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1、扩散式燃烧器主要尺寸和运行参数的计算如本章第一节所述，燃烧装置与器具的类型很多。本节重点介绍气体燃料典型 燃烧器主要尺寸和运行参数的确定与计算。6.4.1.1管式扩散燃烧器的计算管式扩散燃烧器结构主要尺寸和运行参数的确定与计算，是以动量定理、连续 性方程及火焰的稳定性为基础，以确定燃烧器的火孔直径、火孔数目、头部燃气分配管 截面积及燃烧器前燃气所需要的压力等，其计算步骤如下：1）选择火孔直径d,及间距S 般取d=14mm,火孔太大不容易燃烧完全，pp火孔太小容易堵塞：火孔间距S, 般取S=（813）d,以保证顺利传火和防止火焰合并p为原则。2）火孔热强度的选择和火孔出口速度v的计算 火孔热强度
2、qp的选择应根据火p孔直径大小和燃烧不同性质燃气种类对火焰状况的影响分析选择。在此基础上，再按式 （6-91）计算火孔出口速度v：p-蚩 X 10s（6-91）式中v为火孔出口速度，Nm/s； q为火孔热强度，kW/mm2； H为燃气低热值，kj/mm3。L3）计算火孔总面积FPBY (6-92)式中F为火孔总面积，mm2； Q为燃烧器热负荷，kW。p4）计算火孔数目nn （6-93）5）计算燃烧器头部燃气分配管截面积F为使燃气在每个火孔上均匀分布，以确g保每个火孔的火焰高度一致，通常头部截面积不小于火孔总面积的2倍，即卜/2片（6-94）6）计算燃烧器前燃气所需要的压力H通常燃气在头部流动的
3、方向与火孔垂 直，故燃气在头部的动压不能利用，这时头部所需要的压力h为：-.肆张； 1汕(6-95)式中h为燃烧器头部所需燃气压力，Pa； 口为火孔流量系数，与火孔结构有关：在管PpT为火孔前燃气温度，K；Ah为炉膛压力，Pa。当炉g子上直接钻孔时，卩=0.650.70。对于直径小，而孔深浅的火孔，取较小值，反之P亦然；P为燃气密度，kg/Nm3；g膛为负压时，Ah取负值。即保证火孔出口速度V，燃烧器前燃气压力必须等于头P部所需的压力h，故H=h。若Hh，可用阀门或一节流圈减压。为保证火孔的热强度，二【例6-7】设计一直管式扩散燃烧器已知：燃气热值H=16850kJ/Nm3,燃气压力H=800
4、Pa,燃气密度P =0.46kg/Nm3,Lg火孔前燃气温度T =308K,燃烧器热负荷Q=23.4kW，炉膛压力Ah=0。g【解】1) 选择火孔直径d =2mm，火孔间距S=8d=16mm。p02) 选取火孔热强度q =0.5kW/mm2，然后按式(6-91)计算火孔出口速度:p2y.6Ntn/s3) 按式(6-92)计算火孔总面积:4) 按式(6-3)计算火孔数目:46.85) 按式(6-94)计算头部燃气分配管截面积:Ff - 2FV - 2 x 46.K = 93.6nin/头部燃气分配管内径:6) 按式(6-95)计算燃烧器所需压力，取uP=O.71 恋 丁；焉亍他药十出). 2L理
5、甞灿排乂諜+0 = 44阳7)设计为一直管式扩散燃烧器，则火管长L为pEp =(耳一i)S = (15 - 1)16 = 224mm6.4.1.2鼓风式扩散燃烧器的计算鼓风式扩散燃烧器结构尺寸及运行参数的确定与计算.与自然引风式扩散燃烧 器不同之处是燃烧所需空气靠强制鼓风供给。故此燃烧器的燃烧强度与火焰长度均由燃 气与空气的混合强度决定。所以，燃烧器的计算内容就包括空气系统和燃烧系统两部分。 下面介绍鼓风式蜗壳燃烧器的设计计算步骤。(1)空气系统的计算1) 计算空气通道面积F和直径DppFp晋(6-96)式中F为空气通道面积,2；为燃烧器热负荷,kw；喷头热强度,kW/m2。通常取q = (3
6、5ppp40)kW/m2。2) 确定蜗壳结构比ab/D 2蜗壳式燃烧器供给空气的形式分等速蜗壳供气和切p向供气两种，如图6-62所示：目前以等速蜗壳供气应用较多。空气的旋转程度与蜗壳结构比有关：ab/D 2越小，空气的旋转程度就越大，但p阻力损失也将增大，通常卑ab/D 2 =0.250.40。p图6-62蜗壳式燃烧器供空气的形式(a)等速蜗壳供气；(b)切向供气3) 确定空气实际通道的宽度由于空气的旋转，空气在通道内是呈螺旋形向前 流动的。因此，在圆柱形通道中心形成了一个回流区。又由于回流区的存在，使空气并 非沿整个圆柱形通道向前流动，而是沿边缘环形通道向前流动，其环形通道的宽度A 可按下式
