121
4. SPALANIE PALIW CIEKA
YCH
4.1. Wa niejsze czynniki kontroluj ce spalanie paliw ciekłych
W procesie spalania paliw ciekłych mo na wyró nić dwie fazy: odparowania, a na-
st pnie spalania par, dlatego na szybko ć spalania paliw ciekłych dominuj cy wpływ
maj nast puj ce czynniki:
" parowanie cieczy,
" mieszanie par z utleniaczem,
" kinetyka chemiczna reagowania paliwa z tlenem.
Szybko ć parowania cieczy zale y przede wszystkim od strumienia ciepła dopły-
waj cego T do paliwa ciekłego, dlatego w kwasiustalonych warunkach wrzenia szyb-
ko ć parowania P mo na okre lić jako

T
P = (4.1)
/
gdzie / jest ciepłem parowania.
Dwa pozostałe czynniki - szybko ć mieszania i kinetyka chemiczna - maj po-
dobny wpływ na szybko ć spalania, jak dla paliw gazowych. Znaczenie wymienio-
nych czynników dla szybko ci spalania paliwa ciekłego zale y w du ej mierze od
geometrii, scharakteryzowanej liniowym wymiarem O (rys. 4.1).
Paliwo ciekłe rozpylone na drobne krople (O < 10 m)
Małe krople szybko paruj , a pary tworz z powietrzem homogeniczn miesza-
nin paln . Płomie ma charakter kinetyczny, jak podczas spalania gazu. Szybko ć
spalania paliwa ciekłego jest wówczas zdeterminowana przez pr dko ć propagacji
płomienia.
Paliwo ciekłe rozpylone na wi ksze krople (10 m < O < 10 m)
Krople paliwa ciekłego spalaj si indywidualnie. Wokół kropli tworzy si dyfu-
zyjny płomie , do którego tlen dopływa z otoczenia, a pary dopływaj z powierzchni
kropli. Szybko ć spalania kropli paliwa jest równa szybko ci parowania.
Paliwo ciekłe o znacznej powierzchni (O > 10 m)
Przy tych rozmiarach spalanie ma charakter po aru zbiornika. Unosz ce si gor ce
produkty spalania powoduj napływ nad powierzchni cieczy chłodniejszego powie-
trza, zmniejszaj c w ten sposób gradient temperatury i przejmowany przez paliwo
strumie ciepła przez przewodzenie. Dost p powietrza do par jest utrudniony, dlatego
płomie jest bardzo bogaty i produkuje sadz . Ciepło przekazywane jest od płomienia
do paliwa głównie przez promieniowanie.



122

































4.2. Spalanie pojedynczej kropli paliwa ciekłego
4.2.1. Sferyczno-symetryczny model spalania kropli
Spalanie paliw ciekłych w wi kszo ci zastosowa polega na ich rozpyleniu i spa-
laniu zbioru kropel, dlatego wa ny jest mechanizm spalania pojedynczej kropli.
Podczas spalania w spokojnej atmosferze kropla paliwa ciekłego jest otoczona
płomieniem, od którego do kropli jest przekazywany strumie ciepła T, przez prze-
wodnictwo i promieniowanie. Przejmuj ca ciepło kropla, której temperatura jest tylko
kilka stopni poni ej punktu wrzenia paliwa [5], intensywnie paruje na powierzchni,
wydzielaj c na zewn trz strumie pary. Z otoczenia w kierunku kropli dyfunduje
strumie tlenu. Oba strumienie reaguj ze sob we froncie płomienia, który - idealizu-
j c - mo na uznać za sferyczn powierzchni wokół kropli (rys. 4.2).
W temperaturze spalania paliw w glowodorowych (H"2000 K) szybko ć reagowa-
nia znacznie przekracza szybko ć dopływu substratów (par i tlenu) do płomienia, dla-
tego płomie ma charakter dyfuzyjny. Szybko ć spalania kropli ciekłego paliwa, która
jest równa szybko ci parowania paliwa, jest wówczas kontrolowana przez szybko ć
dyfuzji tlenu do płomienia. rednica płomienia, która zale y przede wszystkim od
stechiometrii reakcji i udziału tlenu w otaczaj cym kropl o rodku gazowym, mie ci
si w zakresie 1,5�10 rednic kropli paliwa np. dla (Q-heksanu: 2�4 rednice [5]).

