燃燒過程中的質量平衡

1、 燃燒過程中的質量平衡 燃燒過程中的能量平衡 燃燒室的工作過程 燃燒室特性 燃燒室的排氣污染5 燃燒過程的計算、燃燒室工作過程的特性5-1 燃燒過程中的質量平衡一、平衡方程、理論空氣量及熱值KmolKJCOOC/39580022完全KmolKJOHOH/242100(21222氣態(tài)）完全12324421618每公斤C的反應熱KgKJHUC/3298012395800每公斤H2的反應熱KgKJHUH/12105022421002航空煤油的化學反應式：kmolkJOHCOOHC/51028808812222168航空煤油的熱值：kgkJHHUC/455601125102880168112384理論

2、空氣量的計算理論空氣量的計算：氧氣占空氣的重量百分比：23.2%完全燃燒完全燃燒1kg煤油所需的理論空氣量煤油所需的理論空氣量L0：燃油空氣 kgkgL/7 .142 .231001123840二、熱離解1、熱離解和熱離解方程2、離解的影響5-2 燃燒過程中的能量平衡一、燃燒過程的能量平衡、燃燒效率一、燃燒過程的能量平衡、燃燒效率qIQIIfa*3*2即：*3.*2.)(immqHmimimafufbffaacufHm.)()()(0*3.0.0*2.iimmHmiimiimfacuffffaaauffffaaafacHmiimiimiimm.0.0*2.0*3.)()()(空氣及燃料的熱焓可

3、由Tcip確定燃氣的熱焓確定：1時：1kg燃料+L0kg空氣 （1+ L0）kg則燃氣的總焓：*30*130*30) 1()1 ()1 (aiLiLiL兩邊乘以 ：.fm*30.0.*130.*3.)()1 ()(afffafiLmLmiLmimm*3.*30*130.)1 ( aaafimiLiLm*3H等溫燃燒焓差一般形式：aiLiLH010)1 (等溫燃燒焓差僅與溫度有關，與無關同樣，對于T0溫度的燃氣總焓：0.*0.*0.)(HmimimmfaafaiLiLH001000)1 (則：)()()(0*3.0*3.0*3.aaafafiimHHmiimm代入前面的燃燒效率公式得：ufffa

4、aacHmiHHmiim.0*3.*2*3.)()(uaacHHHiiL)()(0*3*2*30因為fffiii0較小，可忽略ai和H均為溫度的函數，可查焓值表發(fā)動機總體設計時，已知：caTTm,*3*2.求： 或.fm由效率公式推得：)(*2*300*3aauciiLHHH二、燃燒溫度近似計算公式：0*2*3pguccLHTT影響 的因素：*3TuH0L，pgc*2Tcc*3T*3T：精確求解用迭代法：)(*2*300*3aauciiLHHH由0*3*2*301HHHiiLmmfucaaaf（1）任意給出一個 ，查表得 ，代入上式求出（2）由 查 ，由 查出（3）將 代入上式求 ，反復迭代，

5、直到二次溫度十分接近*3T*3H*3ai*3ai*3T*3T*3H*3H*3ai5-3 燃燒室的工作過程一、燃燒室的氣流流型二、火焰筒各路進氣的分配及功用1、旋流進氣：占5%-10%空氣量，這時=0.3-0.5作用：造成旋轉氣流，形成回流區(qū)，同時對油膜破碎霧化和摻混起作用。2、主燃孔進氣：占20%空氣量，這時=1左右作用：向頭部主燃區(qū)恰當地供入新鮮空氣，以補充旋流器空氣與燃油配合的不足。3、補燃孔進氣：占10%空氣量作用：補燃及摻混之間。4、摻混段進氣，占25%-30%作用：將上游已燃高溫氣流摻冷、摻勻至合理溫度分布5、冷卻火焰筒壁面用氣，占35%作用：隔熱、吸熱冷卻三、燃燒室中的燃料濃度分布

6、四、燃燒室的燃燒過程5-4 燃燒室特性一、燃燒效率特性 燃燒室的燃燒效率特性是指在一定的進口條件下，燃燒效率隨余氣系數的變化關系。1、典型的燃燒效率特性、典型的燃燒效率特性燃燒室進口空氣壓力、溫度對燃燒室進口空氣壓力、溫度對 的影響：的影響：c2、燃燒效率的相似準則、燃燒效率的相似準則 參數參數基于表面燃燒理論)(vuftc)(.22accmTFpf由實驗數據總結得出：)(.)300/(75. 122aTcccmeDFpf.)300/(75. 122aTccmeDFp令相似準則參數燃燒室確定后，這時)(.)300/(75. 122aTcmepf)f(c曲線反映出不同工況下的效率高低 綜合現代各

7、型燃燒室的燃燒效率的試驗數據，可得現有燃燒室 范圍的極限：)(fc二、火焰穩(wěn)定特性指在進口氣流參數一定的條件下，混氣能穩(wěn)定燃燒的油氣范圍典型的火焰穩(wěn)定特性曲線三、燃燒室的流阻特性1、燃燒室的壓力損失及表示方法、燃燒室的壓力損失及表示方法a、總壓損失分為兩類： 流阻損失 熱阻損失b、總壓損失常用兩種參數來表示： 總壓恢復系數 流阻系數（阻力系數）*2*3*/ ppc)21/()(2*3*2mmccpp222*21Mkcc2、燃燒室壓力損失的組成、燃燒室壓力損失的組成（a）擴壓器中的流體損失（b）火焰筒進氣產生的損失（b）火焰筒內的總壓損失（c）附加損失3、燃燒室的流阻特性、燃燒室的流阻特性),(

8、)(222.222.*2*23CMMaMaCMFpTmfFpTmgRpp222222.)/(TRCFpTCFRTPFpTmMMMMMa這兩個參數與 的關系構成了燃燒室的流阻特性c燃燒室阻力特性曲線5-5 燃燒室的排氣污染一、排氣污染概述不同狀態(tài)排氣污染物的含量（單位：g/kg燃油）工作狀態(tài)CO可燃烴NOx碳粒起飛1125多慢車1001021少二、排氣污染生成機理及影響因素二、排氣污染生成機理及影響因素1、CO的生成64502122OCOCO當溫度高于1673K時，就會產生離解當溫度高于1000時，CO的消失主要為：HCOOHCOK21當溫度接近500時，CO的消失主要為：222HCOOHCO2

9、、未燃碳氫化合物的生成 3、 CO和未燃碳氫化合物的形成的影響因素多種發(fā)動機在地面慢車時CO和CxHy與c的關系CO和CxHy與c的關系4、NOX的生成 （1）、熱力NO （2）、瞬發(fā)NO OO22T1538時， T816時， NNOON2ONONO2（3）、燃料NO HNOOHNHCNNCHN影響NO生成的主要因素：起飛狀態(tài)各種發(fā)動機的NOX排放與綜合參數的關系5、冒煙（1）、煙形成機理（2）、冒煙的影響因素三、污染物排放特性四、控制污染的方法1、降低CO和CXHY（a）控制主燃區(qū)和摻混區(qū)的油氣比，及在區(qū)內滯留時間抽取或放出在慢車時壓氣機流出的空氣量包括：良好的燃油噴霧（b）、分級供油技術2、降低NOX2、降低冒煙主燃區(qū)內良好的油氣混合氣