7、计算：式中A为环形通道宽度，cm；占= u _(698)式中，A为环行通道宽度，cm； D为回流区直径，cm。bf4) 计算空气的实际流速a空气在环形通道内呈螺旋形流动，其流动速度按下式 计算：TJ1_ _J_ Z*陷-WX)273(699)式中v为空气螺旋运动的实际速度，m/s；a为过剩空气系数；V为燃气燃烧理论空气a0需用量，Nm3/Nm3L为燃气耗量，Nms/h； T为空气温度，K；B为空气螺旋运动的平均上gg升角，其值与蜗壳供气方式有关。5) 计算燃烧器前空气所需的压力Ha已工卜5 - U 丫九(6100)式中H为燃烧器前空气所需的压力，Pa；Z为空气人口动压下的阻力系数，其值与供a气
8、方式和蜗壳结构比有关：对于蜗壳供气，当ab/D 2 =0.35时，Z=2.82.9p对于切向供气，当ab/D 2 =0.35时，Z=1.82.0pv为燃烧器人口的空气流速，m/s；且in(6101)式中a、b为空气人口几何尺寸，mm；(2)燃烧系统的计算合理的燃烧器结构应使燃气射流均匀分布在空气流中，应严格防止燃气射流在 空气流中相互重叠，否则会使燃气-空气混合过程恶化。1) 计算燃气分配室截面积F，g(6102)式中F 为燃气分配室截面积，mm2； v 为燃气分配室内燃气流速,m/s，般v=15ggg20m/s。2）计算旋空气流中燃气射流的穿透深度燃气孔口一般排成两列，于是可得h =0.36
9、A（6-103）2h=0.13A（6-104）1式中h、h分别为燃气孔口第一、第二排的射流穿透深度，mm；A为回流区环形道边 宽度，1 2mm。3）计算每排燃气孔口的最大数目Z和孔口直径d （d为大直径孔口的直径） max223-列（6-105）Ban式中n（D-2h）为燃气射流穿透深度为h时，每排燃气射流轴心所在圆的周长，mm； Sp22为燃气射流穿透深度时的射流间距，通常取S =2.5h，mm。(6-106)2 2式中K为系数，与孔口相对间距S/d有关，可通过查K与S/d关系图求得：&为压缩ssF系数（在标准状态下）；Z为大直径孔口的数目，个。24）计算燃气孔口的出口速度vg（6-107）
10、5）计算燃气孔口的总面积F(6-108)6）计算燃烧器前燃气所需压力Hgjl(6-109)式中H为燃烧器前燃气所需压力，Pa； H为压缩系数（考虑了然气的可压缩性面引入的g校正值）;口为燃气孔口流量系数。g二【例6-8】计算一边缘供燃气的鼓风式蜗壳扩散燃烧器的结构尺寸和运行参数。已知：燃气耗量L=200Nm3/h，燃气热值H =36000kJ/Nm3，燃气密度gLP =0.70kg/m3，理论空气需用量V=9.4Nm3/Nm3，燃气温度T =293K，空气温度T =293K， g0ga过剩空气系数a=1.1（采用蜗壳供气）。【解】空气系统结构尺寸和运行参数计算：1）计算空气通道面积FP和直径D
11、，取q =35X103kW/m2，则pp氏二J * g 二 0 057mp3600 x 35 103取 D =250mmp取蜗壳结构比ab/D 2 =0.35，并取b=D =250mmPp则口 =- - 0,350.35 x25( = 87.5mm2）计算环形通道宽度A及空气实际速度va当ab/D 2 =0.35时，由表6-10查得回流区直径D为pbfDk = 0r47DP = 0-47 x 250 = llSrnm按式（6-98）计算的环形通道宽度A为円2如学驾坐一筒当ab/D 2 =0.35时，由表6-10查得B=29度，则实际空气流速v为pa1 八也 1=缶屮“初一爲霧=32.3皿360
12、0-（0.25z - 0.UR2） HI12y 2733）计算空气入口速度vin1_也1-1 K电心迴朗3mA % - 3HX） ab 3600 0-25 卿刍4）计算燃烧器前所需空气压力H取阻力系数Z=2.9，则aH,-；角 1 ( - 1)今础 一X 1.293 卜(2-9 - 1)药2”1524 Pa燃烧系统结构尺寸和运行参数计算：1）计算燃气分配室截面积F 取v =15m/s，贝0GG-t 1200 m 3F - =（r0036 2.60TEL 159023074E MA i I washi I mcwn QQ:5312-B115NngBa Spring Comnunicafon Techndogiea U叽 Lt刘卫旭(ANGUS)项目工程师
扩散式燃烧器主要尺寸和运行参数的计算
