燃烧过程中的质量平衡课件

燃烧过程中的质量平衡燃烧过程中的能量平衡燃烧室的工作过程燃烧室特性燃烧室的排气污染§5燃烧过程的计算、燃烧室工作过程的特性燃烧过程中的质量平衡§5燃烧过程的计算、燃烧室工作过程的1§5-1燃烧过程中的质量平衡一、平衡方程、理论空气量及热值完全完全12324421618每公斤C的反应热每公斤H2的反应热§5-1燃烧过程中的质量平衡一、平衡方程、理论空气量及热2航空煤油的化学反应式：航空煤油的热值：112384理论空气量的计算：氧气占空气的重量百分比：23.2%完全燃烧1kg煤油所需的理论空气量L0：航空煤油的化学反应式：航空煤油的热值：112384理论空气量3二、热离解1、热离解和热离解方程2、离解的影响二、热离解1、热离解和热离解方程4§5-2燃烧过程中的能量平衡一、燃烧过程的能量平衡、燃烧效率即：§5-2燃烧过程中的能量平衡一、燃烧过程的能量平衡、燃烧效5空气及燃料的热焓可由确定燃气的热焓确定：α＞1时：1kg燃料+αL0kg空气（1+αL0）kg则燃气的总焓：两边乘以：空气及燃料的热焓可由确定燃气的热焓确定：α＞1时：1kg燃料6等温燃烧焓差一般形式：等温燃烧焓差仅与温度有关，与α无关同样，对于T0温度的燃气总焓：等温燃烧焓差一般形式：等温燃烧焓差仅与温度有关，与α无关同样7则：代入前面的燃烧效率公式得：因为较小，可忽略和H均为温度的函数，可查焓值表则：代入前面的燃烧效率公式得：因为较小，可忽略和H均为温度的8发动机总体设计时，已知：求：或由效率公式推得：发动机总体设计时，已知：求：或由效率公式推得：9二、燃烧温度近似计算公式：影响的因素：，：：二、燃烧温度近似计算公式：影响的因素：，：：10精确求解用迭代法：由（1）任意给出一个，查表得，代入上式求出（2）由查，由查出（3）将代入上式求，反复迭代，直到二次温度十分接近精确求解用迭代法：由（1）任意给出一个，查表得11§5-3燃烧室的工作过程一、燃烧室的气流流型§5-3燃烧室的工作过程一、燃烧室的气流流型12二、火焰筒各路进气的分配及功用二、火焰筒各路进气的分配及功用131、旋流进气：占5%-10%空气量，这时α=0.3-0.5作用：造成旋转气流，形成回流区，同时对油膜破碎雾化和掺混起作用。2、主燃孔进气：占20%空气量，这时α=1左右作用：向头部主燃区恰当地供入新鲜空气，以补充旋流器空气与燃油配合的不足。3、补燃孔进气：占10%空气量作用：补燃及掺混之间。1、旋流进气：占5%-10%空气量，这时α=0.3-0.5作144、掺混段进气，占25%-30%作用：将上游已燃高温气流掺冷、掺匀至合理温度分布5、冷却火焰筒壁面用气，占35%作用：隔热、吸热冷却4、掺混段进气，占25%-30%作用：将上游已燃高温气流掺冷15燃烧过程中的质量平衡课件16燃烧过程中的质量平衡课件17燃烧过程中的质量平衡课件18燃烧过程中的质量平衡课件19三、燃烧室中的燃料浓度分布三、燃烧室中的燃料浓度分布20四、燃烧室的燃烧过程四、燃烧室的燃烧过程21§5-4燃烧室特性一、燃烧效率特性燃烧室的燃烧效率特性是指在一定的进口条件下，燃烧效率随余气系数α的变化关系。1、典型的燃烧效率特性§5-4燃烧室特性一、燃烧效率特性燃烧室的燃烧22燃烧室进口空气压力、温度对的影响：燃烧室进口空气压力、温度对的影响：232、燃烧效率的相似准则—参数基于表面燃烧理论由实验数据总结得出：2、燃烧效率的相似准则—参数基于表面燃烧理论由实验24令相似准则参数燃烧室确定后，这时曲线反映出不同工况下的效率高低令相似准则参数燃烧室确定后，这时曲线反映出不同工况下的效率高25综合现代各型燃烧室的燃烧效率的试验数据，可得现有燃烧室范围的极限：综合现代各型燃烧室的燃烧效率的试验数据，可得现26二、火焰稳定特性指在进口气流参数一定的条件下，混气能稳定燃烧的油气范围典型的火焰稳定特性曲线二、火焰稳定特性指在进口气流参数一定的条件下，混气能稳定燃烧27三、燃烧室的流阻特性1、燃烧室的压力损失及表示方法a、总压损失分为两类：流阻损失热阻损失b、总压损失常用两种参数来表示：总压恢复系数流阻系数（阻力系数）三、燃烧室的流阻特性1、燃烧室的压力损失及表示方法a、总压损282、燃烧室压力损失的组成（a）扩压器中的流体损失（b）火焰筒进气产生的损失（b）火焰筒内的总压损失（c）附加损失2、燃烧室压力损失的组成（a）扩压器中的流体损失293、燃烧室的流阻特性这两个参数与的关系构成了燃烧室的流阻特性3、燃烧室的流阻特性这两个参数与的关系构成了燃烧室的30燃烧室阻力特性曲线燃烧室阻力特性曲线31§5-5燃烧室的排气污染一、排气污染概述不同状态排气污染物的含量（单位：g/kg燃油）工作状态CO可燃烃NOx碳粒起飞1＜125多慢车1001021少§5-5燃烧室的排气污染一、排气污染概述不同状态排气污染物32二、排气污染生成机理及影响因素1、CO的生成当温度高于1673K时，就会产生离解当温度高于1000℃时，CO的消失主要为：当温度接近500℃时，CO的消失主要为：二、排气污染生成机理及影响因素1、CO的生成当温度高于167332、未燃碳氢化合物的生成3、CO和未燃碳氢化合物的形成的影响因素多种发动机在地面慢车时CO和CxHy与ηc的关系CO和CxHy与ηc的关系2、未燃碳氢化合物的生成3、CO和未燃碳氢化合物的形成的344、NOX的生成

