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1、3 油喷咀的原理、结构及计算油喷咀的原理、结构及计算 油油燃燃烧烧器器的的组组成成:油油枪枪、配配风风器器、点点火火、保保护护与与 检测(例如熄火吹扫)检测(例如熄火吹扫)关关键键部部分分 油油喷喷咀咀:雾雾化化雾雾化化质质量量 配配风风器器:燃燃料料与与空空气气混混合合要要求求:结结构构简简单单、运运行行可可靠靠、操操作作和和调调节方便。节方便。检查与修理容易,容易实现自动控制。检查与修理容易,容易实现自动控制。31 油喷咀的分类油喷咀的分类一、机械雾化喷咀一、机械雾化喷咀1离心式离心式 应用广泛,每只油枪应用广泛,每只油枪 17001800kg/h 2图图31 雾化片雾化片 旋流片旋流片
2、分流片分流片 图3-1B二、转杯式喷咀二、转杯式喷咀30006000r.p.m.离离心心甩甩出出雾雾化化,与与配配风风器器统统一一 设计制造。容量可以达到设计制造。容量可以达到5000kg/h 三、蒸气雾化喷咀三、蒸气雾化喷咀1蒸气雾化蒸气雾化 油压低,汽耗量大油压低,汽耗量大 能源损失大。能源损失大。2蒸气机械雾化喷咀蒸气机械雾化喷咀 Y型型 油压高油压高 3、图、图33介绍介绍 沿园周布置油孔沿园周布置油孔四、低压空气雾化喷咀四、低压空气雾化喷咀小型锅炉用小型锅炉用32 简单机械雾化喷咀简单机械雾化喷咀 一、原理图一、原理图 油边旋转边作轴向运动,产生旋涡。油边旋转边作轴向运动,产生旋涡。
3、vR=ur v切向槽中油的速度切向槽中油的速度 u 旋流室中油的任意点速度旋流室中油的任意点速度 中心孔中心孔r较小较小 切向切向例如:例如:R=30mm;r=1mm 30倍倍越靠近中心,旋转越强烈(动量矩守恒原理)越靠近中心,旋转越强烈(动量矩守恒原理)图34二、雾化角二、雾化角通常雾化角通常雾化角90 因为因为U(切向速度)切向速度)W 轴向速度轴向速度100 m/s油流紊流油流紊流+与气作喷撞雾化与气作喷撞雾化三、油流紊流脉动三、油流紊流脉动油压低油压低 流速流速 一般一般 细腰细腰较高较高 雾化雾化 油压与介质(大气压力)油压与介质(大气压力)雾化雾化 100 油中水份汽化油中水份汽化
4、 油掺水乳化油掺水乳化 油膜破裂雾化油膜破裂雾化 四、油流与气体介质的相互作用(撞击)四、油流与气体介质的相互作用(撞击)最大直径最大直径 r 气体介质气体介质 r 较小较小 表中计算结果表中计算结果 相对速度相对速度P55的总结的总结32 雾化质量的主要指标雾化质量的主要指标 一、雾化角一、雾化角 油雾园锥形油雾园锥形 速度速度 卷吸空气卷吸空气中心负压区中心负压区 油雾收缩油雾收缩1出口雾化角出口雾化角 边界切线出口边界切线出口2条件雾化角条件雾化角 X=200250mm 20差值差值 试验室试验室3采用条件雾化角采用条件雾化角二、雾化粒径二、雾化粒径1用平均值径用平均值径 面积平均直径面
5、积平均直径2取样方式取样方式 沿油雾整个半径方向,在油雾最密集处沿油雾整个半径方向,在油雾最密集处三、流量密度三、流量密度 cm3/cm2s马鞍形(图马鞍形(图38)通通过过垂垂直直于于油油雾雾速速度度方方向向上上单单位位面面积积上上的的燃燃料料 两两边边大大,中间少中间少意义:合理配风意义:合理配风 雾流中心难配风雾流中心难配风四、简单机械雾化喷咀的计算四、简单机械雾化喷咀的计算1油量的计算油量的计算 Po 油的表压油的表压 kg/m22流量系数流量系数 查图确定查图确定 39 f=nhb 槽槽 深深 宽宽例如:例如:A=1.5 =0.35A 3雾化角雾化角 查图查图310 A=3.5 方法
6、二方法二=804影响结构特性影响结构特性A的几个尺寸的几个尺寸(1)切向槽总面积)切向槽总面积ff A 旋流速度旋流速度 雾化角雾化角 流量系数流量系数(G)(2)旋流半径旋流半径RR A 喷咀出口切向速度喷咀出口切向速度 与与f减小相当减小相当(3)喷口半径)喷口半径rprp A G 雾化角雾化角理由理由 旋转更强列旋转更强列(4)结构特性系数的物理含义)结构特性系数的物理含义反映喷咀内油的旋流强度的一系数。反映喷咀内油的旋流强度的一系数。5图图39,310的一些修正的一些修正5图图39,310的一些修正的一些修正(1)油的粘性)油的粘性使实际喷油时大于理论计算值,雾化角小于理论计算值。使实
