2021年版氧乙醇燃烧过程中乙醇雾化机理与方法的研究应用

氧乙醇燃烧过程中乙醇雾化机理和方法研究1绪论1.1乙醇燃料发展趋势和氧乙醇火焰切割现实状况伴随世界经济发展，各国对能源依靠性越来越强，寻求和生产含有可连续性发展绿色能源，逐步摆到了关键位置。在对多种替换燃料进行科学分析和性价对比后，燃料乙醇作为新型能源，以其优越性能，成为燃料替换首选。目前,中国工业发展快速，金属气割加工需求量越来越大，所以开发推广安全环境保护、高效节能、切割质量高、操作方便、燃料起源广及供给方便气割方法是一项关键课题。现在，应用在低碳钢及低合金结构钢热切割方法关键是氧乙炔火焰切割，其工艺缺点是乙炔气造价高，在生产和使用过程中消耗能源多，对环境污染较大，且储存、运输及使用时安全性差等。为此，大家开发了很多代用液体燃料切割技术，其中比较经典有氧汽油、氧乙醇切割技术。不过，这两种技术全部有本身不足，氧汽油切割技术含有优良切割质量且节能环境保护，不过汽油使用将增加石油资源消耗，存在能源危机问题。氧乙醇火焰因为乙醇燃料可再生性备受目前能源界推崇，但其火焰温度较低，延长起始预热金属时间，造成切割效率下降。从节能高效角度出发，利用乙醇可再生性和汽油高热值进行相互补充而开发适合金属热切割过程混合燃料是含有宽广前景工作。伴随醇类燃料广泛应用，火焰切割用燃料用醇类燃料必将替换以往石油系燃料。金属切割需求量伴伴随世界各国工业化程度提升越来越大，对环境保护、高效节能、切割质量高、利用可再生燃料火焰切割技术研究越来越受到研究人员高度重视，很多国家不惜重金进行新型火焰切割技术研究和开发工作。所以，新型燃料用于火焰切割研究一直成为火焰切割新技术热点研究领域。长久以来，金属气焊和气割关键采取乙炔作为燃料，因为乙炔在使用过程中易燃、易爆，轻易回火，极易发生安全事故；乙炔在制造过程中，所用电石生产成本高、能耗大、污染环境；而且采取氧乙炔火焰切割时，切割质量差，钢材切口不光滑、挂渣多、难清除，切口上缘塌边，所以用其它燃气替换乙炔气早已形成共识。中国自改革开放以来，尤其是20世纪90年代以来，政府相关部门采取了诸多方法消除乙炔造成污染。l995年，机械工业主管部门公布不再审核新建、改扩建电石厂、乙炔气厂决定，同时大力推广使用新型工业燃气。1992年，国家科委发文推广氧液化石油气火焰切割技术，1996年9月国家经委、国家计委、国家科委等联合将氧丙烷火焰切割技术列为“九五”期间国家关键推广项目，以后又出现了以丙烷、丙烯为基，加入多种添加剂工业燃气。历经l0余年努力，中国新型工业燃气推广工作取得了关键进展，但因为燃气供给等问题，现在新型工业燃使用面仍不是很大，氧乙炔火焰切割使用比率仍在85％左右。从20世纪70年代起，世界部分发达国家就开始以烷烃烯烃类新型工业燃气替换乙炔气，80年代中期，美国、英国、日本等发达国家新型工业燃气使用率已达50％～70％。90年代美国则达成了85％，相比之下，中国新型工业燃气应用落后了美国快要20年[3]。随即，发达国家全部相继开展了对数控切割技术、工艺、相关配套软件和设备深入开发研究工作，经过40多年不懈努力，得益于计算机产业不停进步相助，已向市场推出了多种类型、功效齐全系列化数控切割产品。近20年来中国外相关研究机构及企业相继投入大量资金，开发研究成本低、安全、降低环境污染新型燃气，现在中国已自主开发及引进了多个新型工业燃气替换乙炔用于工业火焰加工。生产新型工业燃气企业近干家，应用量及推广面较大多个新型工业燃气为：丙烷气(C3H8)、丙烯气(C3H6)、金火焰工业燃气、霞普气(SHARP)、氟菜玛克斯气(FLAMEX)和特利气等，约占中国新型工业燃气市场90％。同时和新型工业燃气相配套焊割炬生产企业也陆续建成投产，多种焊割炬机具品种齐全，手工割炬切割厚度可达350mm，机用割炬切割厚度可达1800mm。因用新型工业燃气切割加工生产成本较乙炔气低大约1/3，且含有环境保护无污染、回火率低、安全性能好和易掌握等众多优点，受到了国家各相关管理机构高度重视。为此，很多研究部门正在主动研究开发替换型能源，可再生能源和环境保护能源。燃料乙醇是用无水乙醇作为燃料，是一个可再生生物质能。早在1973年石油危机爆发时，巴西政府就下决心用乙醇作为替换燃料。1979年初，当初美国宣告，使用和推广添加10％乙醇汽油，推行这一政策大大有利于销售商和消费者，同时节省了国家石油资源。美国于1992年开始激励使用乙醇作新配方汽油充氧剂，从而极大地促进了美国燃料乙醇生产至，法国5％燃料可能来自再生能源。在中国，伴随经济快速发展，汽车保有量高速增大，这使得中国对汽车能源需求和日俱增，大力发展乙醇燃料已纳入，生产燃料乙醇已列为国家“十五”示范工程重大项目。从使用情况和技术成熟角度看，乙醇是一个比较理想生物液体燃料，是目前经典可再生能源。伴随中国工业发展，金属气割加工需求量越来越大，所以开发推广安全环境保护、高效节能、切割质量高、操作方便、燃料起源广及供给方便气割方法是一项关键课题。现在，应用在低碳钢及低合金结构钢热切割方法关键是氧乙炔火焰切割，其工艺缺点是乙炔气造价高，在生产和使用过程中消耗能源多，对环境污染较大，且储存、运输及使用时安全性差等。为此，大家开发了很多代用液体燃料切割技术，其中比较经典有氧汽油、氧乙醇切割技术。不过，这两种技术全部有本身不足，氧汽油切割技术含有优良切割质量且节能环境保护，不过汽油使用将增加石油资源消耗，存在能源危机问题。氧乙醇火焰因为乙醇燃料可再生性备受目前能源界推崇，但其火焰温度较低，延长起始预热金属时间，造成切割效率下降。从节能高效角度出发，利用乙醇可再生性和汽油高热值进行相互补充而开发适合金属热切割过程混合燃料是含有宽广前景工作。伴随醇类燃料广泛应用，火焰切割用燃料用醇类燃料必将替换以往石油系燃料。1.2氧乙醇燃烧过程中液体燃料雾化方法氧乙醇燃烧过程中，使燃料完全燃烧以提升火焰温度最关键方法就是乙醇燃料充足雾化，现在已知雾化方法有：压力雾化、喷溅雾化、超声波雾化、溶气雾化等。﹙1﹚压力雾化雾化是将液体或液—固悬浊体分散成数微米至数十微米细小滴粒作业,它能够提供巨大相间接触面积,是一个关键单元操作。