123
a) b)















"
�
"
�
�







W dyfuzyjnym re imie spalanie kropli jest kontrolowane przez szybko ć parowa-
2
nia, co prowadzi do tzw.  prawa G0 spalania kropel w postaci
2 2
G = G0 + .� (4.2)
gdzie G  rednica pocz tkowa kropli, .  stała szybko ci spalania [5, 7].
Wyznaczona do wiadczalnie dla wielu paliw ciekłych warto ć . jest w w skim
zakresie 7�11�10 m /s [3].
4.2.2. Wpływ niektórych czynników na spalanie kropli paliwa
W rzeczywisto ci spalanie kropli przebiega w sposób nieustalony i jest poprzedzo-
ne czasem indukcji zapłonu, potrzebnym do nagrzania kropli do temperatury wrzenia.
Czas indukcji zapłonu kropli stanowi mniej ni 20% czasu jej spalania [18].
W płomieniu kropla porusza si wzgl dem o rodka gazowego, co powoduje
zwi kszenie pr dko ci dyfuzji tlenu z otoczenia do kropli przez zmniejszenie warstwy
granicznej. Przy wi kszych pr dko ciach opływu za kropl tworzy si strefa recyrku-
lacji, która stabilizuje i intensyfikuje spalanie (rys. 4.3).


 



124
Przy zbyt du ych pr dko ciach opływu (5H > 100) nast puje jednak zerwanie pło-
mienia i zapłon kropel staje si niemo liwy [19]. W warunkach ziemskich kształt
płomienia wokół kropli paliwa nie jest sferyczny, poniewa zniekształca go konwek-
cja swobodna (rys. 4.4) oraz opływaj cy kropl czynnik gazowy.

Wskutek napr e stycznych mi dzy strug gazu a powierzchni cieczy wewn trz
kropli indukuje si ruch wirowy. W rezultacie nast puje zwi kszenie szybko ci mie-
szania cieplejszej cieczy pod powierzchni kropli z zimniejsz ciecz wewn trz kropli
i wzrost szybko ci parowania. Je eli ruch wirowy cieczy wewn trz kropel jest inten-
sywny, to mo e wyst pować rozpad kropel, co zwi ksza szybko ć spalania.













-


125
Spalanie kropel ci kiego oleju jest bardziej zło one ni oleju lekkiego, poniewa
rozmiary kropel s wi ksze, nagrzewanie jest bardziej nierównomierne, a ponadto
nast puje termiczny rozkład paliwa. Najpierw z wierzchnich warstw kropli paruj
lekkie frakcje oleju, które spalaj si płomieniem wokół kropli. Nast pnie ulegaj
krakingowi ci kie frakcje oleju, a produkty pirolizy zasilaj płomie .
Z pozostało ci koksowej tworzy si na powierzchni kropli powłoka, blokuj ca wy-
pływ gazów z kropli. Wydzielane wewn trz kropli gazy i pary tworz p cherze, po-
woduj c wzrost ci nienia w niej. Nast puj ca przy pewnym ci nieniu mikroeksplozja
powoduje rozerwanie powłoki i rozpad kropli (rys. 4.5a).
Koksowa pozostało ć po mikroeksplozji, zwana cenosfer , tworzy tward , pust
w rodku skorup o rozmiarach zbli onych do rednicy wyj ciowej kropli oleju (rys.
4.4b). Pozostało ć koksowa, która zawiera przede wszystkim w giel, wymaga znacz-
nie wi kszego czasu do spalania ni spalanie par, dlatego determinuje długo ć pło-
mienia. Umownie spalanie kropel ci kiego oleju mo na podzielić na cztery etapy:
I  czas indukcji zapłonu  zako czony zapłonem lekkich frakcji oleju (np. 440 K
dla mazutu M-40B i 550 K dla gudronu [12]),
II  spalanie  parowanie, kraking ci kich frakcji oleju, formowanie si powłoki
koksowej,
III  mikroeksplozja  rozerwanie koksowej powłoki,
IV  dopalanie cz stek koksu olejowego (rys. 4.5b).
a) b)

Modelowanie procesu spalania kropel oleju ci kiego jest znacznie trudniejsze ni
w przypadku spalania kropel oleju lekkiego, który nie tworzy pozostało ci koksowej.

