燃料/空氣文丘里混合器的研究綜述

黎亞洲 廖曉煒 劉 峰 彭波峰 徐洪濤

（1.上海焱晶燃燒設(shè)備檢測(cè)有限公司 上海 201708）

（2.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 北京 100029）

（3.上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 上海 200093）

近年來(lái)，隨著我國(guó)大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，特種設(shè)備領(lǐng)域中的節(jié)能環(huán)保問(wèn)題開(kāi)始被廣泛關(guān)注。2017年4月1日起，北京市開(kāi)始實(shí)施《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/501—2017），該標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定新建工業(yè)鍋爐NOx排放不得超過(guò)30mg/m3，這使得在不影響燃燒器其他性能的情況下，降低污染物的排放成為各燃燒器生產(chǎn)廠家的重要努力方向，而混合器內(nèi)燃料/空氣的混合特性則是降低全預(yù)混燃燒器中NOx排放的重要因素之一。

目前，用于燃燒器內(nèi)燃料與空氣混合的混合器普遍采用文丘里式和比例式[1]。由于文丘里混合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠直接影響燃燒器的性能，因此備受國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注。

文丘里混合器的基本原理是當(dāng)流體在縮放噴管時(shí)，在喉口即管道最小截面處的速度達(dá)到最大值，根據(jù)伯努利定律，由于此處動(dòng)壓最大，則靜壓最小，燃料由于壓力差進(jìn)入管內(nèi)，進(jìn)而達(dá)到混合的效果。對(duì)于文丘里混合器，其在燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和燃燒器內(nèi)的作用是一致的，其面臨的共同挑戰(zhàn)是如何將燃料以最佳比例進(jìn)入空氣混合，并混合均勻。為了克服這個(gè)問(wèn)題，學(xué)者們主要從混合器幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和燃料與空氣的流動(dòng)方式兩方面進(jìn)行研究，如Abo-Serie等[2]采用田口方法針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)型文丘里管模型，研究了小孔直徑、數(shù)量和喉口直管的入侵長(zhǎng)度對(duì)文丘里混合器混合質(zhì)量的變化規(guī)律，通過(guò)模擬CH4和空氣的混合情況，發(fā)現(xiàn)喉口直管的入侵長(zhǎng)度與喉口直徑的比值大于0.05時(shí)混合效果變差。Dahake等[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了發(fā)動(dòng)機(jī)文丘里管內(nèi)不同的喉孔數(shù)和喉口直徑對(duì)天然氣與空氣的混合質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)8孔有助于貧燃混合。龔英利等[4]對(duì)文丘里混合器進(jìn)行可視化研究，發(fā)現(xiàn)文丘里混合器隨節(jié)氣門的開(kāi)度增加，天然氣與空氣的混合均勻程度下降。通過(guò)在文丘里管喉口處加裝引流管，可以改善天然氣和空氣的混合效果。史永征等[5]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了軸向葉片式旋流器和平板式斜開(kāi)縫旋流器對(duì)燃?xì)鉂舛确植嫉挠绊?，發(fā)現(xiàn)平板式斜開(kāi)縫旋流器比軸向葉片式旋流器產(chǎn)生的混合效果更好，更有利于火焰的穩(wěn)定性。旋流器角度和噴射器尖端的位置對(duì)噴射角度和再循環(huán)區(qū)的形成有很大的影響[6]。Tedder等[7]發(fā)現(xiàn)旋流器的角度越大，噴射角越寬，形成中心回流區(qū)的可能性越大，而中心回流區(qū)對(duì)火焰穩(wěn)定性發(fā)揮著重要作用。張群等[8]對(duì)同旋向多旋流器陣列貧油直噴燃燒室流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，研究表明流場(chǎng)中存在多個(gè)回流區(qū)，具有良好的燃燒性能。