在工业、农业、民用消费及化工等领域有广泛应用。压力雾化是利用压力使液体高速经过喷嘴，将液体静压能转变为动能经喷嘴高速喷出并形成雾滴，从而达成液体雾化。单纯依靠压力经过小孔喷射仍不能达成雾化,常见压力雾化器(又称力喷嘴)通常采取液体加压和旋转运动相结合，使高速喷出液体形成锥形薄片，液膜伸长变薄最终碎裂成为雾滴。在多种雾化方法中,压力喷嘴以其结构简单、雾化性能好、能耗低、操作简便等优势，应用十分广泛。﹙2﹚喷溅雾化这是一个燃料在高速喷出后碰撞后破碎雾化方法，碰撞界面能够是改变方向管道壁面，像瀑布流下后水碰到石头溅起水雾。因为燃烧室空间限制，尤其是对于中小型柴油机，燃料喷出后和室壁发生碰撞是常见现象，碰撞后，随即液体燃料产生喷溅，发生破碎。破碎液滴再次和周围液滴发生二次碰撞，深入碎化，使液体燃料在喷溅强烈作用力下达成雾化目标。﹙3﹚超声波雾化超声波雾化也称为超声振荡雾化，是利用超声波作用来加强液体分解和雾化试验研究工作早在20世纪30年代就已经开始了。超声波雾化原理是：利用压电陶瓷所固有超声波振荡特点，经过一定振荡电路手段和压电陶瓷固有振荡频率产生共振，就能直接将和压电陶瓷接触液体雾化成1--3μm微小颗粒。其原理是，电路超声波振荡，传输到压电陶瓷振子表面，压电陶瓷振子会产生轴向机械共振改变，这种机械共振改变再传输到和其接触液体，使液体表面产生隆起，并在隆起周围发生空化作用，由这种空化作用产生冲击波将以振子振动频率不停反复，使液体表面产生有限振幅表面张力波。这种张力波波头飞散，使液体雾化，同时产生大量负离子。超声波雾化也是液体燃料雾化关键方法。﹙4﹚溶气雾化液体燃料柴油、汽油、航空油、重油等广泛地被用于内燃机、燃气轮机、锅炉、冶金炉及其它燃烧装置中，高效、合理、低污染地使用燃油是能源研究中一个关键课题。理论和实践表明，为了取得高强度、高效率、低污染燃烧效果。首先必需将液体燃料粉碎成细小细粒，取得良好雾化质量。其次必需提升燃料、气体混合质量。这二者优劣对燃料燃烧过程起着决定性作用，基于大量试验研究,提出一个燃料雾化新概念——溶气雾化。它完全不一样于现在在通常燃烧装置上广泛采取压力雾化方法和介质雾化方法等。燃料溶气雾化原理是事先在燃料中溶入气体，喷射时利用喷孔负压效应，使燃料中溶解气体过饱和，在喷孔内急剧析出，产生气爆雾化。溶气析出产生气态膨胀力克服燃料内聚力和表面张力，将燃料粉碎成细小微粒，形成抛物形状喷注。总而言之,在利用氧乙醇火焰进行切割、下料操作时,液体燃料(乙醇)充足雾化是使其充足燃烧和提升火焰温度关键方法。液体燃料充足雾化也是当今工程领域研究关键课题。2氧乙醇火焰燃烧过程2.1乙醇概述乙醇作为燃料早在20世纪初就出现了。以后伴随价廉物美石化系燃油大量生产，使汽油和柴油成了发动机关键燃料，从而抑制了乙醇燃料发展。直到20世纪7O年代初全球性“石油危机”爆发和不停严格汽车排放法规才使得燃料乙醇研究应用快速发展。2.1.1乙醇分子结构及性质1．乙醇分子结构乙醇分子是由乙基和羟基两部分组成，能够看成是乙烷分子中一个氢原子被羟基替换产物，也能够看成是水分子中一个氢原子被乙基替换产物。乙醇分子中碳氧键和氢氧键比较轻易断裂，其相对分子量为46.07。2．乙醇物理、化学性质﹙1﹚物理性质乙醇俗称酒精，化学分子式为CH3CH2OH,是一个无色透明且含有特殊芳香味和强烈刺激性液体。它以玉米、小麦、薯类、糖蜜等为原料，经发酵、蒸馏而制成，乙醇沸点和燃点较低，属于易挥发和易燃液体，除大量应用于化工、医疗、制酒业外，还能作为能源工业基础原料-燃料。所谓变形燃料乙醇就是将乙醇深入脱水再加上适量汽油后形成。燃料乙醇含有和矿物质燃料相同燃烧特征，但其生产原料为生物源，是一个可再生能源。另外，乙醇燃烧过程所排放一氧化碳和含硫气体均低于汽油燃烧，所产生二氧化碳和作为原料生物源生长所消耗二氧化碳数量上基础持平，能够降低污染抑制“温室效应”，它也所以被称为“清洁型燃料”。乙醇物理性质关键和其低碳直链醇性质相关。分子中羟基能够形成氢键，所以乙醇黏度很大，也不及相近相对分子质量有机化合物极性大。室温下，乙醇是无色易燃，且有特殊香味挥发性液体。λ=589.3nm和18.35°C下，乙醇折射率为1.36242，比水稍高。作为溶剂，乙醇易挥发，且能够和水、乙酸、丙酮、苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、乙二醇、甘油、硝基甲烷、吡啶和甲苯等溶剂混溶。另外，低碳脂肪族烃类如戊烷和己烷，氯代脂肪烃如1,1,1-三氯乙烷和四氯乙烯也可和乙醇混溶。伴随碳数增加，高碳醇在水中溶解度显著下降。因为存在氢键，乙醇含有潮解性，能够很快从空气中吸收水分。羟基极性也使得很多离子化合物可溶于乙醇中，如氢氧化钠、氢氧化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铵、溴化铵和溴化钠等。氯化钠和氯化钾则微溶于乙醇。另外，其非极性烃基使得乙醇也可溶解部分非极性物质，比如大多数香精油和很多增味剂、增色剂和医药试剂。﹙2﹚化学性质a.酸性：乙醇分子中含有极化氧氢键，电离时生成烷氧基负离子和质子。CH3CH2OH→（可逆）CH3CH2O-+H+乙醇pKa=15.9，和水相近。乙醇酸性很弱，不过电离平衡存在足以使它和重水之间同位素交换快速进行。CH3CH2OH+D2O→（可逆）CH3CH2OD+HOD因为乙醇能够电离出极少许氢离子，所以其只能和少许金属（关键是碱金属）反应生成对应醇金属和氢气：2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2醇金属遇水则快速水解生成醇和碱。　（1）乙醇能够和金属钠反应，产生氢气，但不如水和金属钠反应猛烈。（2）活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）能够将乙醇羟基里氢替换出来。b.燃烧：乙醇能够和空气中氧气发生猛烈氧化反应产生燃烧现象，生成水和二氧化碳。