126
4.3. Płomie rozpylonego paliwa ciekłego
4.3.1. Struktura płomienia
W praktyce spalanie paliw ciekłych odbywa si w formie rozdrobnionej na krople,
któr tworzy struga rozpylonego paliwa w powietrzu. Tak si dzieje w cylindrze silni-
ka z zapłonem samoczynnym lub za palnikiem olejowym. Struktura płomienia rozpy-
lonego paliwa ciekłego jest bardziej skomplikowana ni płomienia gazowego, ponie-
wa wyst puj w nim zjawiska dyspersji i parowania cieczy, a ponadto oddziaływanie
kropel ze sob [7]. Znaczenie ma lotno ć paliwa  na przykład benzyny szybko odpa-
rowuj i płomie ma charakter homogeniczny. Nafty i oleje maj mniejsz lotno ć,
dlatego przede wszystkim spalaj si w formie indywidualnych kropli.
Jednowymiarowy model płomienia rozpylonego oleju przedstawiono na rysunku
4.6a. Rozpylone w powietrzu krople, zbli aj c si do płomienia, nagrzewaj si i paru-
j . W pierwszej strefie płomienia nast puje zapłon par i spalanie homogeniczne,
a nast pnie spalaj si indywidualnie krople oleju (spalanie heterogeniczne). Za
stref płomienia wyst puje strefa dopalania wi kszych kropel i półproduktów spa-
lania [18].




a)


b)
1 2 3 4 5



  

  

 

127
W płomieniu za palnikiem olejowym dziej si bardziej zło one procesy, poniewa
warunki spalania w chmurze kropel ró ni si od spalania pojedynczej kropli. W s -
siedztwie wylotu z dyszy tworzy si strefa o du ej koncentracji kropel paliwa, w któ-
rej krople intensywnie paruj . Dost p tlenu do tej strefy z otaczaj cego strumienia
powierza jest utrudniony, dlatego wewn trz nie ma spalania, płomie natomiast lokuje
si na granicy strefy. W drugiej strefie nast puje rozrzedzenie kropel, które mog si
spalać w niej indywidualnie; za ni jest strefa dopalania (rys. 4.6b).
Du a koncentracja kropel u wylotu dyszy powoduje, e krople oddziałuj ze sob
(kolizje), a ponadto wyst puje aerodynamiczne oddziaływanie kropel z o rodkiem
gazowym, skutkuj ce wtórnym rozpadem kropel. Kolizje kropel prowadz do ł czenia
si kropel, chocia obserwuje si te ich odbicia [7]. Uwa a si tak e, e bardzo istot-
ne dla szybko ci spalania s mikroeksplozje kropel oleju.
Zbli enie kropel mo e mieć istotny wpływ na form ich spalania. Je eli odległo ć
mi dzy dwoma pal cymi kroplami zbytnio zmaleje, to wokół nich powstanie wspólny
płomie , a szybko ć spalania zmaleje o około 50% [3]. Du a koncentracja kropel
w chmurze utrudnia dost p tlenu do niej, uniemo liwiaj c w skrajnym przypadku
spalanie indywidualne kropel. Wówczas cała chmura zostaje otoczona dyfuzyjnym
płomieniem, który od wewn trz jest zasilany strumieniem pary od kropel, natomiast
tlen dyfunduje do niego od zewn trz (rys. 4.7). Taka forma spalania, zwanego gru-
powym, nie jest korzystna, ponie-
wa jej intensywno ć jest znacznie
mniejsza od spalania indywidualne-
go kropel, a ponadto sprzyja two-
rzeniu si sadzy.


