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液体燃料的雾化过程

添加时间:2017/5/23 17:02:32 浏览次数:495

1.雾化原理和方法

把液体燃料通过烧嘴碎裂成细小油珠群的过程称为雾化过程。根据雾化理论的研究,雾化过程大致是按以下几个阶段进行的:

(1)液体由喷嘴流出时形成薄膜或流股;

(2)由于流体的初始紊流状态和空气对液体流股的作用,使液体表面发生弯曲波动;

(3)在空气压力的作用下,产生了流体薄膜;

(4)靠表面张力的作用,薄膜分裂成颗粒;

(5)颗粒的继续碎裂;

(6)颗粒(互相碰撞时)的聚合。

雾化过程是一个复杂的物理过程。无论是液体的流出和薄膜的形成,还是克服表面张力而形成小颗粒,都是要消耗能量的。只有对体系作功,才能使油雾化。根据雾化过程所消耗饿能量来源,可以把雾化方法分为以下两大类:

(1)主要靠附加介质的能量使油雾化。这种附加介质称为“雾化剂”。实际常用的雾化剂是空气或蒸汽,个别的也有用煤气或燃烧产物。根据气体雾化剂压力的不同,这类方法还可以分为:

①高压雾化,雾化剂压力在100kp?以上;

②中压雾化,雾化剂压力在10~100kp?。

③低压雾化,雾化剂压力在3~10kp?。

(2)主要靠液体本身的压力能把液体以高速喷入相对静止的空气中,或以选装方式使油流加强搅动,使油得到雾化。这种方法称为油压式(或机械式)雾化。

不同的方法中,雾化过程都会包括上述六个阶段中的全部或一部分过程,但各个阶段所占得地位在不同情况下则是不同的。在用气体介质作雾化剂的过程中,雾化剂以较大的速度和质量喷出,当和重油流股相遇时,气体便对油表面产生冲击和摩擦。使油表面受到外力的作用。这种外力大于油的内力(表面张力和黏性力)时,重油流股便会破碎成分散的油粒。只要外力还大于油的内力,油的雾化过程将继续下去,直到在油的表面上的内力与外力达到平衡,油粒就不再破碎,雾化过程便到此结束。

在油压式雾化条件下,重油以高压由小孔喷出。这时,重油流股本身将产生强烈的脉动,与此同时,在与周围介质相对运动中,也受到周围气体的摩擦作用。重油流股的强烈脉动能使它产生很大的径向分力和波浪式运动,加上周围介质对它附加的外力,从而使重油流股的连续性遭到破坏而分散成颗粒。

根据以上原理,可以把雾化过程归结为油的表面上外力(如冲击力、摩擦力)和内力(黏性力、表面张力)相互作用的过程。外力大于内力时,油流即破碎成小颗粒。由于沿流股轴线上雾化剂和油流的速度都是逐渐减小的,即外力越来越小,而当油粒变小时,表面能是逐渐增加的,所以外力与内力将会达到平衡,雾化过程将不再进行。

各种雾化器根据其性能及结构特点,可使用在不同的燃烧设备上。在燃油锅炉中,各种雾化器均有采用,但以离心式机械雾化器应用较普遍。在工业加热炉中以采用空气雾化器较多。