7、际喷油时大于理论计算值,雾化角小于理论计算值。(2)由于流道的阻力损失,实际喷油量小于理论喷油量。)由于流道的阻力损失,实际喷油量小于理论喷油量。(3)经验)经验 热工所热工所 哈锅哈锅 喷油量喷油量 0.88 理论值理论值 0.815 雾化角雾化角 0.87 理论值理论值6设计中选用设计中选用 雾化角雾化角 7090 旋流配风器旋流配风器 8090 四角布置四角布置 807实例:实例:PP59五、简单机械雾化喷咀的型式五、简单机械雾化喷咀的型式1切向孔球式喷咀切向孔球式喷咀 旋流片和雾化片为整体旋流片和雾化片为整体 切向孔代替切向槽,旋流室球形切向孔代替切向槽,旋流室球形 切向孔与中心线成切
8、向孔与中心线成6575角角 旋流强度减弱,雾化角旋流强度减弱,雾化角 雾化质量雾化质量2特点特点(1)整体式)整体式(2)少一密封面,漏油可能性)少一密封面,漏油可能性(3)工艺简单)工艺简单六、简单机械雾化喷咀试验结果六、简单机械雾化喷咀试验结果1实验单位:西安热工所实验单位:西安热工所27号孔柱式号孔柱式 其余为切向槽式其余为切向槽式3结果:结果:dpj=110155m33 影响简单机械雾化喷咀影响简单机械雾化喷咀雾化质量的因素雾化质量的因素 一、运行参数一、运行参数1油压:图油压:图313(1)G与与P平方根成正比平方根成正比(2)P与雾化角关系不大,但与雾化角关系不大,但P负压减少,收
9、缩趋势负压减少,收缩趋势(3)P 喷出速度喷出速度 油滴变粗油滴变粗图图314 特别要看设计值特别要看设计值P1.21.3MPa n=0.350.5 2油的粘度油的粘度 粘度增加时,喷油量减少。粘度增加时,喷油量减少。旋流阻力旋流阻力 出口切向速度出口切向速度 旋涡旋涡 G 整个喷咀阻力整个喷咀阻力 G 变化对变化对影响不大影响不大 dpj 要求:小于要求:小于4E 保证较高的油温保证较高的油温重油重油 110130原油原油 90二、结构尺寸的影响二、结构尺寸的影响1雾化片雾化片(1)喷口直径)喷口直径dpdp A 表示旋转强烈,雾化质量表示旋转强烈,雾化质量 实际上实际上dp油膜变厚,质量油
10、膜变厚,质量要求:要求:DX26dp若若DX26dp 油直接入喷口雾化,质量油直接入喷口雾化,质量实验验证:表实验验证:表32其它条件不变时,(图其它条件不变时,(图3315)n=0.40.6喷油量一定,用提高油压的方法雾化喷油量一定,用提高油压的方法雾化油压过高,系统可靠性油压过高,系统可靠性(2)喷口直段长度)喷口直段长度lplp 阻力阻力 G dpj图图316 图图317lp过小,磨损寿命过小,磨损寿命建议:建议:(3)雾化层的过渡锥角)雾化层的过渡锥角=90120范围范围(4)旋流片)旋流片 直径直径DX DX2R+b DX R A 雾化角雾化角 Gdpj置著降低置著降低上海汽锅所上海
11、汽锅所 建议:建议:切向槽尺寸切向槽尺寸 宽度与高度尽可能接近(正方形)宽度与高度尽可能接近(正方形)降低阻力降低阻力 选择选择 切向槽数切向槽数 36 多均匀,加工困难多均匀,加工困难 表表333结构特性系数结构特性系数A A 油滴变细油滴变细 A不太小不适宜不太小不适宜 A选择选择1.22.5 大容量雾化质量差大容量雾化质量差三、加工质量三、加工质量1影响显著影响显著 4与与7 相差相差78mdpj相差相差120m2具体要求具体要求(1)保证密封,接合面)保证密封,接合面9(2)油流通道)油流通道 7(3)同心度)同心度(4)规定公差)规定公差35 回油式机械雾化喷咀回油式机械雾化喷咀一、
12、简单机械雾化喷咀的缺点一、简单机械雾化喷咀的缺点负荷调节困难,通过降低油压来减少负荷调节困难,通过降低油压来减少G使雾化质使雾化质量大幅下降。量大幅下降。二、可调节喷咀的种类二、可调节喷咀的种类1改变切向槽入口面积来调节喷咀出力。改变切向槽入口面积来调节喷咀出力。图图331活塞遮盖活塞遮盖 类似于由动机中心错油门类似于由动机中心错油门缺点:泄漏缺点:泄漏 卡死卡死 2内回油喷咀内回油喷咀设油枪中心管(回油管)通过改变回油量来调节喷油时。设油枪中心管(回油管)通过改变回油量来调节喷油时。通常小油量时,雾化质量反而地加。通常小油量时,雾化质量反而地加。回油温度较高,油泵耗电回油温度较高,油泵耗电。