Te trudne i niezupełnie poznane zjawiska mikroeksplozji, spalania grupowego
oraz wtórnego rozpadu i kolizji kropel, wa ne dla oceny długo ci płomienia olejo-
wego, s przedmiotem oblicze w modelowaniu numerycznym spalania paliw cie-
kłych.
4.3.2. Zawirowany płomie rozpylonego paliwa ciekłego
Zawirowanie strugi powietrza, do której centralnie rozpylone zostaje paliwo ciekłe,
powoduje wyst pienie wewn trznej strefy recyrkulacji spalin wzbogaconych parami
paliwa, z mo liwo ci pojawienia si kropel paliwa [13]. Recyrkulacja gor cych spa-
lin, które mieszaj si ze strug rozpylonego paliwa i wie ym powietrzem, powoduje
gwałtowne parowanie kropel cieczy, zwi kszenie szybko ci spalania i popraw stabil-
no ci płomienia.

128
Silne zawirowanie strumienia powietrza (6 e" 0,6) powoduje, e struktura płomienia
staje si zdeterminowana przez aerodynamik przepływu powietrza, natomiast kie-
runek strugi rozpylonego paliwa ciekłego jest mniej wa ny. Obj to ciowa intensyw-
no ć wydzielania ciepła w zawirowa-
nym płomieniu olejowym wynosi
około 2,3�10 W/m [1]. Zawirowany
płomie rozpylonego oleju schematycz-
nie przedstawiono na rysunku 4.8 [1].

4.3.3. Przekazywanie ciepła od płomienia olejowego
Charakterystyczn cech płomienia olejowego jest jego silne  wiecenie w kolo-
rze ółtym. ółta barwa jest spowodowana znaczn zawarto ci sadzy w płomieniu
olejowym. Ci kie w glowodory, które s składnikiem olejów, rozkładaj si ter-
micznie z wydzielaniem sadzy, sprzyja temu zwłaszcza dyfuzyjny charakter spalania.
Gazowe składniki spalin, jak H O i CO , tak e pochłaniaj i emituj promieniowa-
nie, ale selektywnie, tylko w pewnych pasmach, sadza natomiast promieniuje w przy-
bli eniu jak ciało doskonale czarne, które ma ci głe widmo promieniowania. Maksi-
mum promieniowania przypada na barw ółt .
Zdolno ć płomienia do przekazywania ciepła przez promieniowanie wyra a współ-
czynnik emisji �. Okre lenie emisyjno ci sadzy w płomieniu paliw ciekłych jest
skomplikowane, poniewa wymagana jest znajomo ć koncentracji sadzy oraz parame-
trów geometrycznych jej cz stek. Na podstawie wyników bada do wiadczalnych
Hottel i Sarofim [6], dla rednic sadzy G, mniejszych od długo ci fali promieniowania ,
G < 0,1 (4.3)
uzyskali zale no ć
� = 1  (1 + NF 7 O/F ) (4.4)
w której: F  stała Plancka, F  obj to ciowa koncentracja sadzy w płomieniu,
N  stała zale na od parametrów geometrycznych sadzy, O  grubo ć war-
stwy promieniuj cej.

129
Znaj c warto ć stałej N, mo na obliczyć emisyjno ć dla danej temperatury płomie-
nia w funkcji st enia sadzy i grubo ci warstwy promieniuj cej. Warto ć współczyn-
nika N dla ci kich olejów jest w zakresie 10�40. Na rysunku 4.9 przedstawiono wy-
niki oblicze � dla warto ci N = 15. Na przykład dla parametrów: grubo ć warstwy
promieniuj cej O = 3 m, temperatura gazu 7 = 2000 K i koncentracja sadzy F = 10
(ok. 200 mg/m ), otrzymano � = 0,8. Zdolno ci radiacyjne płomienia olejowego po-
woduj , e około 90% ciepła z płomienia jest przekazywana przez promieniowanie.




