燃燒系統_燒嘴：高速氣體燃燒器設計計算

日期：2017年05月05日　　來源：沈陽國利熱能（www.bathspaac.net）

    燃燒計算通過燃燒計算確定燃氣燃燒的空氣需要量L0、燃燒產物量Vα、燃燒產物密度ρ、氣體常數R、絕熱指數K和理論燃燒溫度T。   
a) 根據選定的燃氣，確定低位熱值Qyd和組成成份的容積百分比。   
b) 確定燃燒1m3燃氣所需的理論空氣量L0為式中為燃氣成份容積百分比。 
c) 確定燃燒燃氣所需的實際空氣量為式中 α為空氣系數。 
d) 確定燃燒燃氣產生的燃燒產物量為 
e) 確定理論燃燒溫度T為式中分別是燃氣、空氣、燃燒產物的平均比熱；分別是燃氣和空氣的起始溫度；為燃氣的有效發熱量。式中 Q為燃燒產物所含的熱量。式中 為燃燒產物中的容積百分比含量)。
f) 確定燃燒產物密度為α＝1 時α< 1 時式中分別為在燃燒產物中的容積百分比含量。 
g) 確定燃燒產物氣體常數R為式中為燃燒產物的折合分子量。式中為第i種成分在燃燒產物中的容積百分比含量；為第i種成分的分子量。  
h) 確定燃燒產物絕熱指數k為式中 為燃燒產物中第i種成份的比熱。
3.2 燃燒室結構設計計算   
a) 選定燃燒器的熱負荷Q0。   
b) 確定燃氣消耗量(體積)、(質量)為式中為燃氣密度。 
c) 確定空氣消耗量(質量)為式中為空氣密度。   
d) 確定燃燒產物生成量為  
e) 根據使用條件選定燃燒產物在噴口的速度ｗe。 
f) 確定燃燒室出口截面積、直徑為
g) 確定燃燒室圓筒段截面積、直徑為     h) 確定燃燒室圓筒段長度
3.3 燃燒室噴孔設計計算3.3.1 燃氣噴孔設計計算 
a) 燃氣噴射速度的選定。選定的原則是：燃氣射流與相應的空氣射流撞擊后，合成射流方向與燃燒室軸線平行。   
b) 確定燃氣噴孔總面積為   
c) 確定燃氣噴射流量沿燃氣噴管長度的百分比分布。燃氣流量在燃燒室混燃區的百分比分布，確定燃氣噴射流量沿燃氣噴管長度的百分比分布。   
d) 確定燃氣噴孔沿燃氣噴管長度的分布。沿燃氣噴管長度方向共有ｎ組燃氣噴孔，間距約為20 mm；沿燃氣噴管圓周方向，每組共有ｍ個噴孔，ｍ＝12～24。
e) 確定各組燃氣噴孔直徑。    根據燃氣流量沿噴管長度的百分比分布，可以知道噴孔的面積百分比分布，知道每組噴孔的總面積，設同組噴孔直徑相同，則該噴孔直徑可求。.
3.2 空氣噴孔設計計算   
a) 空氣噴射速度wkj的選定。    選定的原則同3.3.1，在額定設計狀態下，建議wkj≈15m/s。   
b) 確定空氣噴孔總面積為     c) 確定空氣噴射流量在燃燒室內壁的分布。    根據圖3確定空氣流量，在額定設計狀態下，建議在點火區的空氣過剩系數α≈0.6；在混燃區末端α≈0.8；在尾燃室末端α≈1。   
d) 混燃區空氣噴孔分組。  根據燃料噴孔分組確定空氣噴孔分組，每組空氣噴孔個數為m。   
e) 尾燃區空氣噴孔的確定。    尾燃區空氣流量約占空氣總流量的20%～30%，空氣噴孔應該直徑小、數量大，在尾燃區筒內壁形成均勻的空氣冷卻膜。
4 燃燒試驗     高速氣體燃燒器經天然氣燃燒試驗，證明其工作可靠、操作簡便。.
1 點火方式     燃燒試驗采用了兩種電點火方式，一種是高能    點火器DHZ-103，點火頻率1.5次/s，貯能12J/次；另一種是火焰監測點火器HJ-1，點火電壓15 000 V，點火嘴為汽車火花塞。
4.2 點火程序   
a) 按額定負荷所需總空氣量的1/4供風；   
b) 電點火器通電；    c) 打開天然氣開關，在α≈0.6時，即可成功點火。4.3 熱負荷調節     額定熱負荷為30 m3/h的燃燒器，在試驗中，天然氣量減少至1.6　m3/h時，仍能維持燃燒(α≈14)。
4.4  空氣系數調節試驗中，燃燒器的空氣系數調節范圍為0.5～20，均可維持燃燒。4.5 燃氣溫度調節   試驗中，燃燒器出口實測溫度變化范圍為90 ℃～1 300 ℃(α≥2)。
5 結論     高速氣體燃燒器是利用液體火箭發動機的燃燒技術為工業加熱爐開發的一種高效、節能、低污染燃燒器。經天然氣燃燒試驗，證明其工作可靠、操作簡單、熱負荷調節范圍大、空氣過剩系數及燃氣溫度調節范圍大。該燃燒器目前已成功地應用在油田、陶瓷、鋼鐵等行業的加熱爐上。

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