燃烧过程中的质量平衡课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,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,12,32,44,2,16,18,每,公斤,C,的反应热,每,公斤,H,2,的反应热,航空煤油的化学反应式,：,航空煤油的热值：,112,384,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1,kg,煤油所需的理论空气量,L,0,：,二、热离解,1、热离解和热离解方程,2、离解的影响,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：,空气及燃料的热焓可由,确定,燃气的热焓确定：,1,时：,1,kg,燃料+,L,0,kg,空气 （1+,L,0,）kg,则燃气的总焓：,两边乘以 ：,等温燃烧焓差,一般形式：,等温燃烧焓差仅与温度有关，与,无关,同样，对于,T,0,温度的燃气总焓：,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,发动机总体设计时，已知：,求：或,由,效率公式推得：,二、燃烧温度,近似计算公式：,影响 的因素：,，,：,：,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,5-3 燃烧室的工作过程,一、燃烧室的气流流型,二、火焰筒各路进气的分配及功用,1、旋流进气,：占5%-10%空气量，这时,=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,=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。,4、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,三、燃烧室中的燃料浓度分布,四、燃烧室的燃烧过程,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,的变化关系。,1、典型的燃烧效率特性,燃烧室进口空气压力、温度对 的影响：,2、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：,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,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：,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,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）,2、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,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流阻特性,燃烧室阻力特性曲线,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,NO,x,碳粒,起飞,1,1,25,多,慢车,100,10,21,少,二、排气污染生成机理及影响因素,1、,CO,的生成,当温度高于1673,K,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5,00,时，,CO,的消失主要为：,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影响因素,多种发动机在地面慢车时,CO,和,C,x,H,y,与,c,的关系,CO,和,C,x,H,y,与,c,的关系,4、,NO,X,的生成,（1）、热力,NO,（2）、瞬发,NO,T1538,时，,T816,时，,（3）、燃料,NO,影响,NO,生成的主要因素：,起飞状态各种发动机的,NO,X,排放与综合参数的关系,5、冒烟,（1）、烟形成机理,（2）、冒烟的影响因素,三、污染物排放特性,四、控制污染的方法,1、降低,CO,和,C,X,H,Y,（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,（,b）、,分级供油技术,2、降低,NO,X,2、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,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,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,