燃烧系统_烧嘴：高速气体燃烧器设计计算

日期：2017年05月05日　　来源：沈阳国利热能（www.glrn.cn）

    燃烧计算通过燃烧计算确定燃气燃烧的空气需要量L0、燃烧产物量Vα、燃烧产物密度ρ、气体常数R、绝热指数K和理论燃烧温度T。   
a) 根据选定的燃气，确定低位热值Qyd和组成成份的容积百分比。   
b) 确定燃烧1m3燃气所需的理论空气量L0为式中为燃气成份容积百分比。 
c) 确定燃烧燃气所需的实际空气量为式中 α为空气系数。 
d) 确定燃烧燃气产生的燃烧产物量为 
e) 确定理论燃烧温度T为式中分别是燃气、空气、燃烧产物的平均比热；分别是燃气和空气的起始温度；为燃气的有效发热量。式中 Q为燃烧产物所含的热量。式中 为燃烧产物中的容积百分比含量)。
f) 确定燃烧产物密度为α＝1 时α< 1 时式中分别为在燃烧产物中的容积百分比含量。 
g) 确定燃烧产物气体常数R为式中为燃烧产物的折合分子量。式中为第i种成分在燃烧产物中的容积百分比含量；为第i种成分的分子量。  
h) 确定燃烧产物绝热指数k为式中 为燃烧产物中第i种成份的比热。
3.2 燃烧室结构设计计算   
a) 选定燃烧器的热负荷Q0。   
b) 确定燃气消耗量(体积)、(质量)为式中为燃气密度。 
c) 确定空气消耗量(质量)为式中为空气密度。   
d) 确定燃烧产物生成量为  
e) 根据使用条件选定燃烧产物在喷口的速度ｗe。 
f) 确定燃烧室出口截面积、直径为
g) 确定燃烧室圆筒段截面积、直径为     h) 确定燃烧室圆筒段长度
3.3 燃烧室喷孔设计计算3.3.1 燃气喷孔设计计算 
a) 燃气喷射速度的选定。选定的原则是：燃气射流与相应的空气射流撞击后，合成射流方向与燃烧室轴线平行。   
b) 确定燃气喷孔总面积为   
c) 确定燃气喷射流量沿燃气喷管长度的百分比分布。燃气流量在燃烧室混燃区的百分比分布，确定燃气喷射流量沿燃气喷管长度的百分比分布。   
d) 确定燃气喷孔沿燃气喷管长度的分布。沿燃气喷管长度方向共有ｎ组燃气喷孔，间距约为20 mm；沿燃气喷管圆周方向，每组共有ｍ个喷孔，ｍ＝12～24。
e) 确定各组燃气喷孔直径。    根据燃气流量沿喷管长度的百分比分布，可以知道喷孔的面积百分比分布，知道每组喷孔的总面积，设同组喷孔直径相同，则该喷孔直径可求。.
3.2 空气喷孔设计计算   
a) 空气喷射速度wkj的选定。    选定的原则同3.3.1，在额定设计状态下，建议wkj≈15m/s。   
b) 确定空气喷孔总面积为     c) 确定空气喷射流量在燃烧室内壁的分布。    根据图3确定空气流量，在额定设计状态下，建议在点火区的空气过剩系数α≈0.6；在混燃区末端α≈0.8；在尾燃室末端α≈1。   
d) 混燃区空气喷孔分组。  根据燃料喷孔分组确定空气喷孔分组，每组空气喷孔个数为m。   
e) 尾燃区空气喷孔的确定。    尾燃区空气流量约占空气总流量的20%～30%，空气喷孔应该直径小、数量大，在尾燃区筒内壁形成均匀的空气冷却膜。
4 燃烧试验     高速气体燃烧器经天然气燃烧试验，证明其工作可靠、操作简便。.
1 点火方式     燃烧试验采用了两种电点火方式，一种是高能    点火器DHZ-103，点火频率1.5次/s，贮能12J/次；另一种是火焰监测点火器HJ-1，点火电压15 000 V，点火嘴为汽车火花塞。
4.2 点火程序   
a) 按额定负荷所需总空气量的1/4供风；   
b) 电点火器通电；    c) 打开天然气开关，在α≈0.6时，即可成功点火。4.3 热负荷调节     额定热负荷为30 m3/h的燃烧器，在试验中，天然气量减少至1.6　m3/h时，仍能维持燃烧(α≈14)。
4.4  空气系数调节试验中，燃烧器的空气系数调节范围为0.5～20，均可维持燃烧。4.5 燃气温度调节   试验中，燃烧器出口实测温度变化范围为90 ℃～1 300 ℃(α≥2)。
5 结论     高速气体燃烧器是利用液体火箭发动机的燃烧技术为工业加热炉开发的一种高效、节能、低污染燃烧器。经天然气燃烧试验，证明其工作可靠、操作简单、热负荷调节范围大、空气过剩系数及燃气温度调节范围大。该燃烧器目前已成功地应用在油田、陶瓷、钢铁等行业的加热炉上。

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