CH3CH2OH+3O2→2CO2+3H2O乙醇也可被浓硫酸跟高锰酸钾混合物发生很猛烈氧化反应,燃烧起来。2.1.2乙醇用途乙醇用途很广，关键有：(1)溶剂，用于消毒剂、洗涤剂、工业溶剂、稀释剂、涂料溶剂等几大方面，其中用量最大是消毒剂，浓度为70%～75%乙醇溶液杀菌能力最强；(2)基础有机化工原料，乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取医药、染料、涂料、洗涤剂等产品原料；(3)汽车燃料，乙醇能够调入汽油，作为车用燃料，美国销售乙醇汽油已经有20年历史。2.2氧乙醇火焰燃烧过程乙醇分子是由乙基和羟基两部分组成，能够看成是乙烷分子中一个氢原子被羟基替换产物，也能够看成是水分子中一个氢原子被乙基替换产物。乙醇分子中碳氧键和氢氧键比较轻易断裂。氧乙醇火焰燃烧过程是(键断裂时化学)能转化为(热能)能过程，其化学反应方程式为：CH3CH2OH+2O2=2CO+3H2O不完全燃烧CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O完全燃烧2.3氧-乙醇火焰燃烧性能分析1.火焰燃烧过程分析1.1焰心分解1.2内焰燃烧过程1.3外焰燃烧过程氧气消耗分析：内焰消耗1分氧气，其中0.5份来自本身分解，其它0.5份来自纯氧。外焰消耗2.5分氧气，这些氧既可完全由空气提供，也可由纯氧和空气共同提供，这时，内焰将有自由氧存在而展现氧化性。假如外焰完全由空气提供，内焰将呈还原性，不过火焰外焰很长，温度较低。分析以下：a.内焰呈还原性时，内焰无自由氧情况下，外焰中参与反应空气量为:其中氮气：11.89-2.5=9.39外焰区域总共有生成气体数为：9.39+5=14.39同乙炔火焰外焰区域生成物气体数8.64相比多66.6%此时火焰温度计算:尝试解b.最大供给氧气下，即外焰燃烧需要氧气完全由纯氧供给时:尝试法解c.氧气由纯氧和空气氧共同供给时:外焰中参与反应氧气中1份由空气提供，其它由纯氧供给，此时消耗空气量为:其中氮气：4.76-1.0=3.76外焰区域总共有生成气体数为：3.76+5=8.76同乙炔火焰外焰区域生成物气体数8.64相差不多。尝试算后T=2926K3液体燃料燃烧过程3.1液体燃料燃烧特点1.扩散燃烧指混合扩散原因起着控制作用燃烧。扩散燃烧关键特点：(1)燃料和空气分别送入燃烧室，边混合、边燃烧；(2)燃料和空气中氧进行化学反应所需时间和经过混合扩散形成可燃混合气所需时间相比少到能够忽略不计程度；(3)燃烧时产生火焰较长，且多呈红黄色。此时，燃料燃烧所需时间关键取决于和混合扩散相关原因，包含气流速度、流动情况(层流或湍流)、气流流经物体形状和大小等。炭粒、油滴或液体燃料自由液面燃烧均属于扩散燃烧范围。2.非均相燃烧　　化工生产中，绝大多数反应全部属非均相反应，即反应系统包含两个或两个以上相，如催化裂化，煤气化、焦化和加氢液化，矿物焙烧，烃类蒸汽转化，甲醇合成，氨合成，二氧化硫催化氧化，芳烃催化氧化，羰基合成，烃类液相氯化，芳烃烷基化，水吸收氮氧化物制取硝酸等均属于非均相反应。3.2液体燃料燃烧过程使液体燃料在特定环境中完成燃烧化学反应过程。通常液体燃料着火温度比沸点高，进行燃烧化学反应活化能也远高于燃料蒸发气化所需气化潜热，所以液体燃料不可能在液态时直接进行燃烧，而需要先蒸发气化为燃料蒸气，然后进行燃烧，其实质就是带气化过程气相扩散燃烧。使液体燃料加紧蒸发气化常见方法有：(1)使燃料经过喷油嘴雾化为由大量小油滴形成油雾，以增加油滴总蒸发表面，在柴油机或燃气轮机中全部有使用；(2)将燃料喷入特制蒸发管，使燃料在管内接收燃气加热而气化，仅适适用于航空燃气轮机燃烧室。液体燃料燃烧过程是：(1)雾化；(2)蒸发；(3)掺混；(4)燃烧。4评价液体燃料燃烧方法和参数4.1液体燃料和燃烧1.燃料和液体燃料﹙1﹚燃料燃料是指在燃烧过程中能放出大量热墨物质。工程上讲燃料是加热到一定温度后,能和氧发生强烈反应,并放出大量热量碳化物或碳氢化合物。燃料按形态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三种；按取得方法可分为天然燃料和人工燃料两种。人工燃料是经过一定处理过程所取得燃料。多种形态燃料，全部有对应天然燃料和人工燃料。﹙2﹚液体燃料液体燃料以重油为主，也称燃料油，其次是醇类燃料,如甲醇和乙醇。重油中碳和氢含量较高，发烧量高，通常约40700KJ/kg，内部杂质极少，不超出千分之几。在正常燃烧时，燃料油燃烧产物只是气体，而没有灰渣。燃料油含氢量较高，燃烧后产生大量水蒸气，水蒸气轻易和燃料中硫燃烧产物生成硫酸，对金属造成腐蚀，所以燃料油中硫很有害。除此之外，植物油也是液体燃料一个。2.液体燃料燃烧当液体燃料滴经过加热后，在其表面先蒸发产生蒸气，蒸气向四面扩散，和周围空气混合，深入被加热着火燃烧。因为燃烧速度快，蒸发速度慢，液体燃料燃烧快慢取决于其蒸发速度。4.2液体燃料燃烧方法和参数液体燃料燃烧是使液体燃料在特定环境中完成燃烧化学反应过程。通常液体燃料着火温度比沸点高，进行燃烧化学反应活化能也远高于燃料蒸发气化所需气化潜热，所以液体燃料不可能在液态时直接进行燃烧，而需要先蒸发气化为燃料蒸气，然后进行燃烧，其实质就是带气化过程气相扩散燃烧。4.2.1概述液体燃料燃烧过程和燃烧方法液体燃料燃烧就是液体雾化燃烧过程。1.液体雾化燃烧过程：液体雾化为细小颗粒→然后和氧接触→着火燃烧2.液体雾化燃烧特点：①液体雾化燃烧过程是一个复杂物理化学过程；②重油在炉内燃烧是以油雾矩形式燃烧,故各个油粒在同一时间并不经受同一阶段；③燃烧过程各个阶段之间是相互联络,相互制约；④油雾燃烧包含油蒸汽同相燃烧,和液粒、焦粒、烟粒异相燃烧。3.油雾和空气流混合：①加大空气速度；②使空气和油雾成交角相遇；③使空气成旋转气流和油雾相遇；④使空气两次和油雾相遇；⑤油雾化很细。液滴和燃烧室壁或其它物体碰撞:热表面→蒸发，和空气混合燃烧形成点火源；冷表面(或缺氧介质)→结焦。4.