=3�10




=3�10

























4.4. Rozpylanie paliw ciekłych
Paliwa ciekłe spala si w postaci rozpylonej, poniewa rozdrobnienie na krople za-
pewnia du intensywno ć parowania cieczy. Z tego powodu rozpylanie ma bardzo
wa ne znaczenie dla jako ci spalania paliw ciekłych.
4.4.1. Mechanizmy rozpylania strugi cieczy
Istota rozpylania cieczy w strudze polega na pokonaniu napi cia powierzchniowe-
go cieczy przez siły zewn trzne lub wewn trzne:
a) napr enia styczne na powierzchni strugi, wywołane ró nic pr dko ci mi dzy
ciecz a powietrzem, które destabilizuje strug , wywołuj c jej rozkład,

130
b) siły od rodkowe ruchu wirowego strugi, siły wywołane wzrostem ci nienia
w kropli na skutek parowania w jej wn trzu,
c) zewn trzne siły mechaniczne, elektrostatyczne i ultrad wi ków.
Na rysunku 4.10 przedstawiono schematycznie rozpylacze nale ce do wymienio-
nych grup [12]. W praktyce najwi ksze zastosowanie znalazły dwa pierwsze z wy-
mienionych typów rozpylaczy.

















Rozpylacz strumieniowy uzyskuje si , je eli w cianie przewodu wypełnionego
ciecz wywierci si mały otwór, przez który wypływa struga cieczy. Rozpad strugi na
krople jest zło onym, nie całkiem poznanym zjawiskiem, w którym decyduj c rol
odgrywaj siły: bezwładno ci, lepko ci i napi cia powierzchniowego. Relacje tych sił
mo na wyrazić za pomoc dwóch liczb bezwymiarowych, charakterystycznych dla
procesu rozpylania strugi cieczy:
" Reynoldsa 5H = (Z/)/�,
" Webera :H = (� Z /)/�,
gdzie wymiar liniowy / oznacza odpowiednio rednic wylotu lub rozmiar kropli (G ).

131
W zale no ci od warto ci liczb 5H i :H
:H
:H
przyj to wyró niać cztery obszary rozpyla-



nia cieczy (rys. 4.11).







































5H
5H

-


rów

 E"

E"




I
II





-



-


132
�
Rozpylacz wirowy działa na zasadzie wykorzystania
sił od rodkowych oddziałuj cych na opuszczaj c dysz
ciecz, w której nadano jej szybki ruch obrotowy (rys.
4.13).
W powłoce cieczy powstaj fale wzdłu ne i po-
przeczne, d ce do segmentacji cieczy. Przy wi kszych
pr dko ciach wypływu oddziaływanie aerodynamiki
przyspiesza rozpad powłoki, zanim fale si rozwin [7].
Rozpylacz pneumatyczny wykorzystuje do rozpy-
lania cieczy energi spr onego gazu lub pary. Napr -
enia styczne, powstaj ce wzdłu kontaktu cieczy

(w postaci strugi lub powłoki) z gazem, powoduj jej

segmentacj na krople. Ułatwiony jest tak e wtórny
� 
rozpad kropel.
Rozpylacz obrotowy (rotacyjny) działa na podobnej zasadzie jak rozpylacz wiro-
wy - wirowy ruch cieczy, nadany przez wiruj c u wylotu tarcz (dysk, czasza lub
kielich), powoduje, e film cieczy odrywa si od kraw dzi spływowej i ulega rozpa-
dowi na krople [12, 19].
4.4.2. Przykłady rozpylaczy olejowych
Strumieniowy rozpylacz przelotowy (rys. 4.14) ma prost budow , w zakresie ci-
nie "S = 0,3�1 MPa ma marn jako ć rozpylania i niewielki k t rozwarcia strugi
ą = 5�15� [1, 7]. Naprawd dobre rozpylanie z tego typu roz-
pylacza uzyskuje si , gdy ci nienie rozpylania "S e" 5 MPa.
Z obawy o zatkanie, rednica otworu wylotowego powinna
mieć G > 0,5 mm.


Mimo tej niekorzystnej charakterystyki rozpylacze stru-
mieniowe maj wa ne zastosowanie w tłokowych silnikach
spalinowych z zapłonem samoczynnym, ale dla poprawy roz-
pylania ci nienie wtrysku osi ga w nich 200 MPa (rozdz. 8).

