(1)石油系液体燃料
可作为燃烧装置中使用的液体燃料也有许多种,如石油系的汽油、煤油、轻柴油、重柴油、重油、渣油、原油等,以及代用液体燃料,如醇类燃料、植物油燃料等。每一种燃料又有不同品种,不同质量等级,不同牌号,其中原油和渣油又由于产地和提炼方法也有很大差别,
在燃烧喷嘴装置中燃用液体燃料时,必须利用喷嘴进行雾化,雾化的方式有多种形式,后面再作介绍。影响燃油雾化质量的因素可以归纳如下:影响雾化质量的作用力有,内力,外力,黏度,表面张力,雾化剂流出速度,雾化剂单位耗量,油的流出速度,雾化剂和流束接触面积,雾化剂和油束交角,雾化剂压力,喷嘴直经雾化剂流速,油压,喷嘴直径,喷嘴结构。
燃油粘度和表面张力是主要影响因素。以压力雾化喷嘴为例,在雾化初始阶段,粘度的影响起决定性作用,随着粘度的降低,燃油在旋流室中旋流强度增大,切向力和径向力增大,雾化质量变好。在雾化中期,表面张力起主要作用。表面张力减小,油膜克服表面张力进行分裂更容易进行。在雾化后期,粘性力、表面张力、油滴惯性力和空气动力相互作用,使液滴进一步分裂。
实验和理论分析已经表明:当液体从喷嘴喷射流转化为喷雾流,取决于流体的雷诺数,当喷口直径一定,随流速增大而变大,有利于液流由层流转为湍流和雾化。但是粘度增加则不利于雾化。
燃油的粘度和表面张力均随温度增加而变小,为了改善粘度很大的燃油雾化质量和燃烧性能,可采用加热燃油的方法,另外从凝点也可看出重质燃油在常温(15℃)下为凝固状态。因此,一般为了输送,油泵前的重油粘度不应超过30-40e,重油应预热80℃左右。为了燃油雾化,喷嘴前燃油粘度值可根据喷嘴类型要求的牯度确定合适的加热温度。各种液体燃料的与喷嘴有关的主要性质,燃烧器的燃料油的主要性质,影响喷嘴燃油雾化质量的各种油品的粘度等性质的差别很大。正因为如此,不同种类和品种的燃油应用范围也不相同,所采用的喷嘴类型也有不同考虑。除此之外,还有一些性质影响着喷嘴及燃烧器的工作性能。
粘度不同经乳化处理的奥里油的粘度大大降低。另外奥里油是一种非牛顿流体,它的粘度不仅随温度变化,而且受剪切率变化而变化.与水煤浆相似,由于运行中油循环受油系统中不同剪切率影响,其粘度不确定,因此喷嘴流量特性也会受影响。为此喷嘴的流量调节比要大,风油调再也必须与之适应。
乳化稳定性差经试验可知,这种乳化油稳定范围为:温度为5—70℃(*55~60℃),剪切率不能大于500s:在合适温度范同内,其粘度小于水,否则使油水分离无法使用。奥里油的乳化原理从微观上看足油水界面处下产生吸附,形成界而膜,即水包油乳化液.水为连续相,油为分散相。过分地搅拌和过强的紊流均会造成界面膜破坏,油水分层、油珠聚集。因此采用机械雾化喷嘴,也不宜离心泵增压;而可采用简单的一级空气雾化喷嘴,以及采用容积泵增压。
替换喷气燃料航空运输消耗的喷气燃料的需求量日益增加,人们也在寻求未来的替换燃料。目前大致有如下解决方案:
a.放宽喷气燃料的技术条件,增加从原油中提取喷气燃料产率,这是已经采取的措施其一是放宽馏程范围。以下两项措施会增高冰点,蒸汽压较高,特别芳香烃增高(含氢量减少).生炭性和冒烟性影响很大,因此在喷嘴与燃烧室方面也要采取相应措施.。国内于20世纪70年代已经开展了评油研究工作,已经证实上述措施对燃烧性能不会带来太大影响。
b.从油页岩和煤中提炼放宽技术条件的喷气燃料,采用加氢处理法,改善了这类燃料物化性质,经试验表明对燃烧性能影响不大。只是处理成本,因此是近中期的解决措施。
c.采用液态甲烷和氢作为喷气燃料,它们热值高,排气污染物少是一种理想的清沽燃料。前苏联曾在某型飞机试用过液态氢。但是密度小,沸点低,必须有庞大的绝缘的燃料箱;并且生产成本高,如以太阳能源制造的氢的成本是汽油的100倍。因此,在飞机(含汽车)使用此类燃料还有许多工作要做,是中远期的代用燃料。
(2)非燃料的液态工质
在非燃烧设备巾的喷雾液态介质的种类繁多,如水、氧化剂、燃烧剂、槽液、料液、油漆、金属熔液等。对于粘度很高的油漆(涂料)及料液等的喷雾也是一个关键技术问题。一般采用加入非极性溶剂调整粘度,或者采用不同类型喷嘴加以解决。对于温度很高的料液、金属熔液则需要解决喷嘴耐热问题。
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