稳定和强化液体燃料燃烧基础路径:①改善雾化质量；②供给适量空气,强化空气和液体雾化后混合；③确保点火区域和燃烧室高温。4.2.2液体燃料雾化1.雾化原理及方法(1)雾化过程多个阶段：①液体由喷嘴流出时形成薄幕或流股；②液体表面弯曲波动；③产生流体薄膜；④薄膜分裂成颗粒,小液滴；⑤颗粒聚合。(2)雾化方法分类和特点：依据雾化过程所消耗能量起源,可将雾化方法分为两类:①靠附加介质能量使油雾化据雾化剂压力不一样又分为:a.高压雾化:雾化剂压力在100kPa以上；b.中压雾化:雾化剂压力在10-100kPa；c.低压雾化:雾化剂压力在3-10kPa。②油压式(或机械式)雾化(3)雾化特点:①用气体介质做雾化剂时,雾化剂以较大速度和质量喷出,当和液体燃料流股相遇时,对液体表面产生冲击和摩擦,液体表面受到外力,外力大于液体内力→液体微粒破碎雾化。②液压式雾化:液体燃料以高压由小孔喷出,产生强烈脉动能,使它产生很大径向分力和波浪式运动,周围介质对它附加外力→液体燃料流股连续性遭到破坏,分散成细颗粒。2.液体燃料雾化炬特点—衡量雾化质量参数(1)液体微粒直径雾化后液体微粒直径不均匀,能够用三个参数来说明液体微粒直径大小:油粒直径分布,平均直径和最大直径。液体微粒直径分布说明不一样大小颗粒在总颗粒中占百分数。(2)平均直径计算方法—索太尔平均值法雾化颗粒平均直径是雾化质量一个关键指标，所以，对雾化研究，大量工作是研究平均直径和各原因之间关系，以探讨改善雾化质量路径和方法。设在特定液滴群中滴数为a,且全部液滴直径等于R,液滴总体积和总面积之比恰好等于实际液滴群总体积和总面积之比。(3)雾化角—燃料雾化炬张角①雾化角定义:雾化角即油雾炬张角。雾化角大，则可形成张角较大、短而粗火焰；反之，则可形成细而长火焰。多种喷嘴所形成油雾炬形状不一样，并和工况参数相关。通常油雾炬，全部不会是一个正锥形，所以，雾化角数值便是有要求条件。通常以喷口为中心,以100mm长为半径作弧和燃料雾化炬边界(边界位置也是近似)相交,然后将交点和喷口中心相连所得夹角，即定为雾化角。②雾化角计算依据流体力学原理，雾化角大小取决于流股断面上质点切向分速t和轴向分速a之比。所以，通常有利于提升切向分速度原因，全部会使雾化角增加；通常提升轴向分速度原因全部会使雾化角减小。(4)液体燃料微粒流量密度及其分布液体燃料微粒流量密度定义:指单位时间内在液体微粒运动法线方向上,单位面积上所经过液体微粒流量。流量密度和喷嘴结构及工况参数相关，由试验测得。(5)液体燃料雾化射程①定义:在水平喷射时,液体微粒降落前在轴线方向移动距离。②特点:油雾中油粒直径是不均匀，它们移动距离是不相同，甚至有极小颗粒会悬浮于气流之中而不降落。所以所谓油雾射程数值是很粗略；油雾射程远近取决于流体动力原因，通常来说，轴向速度越大，油雾射程就越远。切向分速度越大，射程就越近。射程在一定程度上能够反应火焰长度，射程比较远喷嘴常常形成长火焰。不过射程和火焰长度是两个不一样概念，二者并不等同。3.雾化颗粒平均直径雾化颗粒平均直径是雾化质量一个关键指标，所以，对雾化研究，大量工作是研究平均直径和各原因之间关系，以探讨改善雾化质量路径和方法。(1)影响颗粒平均直径原因依据雾化理论研究，影响颗粒平均直径原因有喷嘴结构参数、油性质参数及工况参数。影响颗粒平均直径原因很多，大多数试验研究全部是在一定条件下，即固定一些参数，而找出颗粒平均直径和另部分参数之间关系。所以，经过以上分析，可将影响雾化颗粒直径原因概括以下：影响雾化质量作用力①内力：包含粘度和表面张力；②外力：包含雾化剂流出速度、雾化剂单位耗量、油流出速度、雾化剂和油流股接触表面和油流股交角等。(2)各原因对颗粒平均直径影响基础规律①油温影响；改变油温→油粘度和表面张力；关键靠降低油粒度改善雾化质量。②雾化剂压力和流量影响；a.当雾化剂相对速度越大,雾化后颗粒平均直径越小,高压油烧嘴比低压好；b.雾化剂单位耗散影响。③油压影响；④油烧嘴结构影响。4.2.3液体燃料喷嘴1.燃油烧嘴基础要求：①一定燃烧能力；②在一定调整范围内确保雾化质量；③能造成一定空气和燃料雾混合良好条件,调整倍数；④燃烧稳定,火焰形状和火焰长度稳定；⑤喷嘴便于调整,能实现自动调整。2.燃料油喷嘴分类及结构：燃料油喷嘴种类很多,关键讲按雾化剂方法分类：（1）气体介质雾化油喷嘴:靠气体介质动量将油雾化；（2）油压式喷嘴:油高压下流出而得到雾化；（3）转杯式油喷嘴:油经过高速旋转转杯,成薄膜状喷出,然后又被空气雾化；（4）气体介质雾化油喷嘴。a.低压燃料油喷嘴：(1)性能:嘴前风压为5-10kPa,高可达12kPa,雾化剂和燃料相遇时速度为50～100m/s,n=1.0-1.15,喷嘴能力150-200kg/h。(2)结构:包含四部分:空气导管,油导管,烧嘴喷头和调整机构。b.高压燃料油喷嘴：①性能:雾化剂通常压缩空气或蒸汽,喷嘴前空气压力300-700kPa,雾化剂用量通常为0.2～0.6kg/kg,n=1.2～1.25；②结构简单,体积小；③种类:涡流式高压燃料油喷嘴；内混式高压燃料油喷嘴，油压式(机械式)燃料油喷嘴：特点:①靠燃料油在本身压力能作用下,由喷嘴喷出而雾化,不需要雾化剂,全部空气由鼓风机另行供给；②燃料油喷出速度高,油压要求高1500-2500Pa；③离心式喷嘴火焰较短,但张角较大,通常80-120°。3.燃料油喷嘴计算(1)已知条件：①每个喷嘴燃烧能力；②油压、油温、燃料油密度；③雾化剂种类、温度、压力和密度。(2)关键计算尺寸：①燃料油导管直径Dy；②雾化剂导管直径Dw；③喷口断面积Ay和直径dy；④雾化剂喷口断面积Aw或直径dw。5超声波雾化5.1超声波概述1.超声波介绍由生活经验能够知道，当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动次数称为声音频率，它单位是赫兹。人类耳朵能听到声波频率为20～0赫兹。当声波振动频率大于0赫兹或小于20赫兹时，便听不见了。所以，把频率高于0赫兹声波称为“超声波”。通常见于医学诊疗超声波频率为1～5兆赫兹。超声波含有方向性好，穿透能力强，易于取得较集中声能，在水中传输距离远等特点。