Rozpylacze wirowe s powszechnie stosowane w palni-
ą
kach na paliwo ciekłe, dlatego istnieje wiele typów tych roz-

pylaczy. Najwa niejsze zalety wirowych rozpylaczy to:
" prosta budowa,
" pewno ć działania,
" dobra jako ć rozpylania,

" małe zapotrzebowanie mocy.


Najwa niejsze wady rozpylaczy wirowych to:

" trudno ci w rozpylaniu bardzo lepkich cieczy,


" mały zakres regulacji wydatku.


133
Najbardziej rozpowszechnione s jednostopniowe rozpylacze wirowe (nieregulo-
wane). Zawirowanie cieczy nast puje za pomoc stycznych otworów lub dzi ki
wkładce zawirowuj cej. Ze wzgl du na k t wypływu rozró nia si jednostopniowe
zawirowywacze osiowe i k towe (rys. 4.15). Typowe dane dla jednostopniowych roz-
pylaczy wirowych: rednica otworu wylotowego G = 2�6 mm, strata ci nienia  na
rozpylaczu "S = 0,12�0,25 MPa, k t rozwarcia strugi ą = 45�90�.









   styczny otwór wlotowy,


Wirowe rozpylacze regulowane dziel si na:
" dwustopniowe,
" upustowe,
" z regulacj powierzchni otworów wylotowych.

Rozpylacze dwustopniowe maj dwa stopnie
zasilania. Na rysunku 4.16 pokazano rozpylacz



dwuzakresowy, w którym zmiana zakresu zasilania
nast puje pod działaniem ci nienia zasilaj cego
oleju. Je eli ci nienie jest dostatecznie du e, tłok
ugina spr yn , a iglica, wysuwaj c si z otworu,
doł cza dodatkowy przewód paliwowy do dyszy.



 zawór, 2, 3 




134
Inna konstrukcja rozpylacza dwuzakresowego opiera si na istnieniu dwóch kon-
centrycznych dysz, z których jedna pracuje z małym wydatkiem, a dysza dodatkowa
jest zasilana, kiedy trzeba znacznie zwi kszyć wydatek paliwa (np. podczas tzw.  do-
palania w silnikach samolotów odrzutowych) [12].
Du y stopie regulacji wydatku cechuje rozpylacze typu upustowego. Na rysunku
4.17a przedstawiono rozpylacz upustowy do turbin gazowych małej mocy [8]. Paliwo
jest dostarczane w nadmiarze do komory wirowej rozpylacza, a jego nadmiar jest
odprowadzany do zbiornika. Dobra jako ć


a) 
rozpylania, pomimo zmiany ci nienia zasi-
lania, wynika z du ej energii ruchu płynu
w komorze wirowej rozpylacza. Rozpylacz
zapewnia zakres regulacji wydatku co naj-
mniej 1:10. Przedstawiony na rysunku 4.17b

drugi typ upustowego rozpylacza ma komo-

r z tłokiem, którego trzpie znajduje si
b)
w otworze do przewodu wylotowego. Ci -
nienie w cylindrze, działaj c na tłok, ugina
spr yn , przymykaj c otwór; po jego za-

mkni ciu cały strumie paliwa zostanie

podawany do dyszy. Zakres regulacji wy-

datku wynosi 1:85 [12].



 zawór,

 
Rozpylacze ze zmienn powierzchni otworu wylotowego, mimo dobrych wła ci-
wo ci regulacyjnych, rzadko s stosowane z powodu trudno ci eksploatacyjnych [12].
Rozpylacze pneumatyczne s powszechnie stosowane dzi ki dobrym wła ciwo-
ciom rozpylaj cym; s nie do zast pienia, kiedy trzeba rozpylać ci kie oleje i emul-
sje. Najwa niejsze zalety rozpylaczy pneumatycznych to:
" mo liwo ć rozpylania cieczy o du ej lepko ci,
" du y zakres regulacji wydatku,
" du a mo liwo ć kształtowania geometrii strugi.
Najwa niejsze wady rozpylaczy pneumatycznych to:
" konieczno ć posiadania ródeł pary lub spr onego gazu, powietrza,
" wi ksze zu ycie energii w porównaniu do rozpylaczy ci nieniowych.