目前，文丘里混合器的種類和研究方法較多，但鮮有文獻(xiàn)對(duì)其研究現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的綜述。因此，本文首先詳細(xì)分析了文丘里混合器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和燃料與空氣的流動(dòng)方式對(duì)混合特性的影響，總結(jié)混合過(guò)程中的主要特點(diǎn)。其次，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外比較典型的文丘里混合器進(jìn)行歸類分析，總結(jié)了文丘里混合器各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)燃料空氣混合的影響規(guī)律，找出優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)律和方法。最后，本文工作可為全預(yù)混燃燒器中的文丘里混合器的設(shè)計(jì)提供一定的思路。

1 影響混合均勻程度的重要因素

燃料和空氣的混合均勻程度對(duì)燃料燃燒過(guò)程中的各基元反應(yīng)的平衡狀態(tài)有著很大的影響，Umesh等[9]指出燃燒效率與燃料/空氣混合的均勻程度成正比。邵衛(wèi)衛(wèi)等[10]通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬相結(jié)合的方法研究了燃?xì)廨啓C(jī)文丘里混合器內(nèi)預(yù)混段長(zhǎng)度和燃料孔徑對(duì)預(yù)混不均勻度SMD（Spatial Mixing Deficiency）的影響，發(fā)現(xiàn)預(yù)混段長(zhǎng)度為預(yù)混通道直徑的4.2倍時(shí)SMD為2.0%，當(dāng)改變?nèi)剂峡讖绞沟萌?空動(dòng)量比為0.09時(shí)SMD為1.4%。SMD對(duì)NOx排放的影響如圖1所示。從圖1中可知，隨著SMD的增大，NOx的生成量增加，尤其當(dāng)SMD大于5%時(shí)，NOx排放隨SMD進(jìn)一步增大而急劇增加。SMD定義如下：

式中：

A——所選取的截面積；

f——燃料濃度；

——平面內(nèi)燃料的平均濃度。

圖1 SMD對(duì)NOx排放的影響[10]

由上述分析知，提高燃料/空氣的混合質(zhì)量可以降低NOx的排放。影響燃料/空氣混合質(zhì)量的重要因素則是幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和燃料與空氣的流動(dòng)方式。

1.1 幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)混合均勻程度的影響

文丘里混合器喉口直徑的大小直接影響燃料和空氣的混合好壞，喉口直徑過(guò)小意味著較大的擴(kuò)壓角會(huì)導(dǎo)致氣流受限，混合器容易產(chǎn)生震動(dòng)，而喉口直徑過(guò)大意味著喉口處的氣流速度較小，混合效果也較差。楊俊[11]模擬分析了喉口直徑對(duì)CH4與空氣在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)文丘里混合器內(nèi)混合的影響，發(fā)現(xiàn)喉口直徑的變化同時(shí)影響擴(kuò)壓角和壓縮角，較小的喉口直徑可以改善CH4和空氣的混合均勻度。郎曉姣等[12]通過(guò)改變喉口面積、擴(kuò)壓角和壓縮角，確定文丘里管的最佳幾何尺寸，發(fā)現(xiàn)當(dāng)管內(nèi)的壓力恢復(fù)情況最好時(shí)，壓力損失最小并且燃料/空氣的混合均勻性最佳。

喉口處的小孔孔徑和小孔數(shù)量是文丘里混合器的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)直接決定了燃料的質(zhì)量流量。Abo-Serie等[2]模擬了喉口處小孔直徑和數(shù)量對(duì)天然氣與空氣混合的影響，研究表明增大小孔的數(shù)量可以提高燃料的徑向分布，但是過(guò)多的小孔數(shù)量對(duì)混合質(zhì)量的提高沒(méi)有太大作用。由于Abo-Serie選取的結(jié)構(gòu)參數(shù)較少，采用田口方法并沒(méi)有找到明確的變化規(guī)律，在此模型上仍然還有理論優(yōu)化的可能性。Gorjibandpy等[13]研究了柴油機(jī)內(nèi)文丘里混合器喉口處小孔數(shù)量對(duì)CH4質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，發(fā)現(xiàn)與6孔和8孔的文丘里混合器相比，12孔的混合效果更好。楊俊等[11]發(fā)現(xiàn)在喉口小孔的總面積一定的情況下，喉口處的小孔孔徑越小，混合的質(zhì)量越均勻。