可用于测距，测速，清洗，焊接，碎石等。在医学,军事,工业,农业上有很多应用。理论研究表明，在振幅相同条件下，一个物体振动能量和振动频率成正比,超声波在介质中传输时，介质质点振动频率很高,所以能量很大。在中国北方干燥冬季，假如把超声波通入水罐中，猛烈振动会使罐中水破碎成很多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就能够增加室内空气湿度。这就是超声波加湿器原理。2.超声波产生声波是物体机械振动状态（或能量）传输形式。所谓振动是指物质质点在其平衡位置周围进行往返运动。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态经过空气媒质向四面八方传输，这便是声波。超声波是指振动频率大于0Hz以上,其每秒振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉上限（0Hz），大家将这种听不见声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致，它们共同点全部是一个机械振动，通常以纵波方法在弹性介质内会传输，是一个能量传输形式，其不一样点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传输含有良好束射性和方向性，现在腹部超声成象所用频率范围在2~5兆Hz之间，常见为3~3.5兆Hz（每秒振动1次为1Hz，1兆Hz=10.6Hz,即每秒振动100万次，可闻波频率在16－0Hz之间）。3.超声波特点(一)超声波在传输时，方向性强，能量易于集中。(二)超声波能在多种不一样媒质中传输，且可传输足够远距离。(三)超声和传声媒质相互作用适中，易于携带相关传声媒质状态信息（诊疗或对传声媒质产生效应。（诊疗）超声波是一个波动形式，它能够作为探测和负载信息载体或媒介（如B超等用作诊疗）；超声波同时又是一个能量形式，当其强度超出一定值时，就能够经过和传输超声波媒质相互作用，去影响，改变以致破坏后者状态，性质及结构（用作诊疗）。5.2液体超声波雾化原理及雾化喷嘴设计1,超声波雾化设计原理分析相关研究认为，超声波雾化是利用超声能量使液体在气相中形成微细雾滴过程，即在振动液体表面产生超声波，由振幅所组成振峰把液滴从表面分离并破碎。伴随超声波频率增加，雾化液滴越来越细，通常在超声波振动频率作用下，可取得微细液滴。另外，超声波频率场还能消除或减薄传热面周围温度附面层，从而促进传热。通常雾化液体(油或水)全部采取压力雾化喷嘴(离心喷嘴)。当液体流量太大时(或液体粘性过大时)，因为离心喷嘴喷口尺寸增加，喷嘴出口液膜增加，造成液体雾化质量恶化，液珠索太尔平均直径急剧增加。为了在液体流量较大时，得到理想雾化质量，能够采取压缩空气(或蒸气)作为雾化剂，来改善雾化质量。雾化剂压力通常在0．3～0．5MVa，比如Y型喷嘴，内混式喷嘴和外混式喷嘴等。因为Y型、内混式和外混式喷嘴，仅利用雾化剂气动能来雾化液体，所以所需雾化剂量较大，为了得到理想液珠平均直径，通常雾化剂占被雾化液体质量30～60。超声雾化器分为两大类：流体动力型和电声换能型。流体动力型超声雾化利用高速气体或液体激发共振腔而产生超声，其频率关键由共振腔几何尺寸决定，雾滴大小和液流速率、气压大小和喷嘴结构相关。超声气雾化技术采取就是流体动力型超声雾化器，另外水、有机液体、熔融金属等液体介质超声雾化也常采取这种形式。电声换能器型超声雾化利用换能器将高频电磁振荡转化为液体机械振荡，使液体破碎成雾。关键有两种形式：一个是压电换能器在液体中辐射强超声，经过薄透声膜辐射到液体中，而在液面产生喷泉状雾化，这是经典超声加湿器原理；另一个是液体流至超声聚能器表面，并形成薄液层，薄液层在超声振动作用下激起表面张力波，当振动面振幅达成一定值时，液滴即从波峰上飞出而形成雾化。雾化喷嘴是雾化装置中使雾化介质取得高能量、高速度器件，也是对雾化效率高低和雾化过程稳定性起关键作用关键部件。它功效是控制雾化介质流动和流型，以求有效地破碎液体金属和生产特定性能粉末。雾化喷嘴实际上是一件换能器，立即高压气体含有动能转化为金属表面能。作为换能器，其能量转换效率是至关关键。超声波雾化喷嘴，不仅利用雾化剂气动能，更关键依靠于超声波能来雾化液体。所以，不仅能够降低雾化剂用量，而且能够深入改善雾化质量。2.超声波雾化喷嘴雾化机理(1)超声波激发机理气体在喷口达成音速时，在喷口出口形成激波，这个激波是稳定。当激波下游存在钝体时，激波变为不稳定，出现压力脉动，压力脉动存在一定频率，但脉动幅值不大。当激波下游安装一个固定频率和该脉动频率相同共振腔时，因为共振使压力脉动幅值大大增加。超声波是由激波和共振器共同作用而产生。超声波频率和超声波能量和喷口结构尺寸和气流压力相关，喷口尺寸增加，频率下降，超声波能量增加。声压是直接影响雾化效果一个关键声学量，可用改变共振腔几何尺寸和增加气流出口前压力两种路径来取得较大声压值。中科院声学研究所从多个声雾化燃烧器实测中，归纳出计算频率经验：f=c/4[h+0.3(dr-dc)式中:h---共振腔深度，mm；dr---共振腔直径，mm；dc---中心杆直径，mm；c---常温下空气中声速，m／s。经过试验证实：用上述经验公式计算得出频率和实测频率值存在误差，误差范围小于10%。3.超声波雾化喷嘴设计现在实际应用雾化喷嘴在型式和结构方面多个多样，通常依据液体温度和生产粉末要求，选择合适雾化喷嘴型式。因为它在整个工艺过程中起着关键作用，一向受到生产和研究者极大重视。下文介绍3类超声波雾化喷嘴。(1)雾化水类喷嘴——离心式超声雾化喷嘴本设计喷嘴为离心。超声喷嘴组合。当无雾化剂时，含有离心喷嘴雾化特征，水从喷口喷出后，形成锥形水膜，水膜在离出口一定距离处，失稳、破碎成大小不一样水珠。因为喷口尺寸大，雾化质量差。有雾化剂时，因为高速气流和超声波作用，锥形水膜离开出口后立即被雾化成大小不一样水珠，水珠随气流向下游运动。