135
Wa nym parametrem charakteryzuj cym rozpylacz pneumatyczny jest zu ycie czyn-
nika gazowego � na jednostk rozpylonego oleju. W nowoczesnych rozpylaczach pneu-
matycznych zu ycie czynnika gazowego na rozpylanie wynosi � = 0,06�0,1 (kg/kg).
Istnieje wiele typów rozpylaczy pneumatycznych, warto natomiast zapoznać si
z konstrukcj rozpylacza typu Y (rys. 4.18), który charakteryzuje si dobrym rozpyla-
niem lepkich i g stych cieczy [12]. Gaz i ciecz dopływaj do przewodów wylotowych,
gdzie si mieszaj . Gaz u wylotu z dyszy rozpr a si , rozbijaj c ciecz na drobne
cz stki. Otwory wylotowe, których liczba kształtuje si w zakresie 6�12, pozwalaj
uzyskać po dan form rozpylonego płomienia. Wad pneumatycznych rozpylaczy
typu Y jest stosunkowo du e zu ycie pary wodnej do rozpylania: � = 0,1 0,12.
Przedstawiony przegl d konstrukcji rozpylaczy, przeznaczonych przede wszystkim
do palników olejowych, nie jest kompletny, brakuje w nim na przykład rozpylaczy
rotacyjnych. Zainteresowany Czytelnik mo e znale ć znacznie wi cej informacji na
ten temat w publikacji [12]. Rozpylacze paliw płynnych maj tak e wa ne zastosowa-
nie w spalinowych silnikach tłokowych i turbinowych. Informacje o ich budowie
mo na znale ć w specjalistycznej literaturze (np. w [10]).






  


4.4.3. Charakterystyki rozpylaczy
Rozpylacz cieczy jest charakteryzowany przez kilka parametrów, w ród których do
najwa niejszych nale (rys. 4.19):
" wydajno ć,
" k t rozpylania,
" rozło enie kropel,
" jako ć rozpylania.
Wydajno ć ci nieniowych rozpylaczy definiuje si jako zale no ć strumienia masy
cieczy P od spadku ci nienia  na rozpylaczu

P = �$(2� "S) (4.7)
gdzie: $  pole powierzchni wypływu, �  współczynnik wypływu, który zale y przede
wszystkim od geometrii dyszy.

136

Wydajno ć rozpylaczy pneumatycznych
jest funkcj ci nienia cieczy, sparametryzo-
"
wana wydatkiem czynnika rozpylaj cego.
K t rozpylenia strugi, który zwykle wi e
si z zasi giem strugi, jest wa nym parame-



,
trem, maj cym wpływ na kształt i długo ć

płomienia. Wa ne jest, eby struga rozpylo-
nego paliwa nie zderzała si ze cianami
dyfuzora palnika.







"



"

Ró nicuje si tak e rozło enie kropel paliwa wzdłu promienia strugi, uzyskuj c
ró ne cechy płomienia. Na rysunku 4.20 pokazano przykłady rozło enia kropel
w strudze paliwa z dyszy firmy Delavan [17].


  
Rozkład rednic kropel w strudze rozpylonej cieczy tworzy widmo rozpylania, czy-
li zale no ć mi dzy liczb kropli "Q i rednic kropli ' (rys. 4.21)
I (') = dQ/d' (4.8)
gdzie Q = "Q /1 i 1 jest całkowit liczb kropel [12].

137
W praktyce wa n rol pełni dystrybuanta Ś rednicy kropel '


(') = I (')d' (4.9)
+"
0
Do najbardziej znanych rozkładów Ś nale y rozkład Rosina Rammlera [10]
Ś (') = 1  exp [ ('/;)�] (4.10)
gdzie ; i � s parametrami rozpylania (rys. 4.21).


