燃?xì)馊紵c應(yīng)用：第7章 大氣式燃燒器

1、第七章、大氣式燃燒器Atmospheric Aerated Burners7-1.大氣式燃燒器的構(gòu)造及特點(diǎn)7-2.Burner Design Principles 7-3.頭部計(jì)算7-4.低壓引射器的計(jì)算7-5.低壓引射大氣式燃燒器的計(jì)算7-6.Air Blast Burners定義：按照部分預(yù)混式燃燒方法設(shè)計(jì)的燃燒器稱為“大氣式燃燒器”，其02，為保持完全燃燒，每增加一排，5%7%，且應(yīng)叉排。 五.火孔傾角，燃燒完全，但；，CO，。一般=30。 六.鍋支架高度 h=2030mm，h，CO；h，CO。七.火孔燃燒能力及火孔總面積火孔能穩(wěn)定和完全燃燒的燃?xì)饬糠Q為火孔的燃燒能力。常用qp或vp表示

2、之，二者的關(guān)系為：正確選擇之重要！可防止回火和離焰。 易回火的燃?xì)?、易離焰的燃?xì)膺h(yuǎn)離之qp、vp選好后（表7-1中有，最好做實(shí)驗(yàn)），可計(jì)算Fp八.頭部靜壓力為保證vp或qp，燃?xì)?空氣混合物在頭部應(yīng)保證有一定的靜壓力，由引射器提供，克服頭部能量損失。由三部分組成：流動(dòng)阻力： p:按式（6-5）選 P118氣體被加熱，膨脹產(chǎn)生加速的能量損失： 火孔出口動(dòng)壓頭損失 K1燃燒器頭部的能量損失系數(shù)當(dāng)t=50150時(shí)，K1 =2.72.9u質(zhì)量引射系數(shù) 九.頭部截面積及頭部容積 均勻分布截面積、容積大一些 但太大點(diǎn)火、滅火噪音大，且耗鋼量，故不能太大。一般取F頭2Fp十.二次空氣口二次空氣小不完全燃燒，

3、二次空氣大，吹熄、吹斜火焰一般敞開燃燒時(shí)： 十一.火焰高度 1、內(nèi)錐高度燃?xì)庑再|(zhì)，一次空氣系數(shù)，火孔尺寸，火孔熱強(qiáng)度， 與間距及孔深無關(guān)焦?fàn)t煤氣fp一個(gè)火孔的面積K與燃?xì)庑再|(zhì)和有關(guān)的系數(shù)，表7-2查得，K；但對(duì)煉焦煤氣，當(dāng)0.8時(shí)，Kn火孔排數(shù)n1與燃?xì)庑再|(zhì)有關(guān)的系數(shù)。對(duì)天然氣，n1 =1.0；對(duì)丁烷，n1 =1.08；對(duì)煉焦煤氣： s與火孔凈距有關(guān)的系數(shù)，表73凈距，s，當(dāng)凈距20時(shí)，s =const。 2、外錐高度 燃?xì)庑再|(zhì)，火孔熱強(qiáng)度， 直徑， 排數(shù)， 間距7-4.低壓引射器的計(jì)算引射器： 低壓P20KPa 高（中）壓P20KPa考慮氣體的壓縮性按引射氣體的吸入速度分： 常壓吸氣第二類引

4、射器： 吸氣收縮管很大，vain很小，可忽略，P=Po；按自由射流規(guī)律計(jì)算負(fù)壓吸氣第一類引射器 ： 吸氣收縮管較小，vain較大，不可忽略，擾動(dòng)大，vg與va較小，若其形狀合理，其引射效率高，否則附加損失。一.引射器的工作原理工作原理：mg在P1P2，流速v0v1質(zhì)量交換，引射ma空氣，v1，v2，第二類引射器P2=Po=const。進(jìn)入混合管后，速度場(chǎng)很不均勻，v1，動(dòng)壓：1、傳給空氣；2、克服阻力hmix；3、轉(zhuǎn)化為靜壓h1。出口時(shí)v2=v1=v3，靜壓力P2升高到P3=h1。在擴(kuò)壓管，混合物的動(dòng)壓進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為靜壓，速度從v3降至v4，壓力從P3升至P4=h（增加h2）。在擴(kuò)壓管入口處速

5、度應(yīng)均勻，否則降低擴(kuò)壓管的效率。二.常壓吸氣低壓引射器的基本方程式動(dòng)量定理 連續(xù)性方程 能量守恒混合管內(nèi)燃?xì)馀c空氣，混合過程復(fù)雜，屬非彈性撞擊的阻力性質(zhì)。取吸氣壓縮管入口AA，混合管出口BB，中間過程可以不考慮，建立動(dòng)量方程1速度場(chǎng)不均勻系數(shù)1v=vV-動(dòng)量平均速度 v流量平均速度對(duì)拋物線分布速度場(chǎng)，1=1.33，對(duì)穩(wěn)定的紊流速度場(chǎng)1=1.02，對(duì)矩形1=1。故噴嘴 1=1， v1=v1，BB截面速度場(chǎng)不均勻，v3=1v3。在AA截面上v2=0，故忽略之。低壓燃?xì)夂雎云鋲嚎s性，存在：將代入整理得：-無因次面積，引射器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，也是一個(gè)基本參數(shù) 又 擴(kuò)壓管的擴(kuò)張程度； 引射器的能量損失系數(shù)令