(2)雾化汽油等燃料类喷嘴——喷注式发生器雾化喷嘴喷注式发生器(空气哨)，超声波发生器设置在燃烧器本体上，当液体经过雾化器时，在燃料喷射区和燃烧区产生超声振动，雾化燃料和强化燃烧。为便于制造、使用、维护，所使用超声波雾化器采取喷注式发生器结构，即利用蒸汽或压缩空气在雾化器内流动，在其端部产生超声波振动以雾化燃油。为确保工作可靠性和工作质量(雾化质量)，雾化器采取两级雾化，即机械雾化和超声波雾化相结合。在雾化器中心采取机械雾化结构，燃油在管道中心流动，经过旋流室和雾化片优异行第一级机械雾化。在雾化室出口处外围有一环形共振腔槽，蒸汽或压缩空气流过环形腔体时，高速气流产生超声波振动，对机械雾化喷出油雾作第二级雾化，从而取得雾化质量满意燃油雾化。(3)雾化金属粉末喷嘴——双层固体技术雾化喷嘴在研究一般气体雾化过程知道，气体雾化破碎机理应为五个阶段：形成波形、波形碎裂和形成条带、条带破碎和波形破裂(一次雾化)、二次雾化、碰撞和聚合。在此，提出一个新型气体雾化制粉方法——固体雾化技术。在不改变现有设备和喷腔结构前提下，改变雾化介质，在雾化气流中加入固体粉末，提升气流冲击动量，增强破碎效果。从而达成提升雾化效率和细粉收得率目标。5.3超声波雾化控制参数超声波雾化也称为超声振荡雾化。利用超声波作用来加强液体分解和雾化试验研究工作早在20世纪30年代就已经开始了。超声波燃油雾化是利用空气射流在谐振腔产生高频率（10~40kHz），高振幅猛烈震动来强化雾化一个喷雾技术。也能够说，它是属于空气（或蒸汽）机械雾化喷嘴，是高压气雾化基础上改善型式。超声波雾化过程是：当在一个强超声波波源发出超声波传到液面时，液面受到声波振动而产生网状波。假如超声波振动加剧时，在波峰处会有小液滴飞起，飞出液滴又被超声波振动而深入被雾化。它雾化机理研究并不透彻，不过它完全不一样于其它雾化形式。现在认为超声波雾化燃油有两种原因起作用：一个是高频，高振幅超声本身将很强声波压力作用在燃油上，和燃油内空化作用使燃油雾化；另一个是高频振动气流所含有猛烈紊流脉动将油膜拉成液丝，破碎成油滴而在气动力作用下深入雾化成细雾。超声波雾化液体燃料另一个起作用原因是高频，高振幅气流含有线性运动动能，在和油滴磁撞时，将能量传输给油滴，使其取得很大能量后，破碎成更细小雾滴，所以又靠近气动雾化。多个原因作用使超声波雾化喷嘴能够取得dm＜60微米雾滴，所以燃烧充足，能够节省燃料。另外可组织低过量空气系数燃烧，可降低污染物排放量。另外，超声波对喷嘴出口有自净化作用，不易结焦和积炭。中国对超声波雾化喷嘴进行过不少研究，包含利用高压气在喷口产生不稳定激波，经过共振腔产生超声和利用旋涡脱落经过共振腔产生超声波。超声波共振腔结构参数：1）喷嘴和共振腔之间距离L改变（用dB表示）起伏多变，有多个峰值，这就是当距离满足入射波和反射波叠加条件时出现。2）共振销和共振腔体之间间隙减小，声频也改变。这是因为声频和气流速度v相关。通常见相同参数表示：LD=L/Dc=L/(dc-dcT)/2或3)共振腔相对深度HD=h/Dc,和相同直径KD=DP/DC=(dp-dcT)/(dc-dcT)。6液膜爆破雾化原理6.1液体燃料雾化方法现在已知液体燃料雾化方法有：1．压力雾化压力雾化是利用压力使液体高速经过喷嘴，将液体静压能转变为动能经喷嘴高速喷出并形成雾滴，从而达成液体雾化。2．喷溅雾化这是一个燃料在高速喷出后碰撞后破碎雾化方法，碰撞界面能够是改变方向管道壁面，像瀑布流下后水碰到石头溅起水雾。3．溶气雾化溶气雾化也称为气泡雾化，气泡雾化设想最初是由美国A.H.Web-和IS.Chin于1986年提出。其雾化机理是利用流体力学两相流理论，将低压雾化介质（蒸汽或压缩空气）注入到低压油里面，在一混合腔内混合，形成油包气特定流态—气泡流，利用气泡产生、运动、变形，直至在枪头出口处形成气泡内外压力差，经过其压差使气泡涨裂实现雾化，破坏是燃油表面张力，所以其能耗小，雾化颗粒度细（通常可达50μm左右），而且尺寸分布均匀，分布指数N>2，所以，燃烧充足。4．超声波雾化超声雾化是利用超声能量使液体在气相中形成微细雾滴过程，即在振动液体表面产生超声波，由振幅所组成振峰把液滴从表面分离并破碎。伴随超声波频率增加，雾化液滴越来越细，通常在超声波振动频率作用下，可取得微细液滴。5．机械雾化机械雾化关键靠液体本身压力能把液体以高速喷入相对静止空气中，或以旋转方法使油流加强搅动，使油得到雾化，这种方法称为油压雾化。机械雾化雾化机理关键是利用高油压在旋流雾化片中进行撞击、旋转直至出口处和空气剪切来雾化，克服是燃料粘性力，其结构简单，使用操作方便，但其雾化效果较差，设计良好时雾化颗粒度可达120μm左右，而且分布不均匀，尤其是油压降低时雾化效果显著降低，再加上其结构特点，出口孔径较小（通常为Φ1.8mm左右），轻易出现结焦堵塞，冷炉点火冒黑烟现象。6.2液体燃料雾化过程1.液体燃料雾化现象2.液体燃料雾化过程把液体燃料经过喷嘴破碎为细小颗粒过程称为燃料雾化过程。依据雾化理论研究，雾化过程大致是按以下多个阶段进行：(1)液体燃料由喷口直线喷出或旋转喷出，形成流股或薄膜；(2)流股或薄膜在静止气体中或在高速气流中，受速度差作用产生切应力，使液体表面发生变形；(3)在切应力作用下，当这个外力大于液体内力(黏滞力和表面张力)时，使流体流股或薄膜破裂，成为较粗颗粒。或在高压气(汽)动量作用下，形成颗粒较小油包气(汽)乳化液；(4)在切应力继续作用下，较粗颗粒在流场中，变成较细颗粒，或在油膜内气(汽)体压力作用下，深入破裂成细孙颗粒；(5)直至切应力和液体黏滞力和表面张力相等时，颗粒将不再细化；(6)已雾化成细颗粒液体雾，还会因颗粒问相互碰撞或和固体壁碰撞，再次变成较大颗粒。6.3液膜爆破雾化原理探究1．表面现象表面现象是自然界普遍存在现象。在日常生活中，会接触到很多表面现象，如肥皂水起泡，过热，过冷现象，过饱和溶液生成等等。总而言之，从工农业生产到日常生活，几乎四处全部包含到多种表面现象。可见表面现象研究有很大实际意义，而且日益显得关键。