1.2 流動(dòng)方式對(duì)混合均勻程度的影響

燃料和空氣進(jìn)入混合器內(nèi)的流動(dòng)方式對(duì)混合均勻程度有很大的影響，利用旋轉(zhuǎn)射流產(chǎn)生較強(qiáng)的卷吸作用和摻混作用，有助于燃料與空氣的混合，可以提高燃燒的穩(wěn)定性。Im等[14]研究了旋流器對(duì)文丘里管噴嘴的影響，發(fā)現(xiàn)與無(wú)旋流器的文丘里混合器相比，旋流效應(yīng)使得文丘里管喉部處的剪切空氣速度增大且分布更均勻，噴嘴噴霧效果顯著擴(kuò)大。李平等[15]通過(guò)研究燃料和空氣在旋流器型混合器內(nèi)混合特性，發(fā)現(xiàn)內(nèi)外旋流的強(qiáng)迫摻混作用，使燃?xì)夂涂諝夥植季鶆蚨忍岣?，并且隨著摻混距離的增加，燃?xì)夂涂諝獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)趨于均勻。白風(fēng)玲等[16]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了旋流器對(duì)燃燒器的出口濃度及污染物排放的影響，發(fā)現(xiàn)旋流器靠近燃燒器頭部出口位置時(shí)燃?xì)獾臐舛确植驾^好，并且旋流器的葉片角度越大，燃?xì)饣旌锨闆r越均勻，NOx的排放也較低。

2 燃料/空氣文丘里管混合器研究綜述

根據(jù)燃料與空氣的混合方式，可以將文丘里混合器分為兩類：文丘里直流式混合器和文丘里旋流式混合器，直流式與旋流式最大的不同是文丘里旋流混合器添加了旋流器從而增強(qiáng)了進(jìn)氣擾動(dòng)。以下將按照文丘里直流式混合器與文丘里旋流式混合器這兩大類分別介紹。

2.1 文丘里直流式混合器

文丘里直流式混合器不僅可以應(yīng)用于燃料與空氣的預(yù)混，也可以用于廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR，Exhaust Gas Recirculation）。由于燃燒室排氣管道壓力比進(jìn)氣管道壓力低，在文丘里混合器內(nèi)，空氣與低壓廢氣可以良好混合[17]。混合后進(jìn)入燃燒器燃燒，可以減慢燃燒的反應(yīng)速度，降低燃燒溫度，從而降低NOx的排放。

圖2為Ramasamy等[18]設(shè)計(jì)的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)文丘里直流式混合器，空氣通道被設(shè)計(jì)成縮放噴管的形狀。由于最小截面處的空氣流速較大，因而靜壓力較低，與燃?xì)馇粌?nèi)的燃?xì)庑纬蓧毫Σ?，從而產(chǎn)生吸附作用，使燃料從喉口小孔處噴入管內(nèi)，進(jìn)而達(dá)到空氣與燃料混合的效果。通過(guò)數(shù)值模擬分析了多種幾何結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)混合器內(nèi)的壓降和空燃比的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)喉口小徑為14mm時(shí)能夠?yàn)榈退侔l(fā)動(dòng)機(jī)提供良好的混合性。

圖2 文丘里直流式混合器[18]

上述文丘里混合器的燃料由喉管周邊進(jìn)入，燃料進(jìn)入混合器后多沿著管壁流動(dòng)，難以向管道中心擴(kuò)散。為了促使燃料與空氣能夠在文丘里混合器的軸心處也能進(jìn)行良好的混合，楊俊[11]在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的模型如圖3所示。通過(guò)在喉口處的小孔上加裝直管，可使燃料出口靠近混合器的軸心。通過(guò)數(shù)值模擬分析了燃?xì)馊肟趬毫Α⒊隹趬毫?、喉口小孔孔徑和?shù)量、出口直徑、入口直徑和喉口直徑對(duì)文丘里混合器性能的影響，發(fā)現(xiàn)增加喉口直管的數(shù)量，且直管上開(kāi)出的靠近根部的小孔截面越大，同時(shí)在直管與直管之間的壁面上加上小孔可以使燃?xì)馀c空氣混合均勻，但直管的數(shù)量也不宜過(guò)多，否則會(huì)加大流動(dòng)損失。

