(1)石油系液體燃料
可作為燃燒裝置中使用的液體燃料也有許多種,如石油系的汽油、煤油、輕柴油、重柴油、重油、渣油、原油等,以及代用液體燃料,如醇類燃料、植物油燃料等。每一種燃料又有不同品種,不同質(zhì)量等級(jí),不同牌號(hào),其中原油和渣油又由于產(chǎn)地和提煉方法也有很大差別,
在燃燒噴嘴裝置中燃用液體燃料時(shí),必須利用噴嘴進(jìn)行霧化,霧化的方式有多種形式,后面再作介紹。影響燃油霧化質(zhì)量的因素可以歸納如下:影響霧化質(zhì)量的作用力有,內(nèi)力,外力,黏度,表面張力,霧化劑流出速度,霧化劑單位耗量,油的流出速度,霧化劑和流束接觸面積,霧化劑和油束交角,霧化劑壓力,噴嘴直經(jīng)霧化劑流速,油壓,噴嘴直徑,噴嘴結(jié)構(gòu)。
燃油粘度和表面張力是主要影響因素。以壓力霧化噴嘴為例,在霧化初始階段,粘度的影響起決定性作用,隨著粘度的降低,燃油在旋流室中旋流強(qiáng)度增大,切向力和徑向力增大,霧化質(zhì)量變好。在霧化中期,表面張力起主要作用。表面張力減小,油膜克服表面張力進(jìn)行分裂更容易進(jìn)行。在霧化后期,粘性力、表面張力、油滴慣性力和空氣動(dòng)力相互作用,使液滴進(jìn)一步分裂。
實(shí)驗(yàn)和理論分析已經(jīng)表明:當(dāng)液體從噴嘴噴射流轉(zhuǎn)化為噴霧流,取決于流體的雷諾數(shù),當(dāng)噴口直徑一定,隨流速增大而變大,有利于液流由層流轉(zhuǎn)為湍流和霧化。但是粘度增加則不利于霧化。
燃油的粘度和表面張力均隨溫度增加而變小,為了改善粘度很大的燃油霧化質(zhì)量和燃燒性能,可采用加熱燃油的方法,另外從凝點(diǎn)也可看出重質(zhì)燃油在常溫(15℃)下為凝固狀態(tài)。因此,一般為了輸送,油泵前的重油粘度不應(yīng)超過30-40e,重油應(yīng)預(yù)熱80℃左右。為了燃油霧化,噴嘴前燃油粘度值可根據(jù)噴嘴類型要求的牯度確定合適的加熱溫度。各種液體燃料的與噴嘴有關(guān)的主要性質(zhì),燃燒器的燃料油的主要性質(zhì),影響噴嘴燃油霧化質(zhì)量的各種油品的粘度等性質(zhì)的差別很大。正因?yàn)槿绱?,不同種類和品種的燃油應(yīng)用范圍也不相同,所采用的噴嘴類型也有不同考慮。除此之外,還有一些性質(zhì)影響著噴嘴及燃燒器的工作性能。
粘度不同經(jīng)乳化處理的奧里油的粘度大大降低。另外奧里油是一種非牛頓流體,它的粘度不僅隨溫度變化,而且受剪切率變化而變化.與水煤漿相似,由于運(yùn)行中油循環(huán)受油系統(tǒng)中不同剪切率影響,其粘度不確定,因此噴嘴流量特性也會(huì)受影響。為此噴嘴的流量調(diào)節(jié)比要大,風(fēng)油調(diào)再也必須與之適應(yīng)。
乳化穩(wěn)定性差經(jīng)試驗(yàn)可知,這種乳化油穩(wěn)定范圍為:溫度為5—70℃(*55~60℃),剪切率不能大于500s:在合適溫度范同內(nèi),其粘度小于水,否則使油水分離無法使用。奧里油的乳化原理從微觀上看足油水界面處下產(chǎn)生吸附,形成界而膜,即水包油乳化液.水為連續(xù)相,油為分散相。過分地?cái)嚢韬瓦^強(qiáng)的紊流均會(huì)造成界面膜破壞,油水分層、油珠聚集。因此采用機(jī)械霧化噴嘴,也不宜離心泵增壓;而可采用簡單的一級(jí)空氣霧化噴嘴,以及采用容積泵增壓。
替換噴氣燃料航空運(yùn)輸消耗的噴氣燃料的需求量日益增加,人們也在尋求未來的替換燃料。目前大致有如下解決方案:
a.放寬噴氣燃料的技術(shù)條件,增加從原油中提取噴氣燃料產(chǎn)率,這是已經(jīng)采取的措施其一是放寬餾程范圍。以下兩項(xiàng)措施會(huì)增高冰點(diǎn),蒸汽壓較高,特別芳香烴增高(含氫量減少).生炭性和冒煙性影響很大,因此在噴嘴與燃燒室方面也要采取相應(yīng)措施.。國內(nèi)于20世紀(jì)70年代已經(jīng)開展了評(píng)油研究工作,已經(jīng)證實(shí)上述措施對(duì)燃燒性能不會(huì)帶來太大影響。
b.從油頁巖和煤中提煉放寬技術(shù)條件的噴氣燃料,采用加氫處理法,改善了這類燃料物化性質(zhì),經(jīng)試驗(yàn)表明對(duì)燃燒性能影響不大。只是處理成本,因此是近中期的解決措施。
c.采用液態(tài)甲烷和氫作為噴氣燃料,它們熱值高,排氣污染物少是一種理想的清沽燃料。前蘇聯(lián)曾在某型飛機(jī)試用過液態(tài)氫。但是密度小,沸點(diǎn)低,必須有龐大的絕緣的燃料箱;并且生產(chǎn)成本高,如以太陽能源制造的氫的成本是汽油的100倍。因此,在飛機(jī)(含汽車)使用此類燃料還有許多工作要做,是中遠(yuǎn)期的代用燃料。
(2)非燃料的液態(tài)工質(zhì)
在非燃燒設(shè)備巾的噴霧液態(tài)介質(zhì)的種類繁多,如水、氧化劑、燃燒劑、槽液、料液、油漆、金屬熔液等。對(duì)于粘度很高的油漆(涂料)及料液等的噴霧也是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。一般采用加入非極性溶劑調(diào)整粘度,或者采用不同類型噴嘴加以解決。對(duì)于溫度很高的料液、金屬熔液則需要解決噴嘴耐熱問題。