一定量物质，当其表面积很小时，表面性质对物质通常性质影响能够忽略，但当物质被粉碎或做成多孔性物质时，因其表面积大大增加，表面性质作用就显得十分突出了。比如1克水若成为一个球状水滴时，其球面积为4.48×10㎡，表面能为3.5×10J,这是个微不足道数值。但若把它们分散成直径为10m微小质点时，总面积为6000㎡，表面能可达434J,比原有表面能增大约一百万倍，相当于使1克水温度升高100度所需能量，体系能量因表面积增大而升高那么多，性质就有很大差异了。2．表面张力因为表面层分子受到液相分子内向拉力，有缩小表面积趋势，故能够想象液体表面上四处存在着一个张力，这种张力称为表面张力。比如，将系有一个纱线圈铁丝环浸入肥皂液中再取出，环中就形成一层薄膜，而纱线圈在液膜上可能够自由移动，假如把纱线圈内液膜刺破，纱线圈即被张开形成圆形，就好象液面对纱线圈沿着环半径方向有向外拉力一样，这种现象说明，表面张力是使液面缩小一个力，它沿着液面均匀和垂直地作用于线每单位长度上。表面张力是物质一个特征，并和温度、压力、组成和共存另一相性质等原因相关。纯液体表面张力通常是指液体和饱和了本身蒸汽空气接触而言。温度升高时通常液体表面张力全部降低。因为温度升高时，分子间平均距离增加了，表面层分子受到内部分子吸引力跟着减弱，所以要使分子从其内部迁移到表面上来也就轻易些。3．表面弯曲现象(1)弯曲液面下附加压力因为表面张力存在而引发一个有趣现象是：当液体表面呈弯曲形状时，液体内部除了承受外界环境压力外，还要加上因表面张力作用而产生附加压力。图所表示，设在凸起液面上截一块小面积AB，则在AB周围表面对AB面有表面张力作用，力方向和周界垂直，而且沿周界处和表面相切。平衡时，整个边界表面张力将有一个协力，协力方向指向液体内部，结果在曲面下液体额外承受一个附加压力△，而且液面愈弯曲，产生附加压力愈大。附加压力大小和液面曲率半径定量关系，能够利用表面能概念导出。明白了弯曲液面下有附加压力，就能解释部分常见想象。比如在没有外力场影响下，自由液滴或气泡全部呈球形。这不仅因为在相同体积前提下，球表面积最小，而且还因为假若液滴含有不规则形状，则在液面不一样部位，其弯曲方向和曲率半径全部不一样，由此而产生附加压力也不一样，在凸面处附加压力指向液滴内部；而在凹面处则指向相反方向。这种不平衡力，必将迫使液滴展现球形，因为只有球面上各点曲率相同，各处附加压力也相同，液滴才会稳定存在。通常液滴因受重力场影响，故呈椭扁球形状。(2)弯曲液面上饱和蒸汽压纯液体在一定温度下有一定饱和蒸汽压，这是对通常情况下液体(较大量水平液面液体)来说。若把液体分散成很多小液珠，体系总能量将因表面增大而增加，而且因为表面张力作用，液滴愈小，其液面产生附加压力愈大，在等温下和之平衡蒸汽压也愈大。4.液膜爆破雾化原理基于上述日常生活中现象，能够设想，当液体燃料经过管道输送到带有细小网状结构喷嘴时，在网状结构上，因为液体表面张力存在，在每一个网孔上全部将附着一层液体薄膜，此时，向喷嘴内输送氧气，当氧气气压增大到一定数值时候，就会使每一个液膜全部产生较大表面弯曲现象，当弯曲液面下附加压力增大到一定程度时，就会使这一薄液膜迸裂破碎，瞬时产生密度大，极其细小小液珠。这时，因为液膜被分散成很多小液珠，体系总能量将因表面积增大而增大，而且因为表面张力作用，附加气压力愈大，液滴被分散愈小，从而达成使液体燃料充足雾化目标。这就是液膜爆破雾化基础原理。6液膜爆破雾化设备及其设计7.1液膜爆破雾化设备1．液体燃料雾化装置——喷嘴(1)喷嘴类型：①直流喷嘴；②离心喷嘴；③气动喷嘴；④旋转喷嘴；⑤其它喷嘴。(2)直流喷嘴特点：①结构简单，尺寸紧凑，安装部署方便；②雾化角小，雾化质量差；③多用于加力燃烧室、冲压发动机等。(3)离心喷嘴特点：①雾化锥角大，雾化质量好；②采取双油路，可取得更大供油能力。(4)气动喷嘴特点：①雾化质量高；②排气冒烟少；③贫油熄火范围窄；④可采取特殊气化剂。2．直射式喷嘴在液膜爆破雾化过程中，我们选择直射式喷嘴作为关键设备，但要对现有设备进行改善，需要改善是要在喷嘴喷口处加一网状结构，其目标是在网状结构每一个网孔上形成燃料液态薄膜，然后在气压作用下使液体薄膜产生弯曲，以至最终达成爆破，产生极其细小液体颗粒，即使液体燃料得到充足雾化，提升燃料利用率。7.2液膜爆破雾化设备设计1.直射式喷嘴设计计算程序(1)已知条件：供油能力（供油量）、供油温度和压力、燃油物性参数（密度、粘度）。(2)设计程序：①选定雾化锥角，由此确定几何特征参数A；②确定流量系数；③确定喷嘴孔径；④确定喷嘴其它尺寸；⑤确定增加网状结构大小和网孔具体尺寸；⑥确定喷嘴各组成部分材料。2.改善方法在直射式喷嘴喷口处加一网状结构，使液体燃料在气压作用下得到二次雾化，从而提升雾化效果。8影响液膜爆破雾化效果原因8.1液膜爆破雾化过程把液体燃料经过管道输送到带有网状结构喷嘴，经过带有网状结构喷嘴将燃料破碎成细小颗粒过程称为液膜爆破雾化过程。依据液膜爆破雾化理论研究探讨，液膜爆破雾化过程大致是按以下多个阶段进行：(1)液体由喷嘴流出经过喷口处网状结构时，在网孔上就会形成薄幕或液态薄膜；(2)因为液体初始紊流状态和空气对液态薄膜作用，使液体薄膜表面发生弯曲波动；(3)靠表面张力作用下，液体薄膜分裂成细小颗粒；(4)颗粒继续碎裂；(5)颗粒(相互碰撞时)聚合。由此能够看出，液膜爆破雾化过程是一个复杂物理过程。在这里，不管是液体流出还是液膜形成，还有克服表面张力而形成细小颗粒，全部是要消耗能量。只有对体系作功，才能使燃料充足雾化。8.2影响液膜爆破效果原因依据液膜爆破雾化理论，影响液膜爆破雾化效果原因关键有：(1)液体燃料参数：温度，压力，流量，速度，黏度，表面张力，密度；(2)雾化介质参数：用量，速度，温度，压力，密度；(3)流股结构参数：长度，直径，交角等；(4)网状结构和雾化剂工况等。1．网孔数目网孔数目直接关系到液膜爆破雾化效果。网孔数目越多，说明网孔尺寸越小，所形成液膜越多，雾化后产生液体小颗粒也越多，雾化效果也就越好。2．气体压力气体压力对于液膜爆破雾化也产生直接影响。