圖4為韓國(guó)機(jī)械與材料研究所（KIMM，Korea Institute of Machinery & Materials）設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)文丘里直流式混合器，其喉管直徑與空氣的進(jìn)出口直徑幾乎相等，因此具有低壓損的優(yōu)點(diǎn)，并且能產(chǎn)生大于3.15的空燃比（燃料為25%H2、25%CO和50%N2的合成氣）， 因此該混合器被廣泛應(yīng)用于貧燃燃燒的燃燒器中。Danardono等[19]以此為基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了節(jié)氣門全開(kāi)的情況下混合器的性能，通過(guò)三維數(shù)值模擬分析了喉管管徑、燃?xì)馇皇液穸群腿細(xì)獬隹谥睆綄?duì)空燃比、壓損和混合質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)喉部面積與進(jìn)氣面積的比例大于0.6時(shí)可以避免高壓損失，燃?xì)馇皇遗c喉部面積之比保持在0.3以下可以獲得較好的空燃比。

圖3 楊俊優(yōu)化后的文丘里混合器[11]

圖4 （a）韓國(guó)機(jī)械與材料研究所設(shè)計(jì)的文丘里混合器模型（b）混合器的橫截面示意圖[19]

●2.1.1 帶節(jié)氣門的文丘里混合器

文丘里混合器燃料流量是由喉口處的真空度來(lái)調(diào)節(jié)的，為了滿足燃燒器不同的運(yùn)行工況，可以在文丘里管內(nèi)增加節(jié)氣門，通過(guò)控制氣流的流動(dòng)面積來(lái)限制流量。因此，節(jié)氣門的開(kāi)度對(duì)文丘里混合器內(nèi)的流場(chǎng)和混合特性有很大的影響?？諝饬髁俊⑷?xì)饬髁侩S節(jié)氣門開(kāi)度的增大而增大，但空燃比隨節(jié)氣門開(kāi)度的增大而減小。圖5為帶節(jié)氣門的文丘里混合器。Kumar等[20]設(shè)計(jì)出利用旁路系統(tǒng)在收縮段處設(shè)置節(jié)流孔來(lái)控制進(jìn)入燃燒室的氣流，并且比較了圓形和矩形軸節(jié)氣門對(duì)喉部職位壓力的影響，發(fā)現(xiàn)矩形軸對(duì)喉口壓力損失更小，損失的能量更少。

圖5 帶節(jié)氣門的文丘里混合器[20]

●2.1.2 文丘里引射式混合器

增壓柴油機(jī)通常采用EGR技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)降低NOx的排放，為了克服排氣管與進(jìn)氣管之間的壓力差，將足夠的廢氣量送入進(jìn)氣管，可以在進(jìn)氣管中加裝文丘里管。圖6為文丘里引射式混合器的基本結(jié)構(gòu)，可以分為收縮段、混合段和擴(kuò)壓段三部分?？諝夂蛷U氣的混合氣體在擴(kuò)壓段是一個(gè)壓縮過(guò)程，其壓力升高，流動(dòng)損失較小。因此文丘里管在不消耗機(jī)械功率的情況下具有引射功能[21]。

圖6 文丘里引射式混合器基本結(jié)構(gòu)

圖7為YC6105ZLQ柴油機(jī)EGR系統(tǒng)布置圖。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低速工況下運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉旁通路的閥門使氣流全部進(jìn)入文丘里管，這樣文丘里管的流量較大，其引射能力增強(qiáng)， 能實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的EGR率；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高速工況下運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)旁通路的閥門，使氣流部分旁通，就可以避免壅塞現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)高低工況的兼顧[22]。