（1）、热力NO

（2）、瞬发NO

T＞1538℃时，

T＞816℃时，

（3）、燃料NO

4、NOX的生成（1）、热力NO（2）、瞬发NOT＞135影响NO生成的主要因素：影响NO生成的主要因素：36起飞状态各种发动机的NOX排放与综合参数的关系起飞状态各种发动机的NOX排放与综合参数的关系375、冒烟（1）、烟形成机理（2）、冒烟的影响因素5、冒烟（1）、烟形成机理（2）、冒烟的影响因素38三、污染物排放特性三、污染物排放特性39四、控制污染的方法1、降低CO和CXHY（a）控制主燃区和掺混区的油气比，及在区内滞留时间抽取或放出在慢车时压气机流出的空气量包括：良好的燃油喷雾四、控制污染的方法1、降低CO和CXHY抽取或放出在慢车时压40（b）、分级供油技术（b）、分级供油技术412、降低NOX2、降低NOX422、降低冒烟主燃区内良好的油气混合气动雾化喷嘴的采用可减少局部富油区，掺混均匀贫油主燃区的设计采用冒烟小的燃油2、降低冒烟主燃区内良好的油气混合43五、低污染燃烧室的设计1、分区燃烧GE公司设计的径向双环腔燃烧室P&W公司设计的轴向分级燃烧室五、低污染燃烧室的设计1、分区燃烧GE公司设计的径向双环腔燃442、研究中的其它燃烧室旋涡混合式燃烧室主燃区，采用旋涡混合燃烧方案可变几何燃烧室贫油预混预蒸发燃烧室催化燃烧室2、研究中的其它燃烧室旋涡混合式燃烧室主燃区，采用旋涡混合燃45燃烧过程中的质量平衡燃烧过程中的能量平衡燃烧室的工作过程燃烧室特性燃烧室的排气污染§5燃烧过程的计算、燃烧室工作过程的特性燃烧过程中的质量平衡§5燃烧过程的计算、燃烧室工作过程的46§5-1燃烧过程中的质量平衡一、平衡方程、理论空气量及热值完全完全12324421618每公斤C的反应热每公斤H2的反应热§5-1燃烧过程中的质量平衡一、平衡方程、理论空气量及热47航空煤油的化学反应式：航空煤油的热值：112384理论空气量的计算：氧气占空气的重量百分比：23.2%完全燃烧1kg煤油所需的理论空气量L0：航空煤油的化学反应式：航空煤油的热值：112384理论空气量48二、热离解1、热离解和热离解方程2、离解的影响二、热离解1、热离解和热离解方程49§5-2燃烧过程中的能量平衡一、燃烧过程的能量平衡、燃烧效率即：§5-2燃烧过程中的能量平衡一、燃烧过程的能量平衡、燃烧效50空气及燃料的热焓可由确定燃气的热焓确定：α＞1时：1kg燃料+αL0kg空气（1+αL0）kg则燃气的总焓：两边乘以：空气及燃料的热焓可由确定燃气的热焓确定：α＞1时：1kg燃料51等温燃烧焓差一般形式：等温燃烧焓差仅与温度有关，与α无关同样，对于T0温度的燃气总焓：等温燃烧焓差一般形式：等温燃烧焓差仅与温度有关，与α无关同样52则：代入前面的燃烧效率公式得：因为较小，可忽略和H均为温度的函数，可查焓值表则：代入前面的燃烧效率公式得：因为较小，可忽略和H均为温度的53发动机总体设计时，已知：求：或由效率公式推得：发动机总体设计时，已知：求：或由效率公式推得：54二、燃烧温度近似计算公式：影响的因素：，：：二、燃烧温度近似计算公式：影响的因素：，：：55精确求解用迭代法：由（1）任意给出一个，查表得，代入上式求出（2）由查，由查出（3）将代入上式求，反复迭代，直到二次温度十分接近精确求解用迭代法：由（1）任意给出一个，查表得56§5-3燃烧室的工作过程一、燃烧室的气流流型§5-3燃烧室的工作过程一、燃烧室的气流流型57二、火焰筒各路进气的分配及功用二、火焰筒各路进气的分配及功用581、旋流进气：占5%-10%空气量，这时α=0.3-0.5作用：造成旋转气流，形成回流区，同时对油膜破碎雾化和掺混起作用。