对于网孔数目确定液膜爆破雾化喷嘴，气体压力越大，对于液膜所产生附加压力也越大，因为液膜表面张力作用，当气压增大到一定数值时，液膜破裂转而形成细小液体小颗粒，即液体燃料在压力作用雾化。当气压不足时，所产生附加压力也会变小，虽能使液膜脱离网孔束缚，但其产生液体微粒尺寸偏大，雾化效果变差，不显著，所以气体压力对于液膜爆破雾化有直接影响。3．液体燃料性质液体燃料性质对于雾化质量也有直接关系。比如液体粘度、表面张力、密度、温度和雾化剂种类等。(1)粘度是表示流体质点之间摩擦力大小一个关键物理指标。粘度大小对于液体燃料输送和雾化全部有很大影响，所以对于液体燃料粘度应该有一定要求并保持其稳定。粘度越大，液体在网状结构上所产生表面张力越大，而且液膜厚度增大，它在上面停留时间也就越长，所需气体压力也越大。反之，当液体粘度很小时，它在网孔中所受到表面张力越小，液膜厚度很薄，停留时间短，气体来不及对其施加压力即发生破碎，雾化效果也不理想。所以液体燃料粘度对其本身雾化效果有直接影响。(2)液体表面张力和温度液体表面张力是指液体表面层中有一个使液面尽可能收缩成最小宏观张力。每种液体燃料表面张力是不一样，各地生产液体燃料表面张力也是不一样，但改变不大。多种液体表面张力只有和表面介质接触后才能表现出来，所以必需同时标明，何种液体和何种表面介质共存时产生表面张力。表面张力用来表示，其量纲为N／M。液体燃料表面张力和温度有一定关系，但它们之间影响较小。提升温度即使能够减小其表面张力，但降低得并不多。20U时多种不一样液体和表面介质为空气时表面张力如表1。水和表面介质为空气时表面张力和温度(c)关系如表2。表12O℃时液体表面张力液体种类表面张力，N/m液体种类表面张力，N/m水银0．476乙醚0.0165水银和水0．373苯0.0289甲醇0．0226橄榄油0.032煤油0．023～0.03210%食盐水0.0754原油0．023～0.038锭子油0.0311表2水表面张力温度℃表面张力N/m温度℃表面张力N/m00.765600.662100.742700.664200.728800.626300.711900.607400.6951000.588500.679由以上数据可知，表面张力和温度和液膜爆破雾化存在关键关系。4．雾化剂工况(1)雾化剂温度。常见雾化剂种类有：低压空气、高压空气、饱和蒸汽和过热蒸汽。雾化剂温度很关键，这是因为液体燃料是处于雾化剂中雾化，其温度直接影响到它黏度，过低温度使黏度增加，雾化将很困难，甚至不可能进行雾化，而温度越高，雾化效果就越好。所以，低压空气和高压空气最好是经过预热至150℃以上．不然雾化效果就不好。而饱和蒸汽则要看其压力大小假如压力超出500000Pa，说明其温度已达150℃左右，就可不用再预热。对过热蒸汽，通常全部能满足要求园其温度全部在250℃以上，能够得到良好雾化效果。(2)雾化剂速度。当流出断面积一定时,压力越大，速度也越大，所以压力和速度是相关联。而速度越大，它动量越大，雾化效果就越好，能够得到很细雾化粒度。低压空气压力通常在5～1OkPa，能够得到7O～10Om／s速度加上其用量为全部助燃空气。完全能够将液体燃料雾化得很好。高压空气和高压蒸汽压力全部在500000Pa以上，其速度能够达成音速或超音速(必需用拉瓦尔管)。雾化效果是相当好。(3)雾化剂用量。用低压空气雾化时，通常是用全部助燃空气作雾化剂，其用量已达最大。而用高压空气、饱和蒸汽和过热蒸汽作雾化剂时，其用量越大，雾化效果就越好，通常为藏体燃料重量3O%～5O%。部分好设计，用量在3O以下。而不好设计，用量在5O以上，甚至用量达成100%以上。但假如利用是低压饱和蒸汽，为了达成很好雾化效果，这么做还是许可。9氧乙醇燃烧过程中耗氧量计算9.1火焰类型依据氧和燃气混合比不一样，火焰能够分为碳化焰（也称还原焰）、中性焰和氧化焰三种。以氧-乙炔火焰为例。1.碳化焰氧和乙炔混合比（O2/C2H2）小于1（通常在0.85～0.95之间）时，混合气体中乙炔未完全燃烧，这种火焰称为碳化焰。碳化焰焰心、内焰和外焰三部分均很显著。整个火焰长而软。焰心呈灰白色；内焰呈淡白色，由一氧化碳、氢和碳微粒组成；外焰呈橙黄色，除燃烧产物二氧化碳和水蒸气外，还有未燃烧碳和氢。碳化焰最高温度低于3000℃。2.中性焰在割炬混合室内，氧和乙炔体积比为1～1.1时，被完全燃烧，无过剩游离碳或氧，这种火焰称为中性焰。焰心呈尖锥形，白色而明亮，轮廓清楚。其长度和混合气流出速度相关，流速快，焰心长，反之焰心就短。焰心光亮就是由炽热碳微粒发出。亮度虽高，但温度并不很高，约有950度。火焰紧靠焰心末端，呈杏核形，蓝白色，并带深蓝色线条，微微闪动。焰心中分解出碳就在这一区域内和氧化合而猛烈燃烧，并生成了一氧化碳，所以温度很高，其中离开焰心末端3mm左右处温度最高，约3100℃。这部分气氛中2/3是一氧化碳，1/3是氢，所以含有一定还原氧化物作用。内焰区沿火焰轴线最高温度是在距焰心2～4mm范围内，火焰温度为3020℃。离内焰区越远，火焰温度越低。中性焰外焰和内焰并无显著界限，通常是从颜色上区分。外焰颜色从内向外由蓝白色变为谈紫色和橙黄色。在外焰中，关键是一氧化碳、氢气和空气中氧化合而充足燃烧，生成二氧化碳和水蒸气。外焰温度比焰心高，约为1200～2500℃，含有氧化性，二氧化碳对熔池含有保护作用。3.氧化焰氧和乙炔混合比大于1.1时，混合气燃烧过程加剧，并出现氧过剩，这种火焰称为氧化焰。氧化焰中整个火焰和焰心长度全部显著缩短，只能看见焰心和外焰部分。焰心呈蓝白色，外焰呈蓝紫色。火焰挺直，带有“嘶嘶”声音。氧百分比越大，火焰越短，响声就越大。最高温度可达3300℃。燃烧化学反应方程，内焰：C2H2+O2→2CO+H2外焰：2CO+H2+1.5O2→2CO2+H2O经过方程式能够了解，当乙炔和氧气反应生成一氧化碳和氢气时，1mol乙炔需要1mol氧气，此时氧气完全是由氧气瓶提供纯氧，所以当氧气和乙炔物质量比是1时，没有过剩游离碳和氧，这时火焰是中性焰，小于1时为碳化焰，大于1.1时为氧化焰。9.2氧乙醇燃烧过程中耗氧量计算1．氧乙醇火焰燃