雾化技术第一章.ppt

雾化技术
研究生课程 S13C0102
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
用途
喷雾干燥
药物喷洒
喷雾燃烧
医疗
表面喷涂
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
液体燃料燃烧的特点
1859年,得雷克首先利用钻探的方法开采石油,随着提炼技术的提高,液体燃料开始在工业中的应用日趋广泛。19世纪末20世纪初,内燃机的发明使液体燃料开始得到大规模应用,人们才开始对液体燃料的燃烧机理、燃烧过程进行研究。
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
陆游的《斋居记事》中记载:“书灯勿用铜盏,惟瓷盏最省油,蜀中有夹瓷盏,注水于盏唇窍中,可省油之半。”他还在《老学庵笔记》中,对这种省油灯的省油原理作了详细说明:“《宋文安公集》中有省油灯盏诗。今汉嘉有之,盖夹灯盏也。一端作小窍,注清冷水于其中,每夕一易之,寻常盏为水所灼而燥,故速干。此独不然,其省油几半。”
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
在燃烧物理学中,通常将燃烧划分为扩散燃烧、动力燃烧及扩散-动力燃烧三种类型。当化学反应速率比传热传质速率大得多时,燃烧过程主要取决于传热或者传质速率,这种燃烧称为扩散燃烧;相反,如果燃烧系统内存在强烈的搅拌混合作用,或者传热、传质速率远远高于化学反应速率,以至于系统内的浓度场、温度场总是均匀的,此时燃烧过程主要取决于化学动力学因素,这种燃烧称为动力燃烧。介于上述两种状况之间的燃烧过程称为扩散-动力燃烧。有时,根据燃料与氧化剂相态,也可将燃烧划分为均相燃烧与非均相燃烧。若燃料与氧化剂相态相同,则为均相燃烧;若燃料与氧化剂处于不同的相态,则为非均相燃烧,又称异相燃烧。
在液体燃料燃烧过程中,由于燃料与氧化剂属于不同的相态,因此属于非均相燃烧;一般情况下,液体燃料燃烧过程中,其化学反应速率较扩散速率及传热速率大得多,因此这个燃烧过程属于非均相的扩散燃烧。
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
液体燃烧的特点
1、是在蒸汽状态下的燃烧:由于液体燃料的汽化温度比着火温度低得多,因此在着火之前已经蒸发汽化,所以液体燃料燃烧实质上是油气与空气的燃烧反应。因此蒸发过程对于液体燃料的燃烧起着决定性作用,加强蒸发汽化是强化液体燃料燃烧的主要手段。
2、液体燃料的燃烧具有扩散燃烧的特点。一般情况下,液体燃料燃烧时反应速度很快,相对来说,蒸发汽化与扩散混合却慢得多,因此属于扩散燃烧。
3、液体燃料需要先雾化后燃烧。液体燃料的燃烧很大程度上取决于其蒸发与扩散速度,而蒸发速度与热交换情况、物性以及表面积有关。1mm液滴,燃尽时间约为1s;若雾化成10微米颗粒,表面积增大100倍,燃烬时间仅为10-4 s。
4、不同温度下,液体燃料具有不同的分解特性。氧气充足,烃类氧化成为甲醛,易于燃烧;氧气不足,裂解析出碳黑,不易燃。因此液体燃料要尽量避免高温缺氧燃烧。
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
雾化就是利用喷嘴将液体燃料破碎为细小颗粒的过程,其目的是增加蒸发表面积,强化燃料与助燃空气的混合,从而保证燃料迅速、完全的燃烧。
雾化是一个纯粹的物理过程,是外力与液体本身的表面张力和粘性力之间相互竞争的结果,是一个耗功过程。表面张力总是试图使液体保持最小的表面积,而粘性力则抑制液体的变形;只有当外力足以克服表面张力与粘性力时,液体才会变形、破碎成为液滴颗粒。而大液滴是不稳定的,在环境气流作用下,会继续变形、破碎,该过程称为二次雾化过程;只有当液滴直径满足一定的条件时,才会稳定下来,不再破碎。
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
第一章单个液滴的破碎过程
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
自然状态下液滴为什么呈球状?
表面张力使液滴保持最小的表面积,球状液滴具有最小的表面能
粘性的作用使液滴抵抗几何形状的变形,使之趋于稳定
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院
Lenard 和 Hochschwender分别研究了自由下落的大液滴和小液滴在稳定气流中的破碎,利用高速摄影技术揭示了在不同气流作用下液滴的破碎主要具有以下三种模式:1、当液滴处于平行或旋转气流中,球形液滴首先被压扁,成为椭球形,然后破碎; 2、当液滴处于平行双曲线形或库特流形气流中时,球形液滴首先被拉伸成雪茄形状,然后破碎; 3、当液滴处于不规则气流中时,在液滴上会形成突起的褶皱部分,它逐渐与本体分离,形成大量微小颗粒,此即表面剥离式破碎模式。
1/1/2018
河北工业大学能源与环境工程学院