火道式全预混燃烧器的能量损失分析1、扩压管出口到喷头之间的摩擦/局部阻力损失。混合物在此过程中没有预热，仍为标准状态2、混合物在喷头内预热、加速所产生的阻力损失。圆柱形喷头：圆锥形渐缩喷头：Foil76火道式全预混燃烧器的能量损失分析1、扩压管出口到喷头之间的摩3、火道进口的阻力损失距火道进口约(5~6)dp时，温度才开始急剧上升；认为在火道进口温度为0oC.火道进口扩张角90o，＝0.79４、燃气燃烧、火道内气流被加热、加速产生的阻力损失。5、火道的摩擦及局部阻力损失Foil773、火道进口的阻力损失距火道进口约(5~6)dp时，温度才开第三节高压引射器计算一、负压吸气高压引射器的工作原理

吸气收缩管小，空气吸入速度大，空气动量不能忽略；吸入段产生能量损失——故吸入段为负压；喷嘴前后压力变化大，必须考虑其可压缩性；混合管内的压力变化不大，不必考虑其可压缩性；吸气收缩段的形状要有利于空气的吸入Foil78第三节高压引射器计算一、负压吸气高压引射器的工作原理吸Foil79Foil27二、高压引射器的基本方程对A-A、B-B断面列动量方程：关键是求解h/H的关系动量平均速度v’速度场不均匀系数1流量平均速度vV’=1VFoil80二、高压引射器的基本方程对A-A、B-B断面列动量方程：关键首先，考虑燃气的可压缩性问题喷嘴前的燃气状态参数：喷嘴后的燃气状态参数：标准状态下的燃气状态为：燃气流过喷嘴的过程是绝热过程，满足喷嘴前状态下，有：标准状态下，有：两式相除Foil81首先，考虑燃气的可压缩性问题喷嘴前的燃气状态参数：喷嘴后的燃记体积修正因数对喷嘴后的流动，成立：其次，列出连续性方程和质量守恒：燃气喷嘴的质量流量空气吸入口的质量流量混合物的质量流量Foil82记体积修正因数对喷嘴后的流动，成立：其次，列出连续性方程和质第三步，根据高压喷嘴的能量守恒，建立喷嘴出口速度与喷嘴前压力的关系。由工程热力学知识：Foil83第三步，根据高压喷嘴的能量守恒，建立喷嘴出口速度与喷嘴前压力定义能量校正系数上式简化为第四步，考虑吸入段的能量损失。一次空气吸入口的流量系数Foil84定义能量校正系数上式简化为第四步，考虑吸入段的能量损失。一次将前面得到的各个表达式，全部带入到动量方程中去，可得到高压引射器的特性方程：其中：表示的是无因次压头、引射器几何尺寸、引射器阻力特性与工作参数之间的关系Foil85将前面得到的各个表达式，全部带入到动量方程中去，可得到高压引最佳工况——h/H最大？在给定的工作参数u下，怎样的F可获得最大的h/H?令最佳无因次面积对应地，最大的无因次压力：Foil86最佳工况——h/H最大？在给定的工作参数u下，怎样的F可获得一个简化情形：当燃气压力低于20000Pa，忽略其可压缩性，但仍考虑吸入段的能量损失。“低压的负压吸气引射器”之特性方程为：其最优的无因次面积为低压引射器特性只是x‘’‘=1的特例Foil87一个简化情形：“低压的负压吸气引射器”之特性方程为：其最优的与常压吸气的最大无因次压头相比负压吸气的低压引射器之最大压头常压吸气的低压引射器之最大压头1、x’’取决于引射系数u/能量损失K2/K/燃气的比重s.2、在已知条件下，燃烧器的x’’几乎是常数。Foil88与常压吸气的最大无因次压头相比负压吸气的低压引射器之最大压头关于流量修正系数与能量修正系数都是喷嘴前压力H/燃气性质k的函数。空气：k=1.4;天然气：k=1.3；炼焦煤气：k=1.37;甲烷：k=1.3;液化石油气：k=1.15;Foil89关于流量修正系数与能量修正系数都是喷嘴前压力H/燃关于临界流动的问题——喷嘴结构临界压力比1、当燃气压力小于临界压力时应采用渐缩喷嘴，喷嘴的面积2、当燃气压力大于临界压力时应采用渐缩渐扩喷嘴，喷嘴的面积Foil90关于临界流动的问题——喷嘴结构临界压力比1、当燃气压力小于临三、引射器的形状与能量损失系数负压吸气与常压吸气的主要差别在于吸入段。对于负压吸气引射器，其设计要使空气尽可能地平稳吸入，并具有均匀的速度场。曲率半径喷嘴外表面加工光滑、壁厚减薄Foil91三、引射器的形状与能量损失系数负压吸气与常压吸气的主要差别在喷嘴出口到喉部的距离——0.25dt当喷嘴外表面状况良好时，可提高到(0.5~0.8)dtFoil92喷嘴出口到喉部的距离——0.25dt当喷嘴外表面状况良好时，第三节高中压全预混燃烧器的计算头部的总压力等于燃烧室的背压＋静压，即：必须注意：背压在燃烧器工作状态中的作用；这一点在大气式燃烧器中没有考虑。高压喷嘴的能量守恒喷嘴的流量假设：可以得到：头部的静压Foil93第三节高中压全预混燃烧器的计算头部的总压力等于燃烧室的背二式相除，并利用头部静压方程，得到由引射器特性方程：引射器应能提供头部所需的静压。以此，可有：高压引射燃烧器的特性方程。Foil94二式相除，并利用头部静压方程，得到由引射器特性方程：引射器应其中：反映背压的影响反映引射器的阻力特性分析：燃烧器的引射能力不仅与燃烧器的几何结构尺寸(F/F1)有关，而且受到工况(F)、背压(x’’’)及能量损失系数(K/K1/K2/B)的影响这一点，与大气式燃烧器的引射器不同！Foil