液体燃料燃烧原理 1901 油滴蒸发扩散方式：油气分子扩散和油气以某一速度作对流扩散（斯蒂芬 流)。 P 斐克方程 dm=-Ddp.F d dr RT. dml/dt一单位时间内油滴对周围介质的扩散量； T,P、P,一油滴表面附近的燃油蒸气温度、压力和质量浓度； D一扩散系数； rF一油滴半径和表面积； 一油蒸气离开油滴表面的对流速度。 一当油气的对流流动非常微弱时，仅考虑分子扩散； 一在通常湍流流动的场合，斯蒂芬对流扩散占有很重要的地位
液体燃料燃烧原理 油滴蒸发扩散方式：油气分子扩散和油气以某一速度作对流扩散（斯蒂芬 流）。 v v dm d P D Fu F ρ 斐克方程 = − + v D Fu F dt dr RT dm/dt—单位时间内油滴对周围介质的扩散量； Tv、Pv、ρv—油滴表面附近的燃油蒸气温度、压力和质量浓度； D—扩散系数； r、F—油滴半径和表面积 油滴半径和表面积； u—油蒸气离开油滴表面的对流速度。 —当油气的对流流动非常微弱时，仅考虑分子扩散； —在通常湍流流动的场合，斯蒂芬对流扩散占有很重要的地位
液体燃料燃烧原理 1901 G UNN 在不考虑辐射的情况下，油滴的传热由对流传热和导热组成： 9-Arr+c,(T-I） dt dq/dt一单位时间内周围气体对油滴的传热量； C。一燃油蒸气的热导率和定压比热容； T、TB一周围气体和油滴表面的温度。 在油滴蒸发的起始阶段，在△π时间内，油滴受热升温△T,所需热量为 mcAT,则油滴蒸发过程的热平衡式： Ar=m,cA,+hA dm dt mrc一油滴的质量和比热容； r一燃油的汽化潜热
液体燃料燃烧原理 在不考虑辐射的情况下，油滴的传热由对流传热和导热组成： ( ) p B dq dT dm F c TT dt dr dt =− + − λ dq/dt—单位时间内周围气体对油滴的传热量； λ、cp—燃油蒸气的热导率和定压比热容； T T 周围气体和油滴表面的温度 在油滴蒸发的起始阶段，在Δτ时间内，油滴受热升温ΔTf，所需热量为 T、TB—周围气体和油滴表面的温度。 mfcfΔTf，则油滴蒸发过程的热平衡式： dq dm Δ= Δ + Δ τ τ mc T r ff f f dt dt mf、cf—油滴的质量和比热容； rf—燃油的汽 潜化 热
液体燃料燃烧原理 1901 G UNN 油滴的温升速度： ai=dgr dm dt 当dT/d0时，油滴蒸发的平衡状态： da=r dt dm dt
液体燃料燃烧原理 油滴的温升速度： 1 ( ) f f f f dT dq dm r dt m c dt dt = − 当dTf/dt=0时，油滴蒸发的平衡状态： f f f dq dm r dt dt =
液体燃料燃烧原理 1907 G UNN 高温下油滴蒸发模型 模型简化： 火焰前棒 1)油滴为一半径为r的球形颗粒，并被一半径为 的高温球形气体表面包围； 气流 2)油滴表面的蒸发处于平衡状态，且为一稳态过 程，油滴处于稍低于燃油沸点的平衡温度下； 3)蒸发过程是等压的，比定压热容为cp; 蒸气 热流 4)油蒸气和周围介质（高温烟气及空气）均看作 理想气体； 5)不计辐射和对流传热，仅考虑导热，且认为气 。袖清表面 体介质及油滴的热导率2和2B均为常数； 图6-3高温下油滴的蒸发 6)油滴周围油蒸气的浓度和温度沿半径方向线性 变化。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 高温下油滴蒸发模型 模型简化： 1）油滴为一半径为rB的球形颗粒，并被一半径为r1 的高温球形气体表面包围； 2）油滴表面的蒸发处于平衡状态，且为一稳态过 程，油滴处于稍低于燃油沸点的平衡温度下； 3）蒸发过程是等压的，比定压热容为cp； 4）油蒸气和周围介质（高温烟气及空气）均看作 理想气体； 5）不计辐射和对流传热，仅考虑导热，且认为气 体介质及油滴的热导率λ和λB均为常数； 6）油滴周围油蒸气的浓度和温度沿半径方向线性 变化。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 1901 稳态下油滴蒸发的热平衡式4πr21 dT dm 一周围高温气体介质以导热方式传给油滴的热量，全部用于蒸发油滴； 一所产生的油蒸气以扩散方式从油滴表面向外流动。 将热平衡式两边对油滴半径求导数，然后沿半径方向积分可得油滴的蒸发速 度 d_4,nnl+2(T-T】 dt cp 1-r8In 入rf 油滴的蒸发速度只取决于油滴直径(d=2B)、油滴周围气体温度及该体系 的物性。 School of Energy and Power Engineering
液体燃料燃烧原理 2 4 p dT dm r cT d dt 稳态下油滴蒸发的热平衡式 π λ = p dr dt —周围高温气体介质以导热方式传给油滴的热量，全部用于蒸发油滴； 所产生的油蒸气以扩散方式从油滴表面向外流动 将热平衡式两边对油滴半径r求导数，然后沿半径方向积分可得油滴的蒸发速 度 —所产生的油蒸气以扩散方式从油滴表面向外流动。 4 ln[1 ( )] 1 / B B p B dm r c T T dt c r r r πλ λλ = +− − 1 1 / p B f dt c r r r − λ 油滴的蒸发速度只取决于油滴直径（dB=2rB）、油滴周围气体温度及该体系 的物性。 School of Energy and Power Engineering