6、又 將代入得 自己推 整理得： 引射器的特征方程式條件：常壓吸氣P2=Po=const，低壓引射器 P13時(shí)， ）這時(shí),d=0.050.15.從以上分析可知，K值與引射器形狀、尺寸及阻力特性有關(guān)。一般通過實(shí)驗(yàn)確定。書中給了三種引射器形狀及尺寸比例。 1型好，K小，但長(zhǎng)2、3型差，K大，但短。 壓力較高時(shí)可采用后兩種 實(shí)際上K值有10%波動(dòng)，也有變化，式中認(rèn)為K，=const。故其為近似計(jì)算公式，但在工程上已夠。7-5.低壓引射大氣式燃燒器的計(jì)算一、大氣式燃燒器的自動(dòng)調(diào)節(jié)特性頭部靜壓力為： 引射器特性方程為： 分析之可以看出，u只與F、F1結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與燃燒器的工作狀態(tài)無關(guān)，即u不隨熱負(fù)荷的變

7、化而變化。稱為引射式燃燒器的自動(dòng)調(diào)節(jié)性能。當(dāng)然這僅是一個(gè)近似，K、K1與工作狀態(tài)有點(diǎn)關(guān)系，故當(dāng)偏離過遠(yuǎn)時(shí)，其自調(diào)特性會(huì)破壞！二.燃燒器計(jì)算的判別式及計(jì)算步驟1.判別式，燃燒器的最佳工況對(duì)應(yīng)于引射器的最佳工況，即：最佳工況時(shí)將式變形為： 這是燃燒器的一個(gè)判別式 當(dāng)A=1X=1F1=F1op最佳工況。 當(dāng)A1,無實(shí)根，表示燃燒器保證不了其u（引射能力）。2.計(jì)算步驟兩種情況第一種情況：燃?xì)鈮毫ξ粗?jì)算燃燒器尺寸及所需燃?xì)鈮毫?。第一?頭部計(jì)算，、u、dp、Fp、K1值的確定。第二步.計(jì)算F1op（選擇一種引射器，最佳工況設(shè)計(jì)），F(xiàn)t確定引射器的尺寸；第三步.計(jì)算噴嘴d，及H 第二種情況：已知燃?xì)?/p>

8、壓力，計(jì)算燃燒器尺寸第一步.頭部計(jì)算， 、u、dp、 Fp、K1；第二步.計(jì)算噴嘴d、Fj；第三部.選擇一種引射器K，計(jì)算F1opAXF1Ft確定引射器尺寸。 三、燃燒器常數(shù)C當(dāng)燃?xì)獬煞只驂毫Ω淖儠r(shí)，燃燒器工作狀況是否變化？即燃?xì)釲g、S、H變化時(shí)，燃燒器工作參數(shù)的變化情況如何？或只改變噴嘴尺寸，其工作參數(shù)的變化情況？C與燃燒器的幾何尺寸Ft、Fp和阻力特性K、K1、有關(guān)，與噴嘴Fj無關(guān)，F(xiàn)j改變時(shí)，燃燒器工作參數(shù)改變，但C值不變，故 不變。當(dāng)實(shí)際情況中S、H、Fj改變時(shí)，可用上式重新計(jì)算新的工作參數(shù)。四，大氣式燃燒器一次空氣引射能力的實(shí)驗(yàn)公式R每1立方燃?xì)獾娜細(xì)饪諝饣旌衔矬w積K與喉部尺寸和混

9、和管錐度有關(guān)的修正系數(shù)Fa 與（FtFp）有關(guān)的修正系數(shù)Fb與火孔尺寸和孔深有關(guān)的修正系數(shù)H 噴嘴前燃?xì)鈮毫燃?xì)庀鄬?duì)密度Sm燃?xì)饪諝饣旌衔锏南鄬?duì)密度Lg燃?xì)饬髁縏燃?xì)饪諝饣旌衔锏南鄬?duì)密度四，大氣式燃燒器一次空氣引射能力的實(shí)驗(yàn)公式四，大氣式燃燒器一次空氣引射能力的實(shí)驗(yàn)公式五，影響一次空氣引射能力的因素1， FaFp五，影響一次空氣引射能力的因素2， FpFj五，影響一次空氣引射能力的因素3， TjTp7-6.Air Blast Burners7-6.Air Blast Burners1, Stoichiometric proportions are easily attained2, Cont

10、rol of air/gas ratio is relatively simple and precise3, The system is inherently self-proportioning if the gas is entrained from a supply at atmospheric or combustion chamber pressure4, Throughput can be varied by a single control valve on the air supply5, High mixture pressure are obtained using mo

11、dest air supply pressures thereby resulting in high turndown ratios6, High burner port loadings can be achieved7, Easy interchangeability of fuel gases7-6.Air Blast BurnersBurner Design Principles Air Orifice designWhere: Va air flowrate m3/sr air/gas ratio Vg gas flowrate m3/sAao air injector orifi

12、ce area mm2Cdo orifice discharge coefficient, Turbulent, for orifice length to diameter ration close to unity and an approach angle between 30-60 0, 0.85-0.95. Laminar, -0.6Pao static air pressure at orifice Pad- gas relative density7-6.Air Blast BurnersBurner Design Principles Injector designWhere: Pg static gas pressure PaPf combustion chamber pressure PaAt throat area mm2Ap burner port area mm2 Ao injector orifice area mm2r air / gas ratiod relative density of gasCf total friction