2、主燃孔进气：占20%空气量，这时α=1左右作用：向头部主燃区恰当地供入新鲜空气，以补充旋流器空气与燃油配合的不足。3、补燃孔进气：占10%空气量作用：补燃及掺混之间。1、旋流进气：占5%-10%空气量，这时α=0.3-0.5作594、掺混段进气，占25%-30%作用：将上游已燃高温气流掺冷、掺匀至合理温度分布5、冷却火焰筒壁面用气，占35%作用：隔热、吸热冷却4、掺混段进气，占25%-30%作用：将上游已燃高温气流掺冷60燃烧过程中的质量平衡课件61燃烧过程中的质量平衡课件62燃烧过程中的质量平衡课件63燃烧过程中的质量平衡课件64三、燃烧室中的燃料浓度分布三、燃烧室中的燃料浓度分布65四、燃烧室的燃烧过程四、燃烧室的燃烧过程66§5-4燃烧室特性一、燃烧效率特性燃烧室的燃烧效率特性是指在一定的进口条件下，燃烧效率随余气系数α的变化关系。1、典型的燃烧效率特性§5-4燃烧室特性一、燃烧效率特性燃烧室的燃烧67燃烧室进口空气压力、温度对的影响：燃烧室进口空气压力、温度对的影响：682、燃烧效率的相似准则—参数基于表面燃烧理论由实验数据总结得出：2、燃烧效率的相似准则—参数基于表面燃烧理论由实验69令相似准则参数燃烧室确定后，这时曲线反映出不同工况下的效率高低令相似准则参数燃烧室确定后，这时曲线反映出不同工况下的效率高70综合现代各型燃烧室的燃烧效率的试验数据，可得现有燃烧室范围的极限：综合现代各型燃烧室的燃烧效率的试验数据，可得现71二、火焰稳定特性指在进口气流参数一定的条件下，混气能稳定燃烧的油气范围典型的火焰稳定特性曲线二、火焰稳定特性指在进口气流参数一定的条件下，混气能稳定燃烧72三、燃烧室的流阻特性1、燃烧室的压力损失及表示方法a、总压损失分为两类：流阻损失热阻损失b、总压损失常用两种参数来表示：总压恢复系数流阻系数（阻力系数）三、燃烧室的流阻特性1、燃烧室的压力损失及表示方法a、总压损732、燃烧室压力损失的组成（a）扩压器中的流体损失（b）火焰筒进气产生的损失（b）火焰筒内的总压损失（c）附加损失2、燃烧室压力损失的组成（a）扩压器中的流体损失743、燃烧室的流阻特性这两个参数与的关系构成了燃烧室的流阻特性3、燃烧室的流阻特性这两个参数与的关系构成了燃烧室的75燃烧室阻力特性曲线燃烧室阻力特性曲线76§5-5燃烧室的排气污染一、排气污染概述不同状态排气污染物的含量（单位：g/kg燃油）工作状态CO可燃烃NOx碳粒起飞1＜125多慢车1001021少§5-5燃烧室的排气污染一、排气污染概述不同状态排气污染物77二、排气污染生成机理及影响因素1、CO的生成当温度高于1673K时，就会产生离解当温度高于1000℃时，CO的消失主要为：当温度接近500℃时，CO的消失主要为：二、排气污染生成机理及影响因素1、CO的生成当温度高于167782、未燃碳氢化合物的生成3、CO和未燃碳氢化合物的形成的影响因素多种发动机在地面慢车时CO和CxHy与ηc的关系CO和CxHy与ηc的关系2、未燃碳氢化合物的生成3、CO和未燃碳氢化合物的形成的794、NOX的生成

（1）