13、集中大孔回油集中大孔回油 333a 5.5分散小孔回油分散小孔回油 333b 8孔孔2 3外回油喷咀:图外回油喷咀:图334全部油量均经旋流室的一个出口,雾化角变化小,全部油量均经旋流室的一个出口,雾化角变化小,外喷口外喷口。三、回油喷咀的工作原理三、回油喷咀的工作原理1油系统图油系统图 油罐、过滤器、油泵、加热器、速断阀、逆止阀、回油油罐、过滤器、油泵、加热器、速断阀、逆止阀、回油调节阀调节阀2工作原理工作原理通过改变回油调节阀的开度来调节喷油量和雾化是主要的。通过改变回油调节阀的开度来调节喷油量和雾化是主要的。Ph最大时无回油。最大时无回油。Ph=0 喷油量为喷油量为0Ph GP 雾化雾化
14、旋流强度不随喷油量而变化旋流强度不随喷油量而变化3试验结果比较试验结果比较 图图339低负荷时,回油喷咀雾化质量明显改善。低负荷时,回油喷咀雾化质量明显改善。四、回油喷咀的参数四、回油喷咀的参数1最大喷油量,最大喷油量,Pn=Pmax 阀全关阀全关2最大回油压力最大回油压力3额定喷油量,此时有一定的回油量。额定喷油量,此时有一定的回油量。4最小喷油量。阀全开。最小喷油量。阀全开。5调节范围:调节范围:6最大调节比:最大调节比:7额定调节比:额定调节比:8回油系数:回油系数:9额定喷油量比:额定喷油量比:五、结构尺寸对性能的影响五、结构尺寸对性能的影响1集中大孔回油喷咀集中大孔回油喷咀 在同样的
15、在同样的Ph下下 dn 雾化角雾化角 37 蒸汽雾化喷咀蒸汽雾化喷咀原理:利用蒸汽产生的高速动能撞击。原理:利用蒸汽产生的高速动能撞击。雾化质量优于机械雾化。雾化质量优于机械雾化。早期:汽耗大,早期:汽耗大,0.40.6kg汽汽/kg油,油,10kg汽汽/1g油油热损失热损失34%,凝结水损失大,凝结水损失大目前:汽耗较小,应用较为广泛。目前:汽耗较小,应用较为广泛。一、纯蒸汽雾化喷咀一、纯蒸汽雾化喷咀特点:油压低,高位油箱即可(无泵)。特点:油压低,高位油箱即可(无泵)。出力出力 10400kg/h P油油=22.5at P汽汽=5at 汽耗汽耗 0.40.6kg汽汽/kg油油 火焰长度火焰
16、长度 2.57m 蒸汽射流,雾化角小蒸汽射流,雾化角小 低温腐蚀堵灰,烟中水蒸汽含量低温腐蚀堵灰,烟中水蒸汽含量 图3-59二、蒸汽机械雾化喷咀二、蒸汽机械雾化喷咀1油压较高;油压较高;2内混式与外混式;内混式与外混式;蒸汽与油流在喷咀喷口前混合蒸汽与油流在喷咀喷口前混合内混内混 蒸汽与油流在喷咀喷口后混蒸汽与油流在喷咀喷口后混合合外混外混3内混式蒸汽机械雾化喷咀内混式蒸汽机械雾化喷咀(1)设备组成()设备组成(2)几何参数()几何参数(3)试验结论)试验结论汽压比油压大汽压比油压大1at,油温油温110120,GP=1600kg/h图图3-604外混式蒸汽机械雾化喷咀外混式蒸汽机械雾化喷咀
17、汽流在外汽流在外 防止污染事故防止污染事故 试验结果试验结果 旋流片旋流片(1)Pg不变,不变,P油油 G 0.05kg汽汽/kg(2)活塞,可调油量。活塞,可调油量。(3)降低汽压,提高油压)降低汽压,提高油压 低负荷靠蒸汽雾化,高负荷靠机械雾化低负荷靠蒸汽雾化,高负荷靠机械雾化。图图3-61三、超声波雾化喷咀三、超声波雾化喷咀四、四、Y型蒸汽雾化喷咀型蒸汽雾化喷咀 1结构简单结构简单2主要改进:主要改进:(1)密封结果:加部件)密封结果:加部件3,铜,铜(2)提高了油压)提高了油压 P可达可达21at,汽耗仅为汽耗仅为0.020.03kg/kg油,以机械雾为主油,以机械雾为主(3)P汽汽=10at 少数可达少数可达15at;过高吹熄火焰。过高吹熄火焰。(4)负荷调节:改变油压)负荷调节:改变油压710(5)降低孔径,增加孔数,)降低孔径,增加孔数,50m3主要特点主要特点(1)P汽汽 P油油不高不高(2)喷油量可达)喷油量可达10t/h(3)雾化质量好,冷态可用压缩空气。雾化质量好,冷态可用压缩空气。(4)汽耗低)汽耗低 0.02kg油油/kg汽汽(5)调节比大)调节比大(6)雾化角不随负荷改变。)雾化角不随负荷改变。4、计算、计算孔数、喷油量、汽孔直径孔数、喷油量、汽孔直径 d1、混合孔直径混合孔直径 ds混合孔长度量、其它尺寸。混合孔长度量、其它尺寸。
限制150内