Ś





Ś











Wa nym parametrem okre laj cym jako ć rozpylania jest rednia rednica kropli;
mo na j ró nie zdefiniować [10]. Do najcz ciej stosowanych definicji nale :

" redni rozmiar kropel: SRK = [(ŁQ' /ŁQ')] ,

" rednica Sautera SMD (6DXWHU 0HDQ 'LDPHWHU): SMD = Ł Q' /Ł Q' .
4.5. Palniki olejowe
Oleje maj zastosowanie w technice grzewczej, w technologii chemicznej oraz
w energetyce, gdzie s spalane zwykle z u yciem palników olejowych, dla których
wymagania okre la norma PN-90/M-35011 [14].
Wa nym parametrem charakteryzuj cym palnik jest moc cieplna. Zakres mocy
cieplnej palników olejowych jest bardzo szeroki, od kilkunastu kilowatów, dla małych
urz dze grzewczych, do ponad 40 MW, dla du ych wytwornic pary [9].
W urz dzeniach opalanych lekkim olejem opałowym stosuje si przede wszyst-
kim palniki z rozpylaczami ci nieniowymi, rzadziej natomiast rozpylacze rotacyjne
(w palnikach wi kszej mocy). Ci nienie rozpylania oleju w palnikach małej mocy jest
w zakresie 0,8�1,5 MPa, a w palnikach du ej mocy  2,3�3 MPa. Z zasady powietrze


138
do spalania podawane jest przez okr n dysz w formie zawirowanej, co zapewnia
stabilno ć spalania i dobre wypalenie [16]. Na rysunku 4.22 pokazano konstrukcj
palnika olejowego wyposa onego w dwa zawirowywacze powietrza.


Palniki olejowe najcz ciej s dostarczane przez producentów w postaci blokowej
(zwanej inaczej agregatowej), do uruchomienia takiego palnika wystarczy jego doł -
czenie do zbiornika paliwa i zasilanie elektryczne [9]. Palnik blokowy jest zbudowany
z trzech zespołów:
" rozpylania,
" aerodynamiki,
" sterowania.















 H"




W praktyce przemysłowej cz sto spotyka si palniki dwupaliwowe: olejowo-gazo-
we. Cechy konstrukcyjne obu typów tych palników oddzielnie pozwalaj zbudować
jeden zwarty palnik, który mo e być zasilany gazem lub paliwem ciekłym (rys. 4.23).

139







 




Odr bn grup palników olejowych stanowi kotłowe palniki rozpałkowe, zwane
palnikami mazutowymi (rys. 4.24). Ich charakterystyczna konstrukcja wynika z funk-
cji, jakie pełni w kotłach parowych opalanych w glem. Maj one form długich lanc
(st d inna nazwa: ODQFRZH) zako czonych rozpylaczem, które przez specjalne otwory
s wprowadzane w obr b kotła i wycofywane po zako czeniu pracy. W lance olejowe
s wyposa one wirowe palniki pyłowe, gdzie s wbudowane centralnie na stałe.
Kotłowe palniki rozpałkowe s zasilane ci kim olejem (najcz ciej mazutem, rza-
dziej gudronem), maj wydajno ć w zakresie 0,5�1,0 t/h [12]. W celu uzyskania od-
powiedniej płynno ci mazutu do jego transportu i magazynowania utrzymywany jest
on w instalacji mazutowej w temperaturze 55 �C. Dla umo liwienia rozpylania mazutu
w palnikach jest on nast pnie podgrzewany do temperatury 65�90 �C, co wymaga
wyposa enia kotła w parow instalacj nagrzewania mazutu. Maksymalna dopusz-
czalna temperatura podgrzania mazutu wynosi 90�125 �C [4].
Kotłowe palniki na ci ki olej maj rozpylacze typu ci nieniowego lub pneuma-
tycznego. Lepsze rozpylanie uzyskuje si , stosuj c rozpylacze pneumatyczne, które s
ponadto bardziej trwałe i niezawodne ni rozpylacze ci nieniowe. Wad palników
mazutowych z rozpylaniem pneumatycznym jest bardziej skomplikowana instalacja
zasilania oraz straty pary na rozpylanie oleju [4].


140


- - -


- - - - powietrze pierwotne i wtórne) [1
Literatura


































-




Technische Arbeitsbl�tter,




Wójcicki S.,