為了實(shí)現(xiàn)廢氣與新鮮空氣在文丘里管混合均勻，各國(guó)學(xué)者對(duì)文丘里管的結(jié)構(gòu)尺寸提出了多種方案。楊帥等[21]通過(guò)分析不同EGR率條件下再循環(huán)廢氣與空氣混合后的流場(chǎng)狀態(tài)、速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)EGR率對(duì)文丘里管壓縮段前的初始?jí)毫謴?fù)效果有較大的影響。Gritzun等[23]提出使用可變文丘里EGR控制閥的方法改變進(jìn)氣口中的壓降來(lái)增強(qiáng)對(duì)EGR量的控制，并通過(guò)閥門內(nèi)側(cè)的凸角來(lái)改善混合效果。郭鵬江等[24]提出利用文丘里管和可變噴嘴渦輪增壓器（VNT）來(lái)提高柴油機(jī)EGR率的方案，分析文丘里管喉口直徑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性參數(shù)的影響，通過(guò)合理選取文丘里管喉口直徑和調(diào)節(jié)VNT噴嘴環(huán)葉片位置，可以大大降低NOx的排放。Sundarara[25]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了射流噴射角度對(duì)文丘里混合器內(nèi)示蹤劑濃度、橫流速度、射流速度和混合器兩端壓降的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在高注射角下混合效果較好。

圖7 YC6105ZLQ柴油機(jī)EGR系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

2.2 文丘里旋流式混合器

圖8為NASA（National Aeronautics and Space Administration）文丘里單元LDI（lean direct injection）噴嘴，旋流器是單元貧油直噴噴嘴的一個(gè)重要部件，旋流器的中心插入一個(gè)燃料噴射器。燃油噴嘴霧化燃油，形成噴霧。旋流器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流、輔助霧化油霧、穩(wěn)定燃燒火焰和提供貧燃所需大量空氣，此外更為重要的功能是要快速混合蒸發(fā)油霧，促進(jìn)油氣瞬間均勻混合，從而實(shí)現(xiàn)燃油的貧預(yù)混低排放燃燒[26]。

圖8 NASA文丘里單元LDI噴嘴[26]

曾青華等[27]在此基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了旋流器級(jí)數(shù)、雙旋流器旋向和混合段收縮角等對(duì)油/氣混合燃燒規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在不同貧油氣工況下，反向雙旋流燃燒室內(nèi)燃燒效率更高，排放的污染物更少，并提出設(shè)有“文丘里管式預(yù)混合段的雙旋流燃燒器”的單元LDI噴嘴。Ren等[28]研究了文丘里旋流貧燃直噴混合器內(nèi)縮放段和僅有收縮段兩種不同配置對(duì)混合質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)具有縮放段的文丘里混合器對(duì)回流區(qū)的形成有促進(jìn)作用，在此基礎(chǔ)上研究了空氣旋流器和CH4燃料旋流器不同旋流方向的配置對(duì)噴射性能的影響，發(fā)現(xiàn)旋流方向?qū)旌闲Ч挠绊懖顒e不大。曾青華與Ren得出不同結(jié)論可能是由于所研究的燃料的不同引起的。

使用多個(gè)較小的噴射器/旋流器組件可以實(shí)現(xiàn)燃料空氣快速的均勻混合，并產(chǎn)生多個(gè)小的燃燒區(qū)域，在高溫區(qū)的停留時(shí)間短，大大降低了NOx的生成[29]。LDI噴嘴具有總體尺寸小、旋流器通流面積大和快速混合的能力強(qiáng)等特征。將多個(gè)較小LDI噴嘴與文丘里管結(jié)合使用有兩種方案：一種是文丘里多點(diǎn)噴射LDI混合器，另一種是文丘里多旋流LDI混合器。

●2.2.1 文丘里旋流式多點(diǎn)噴射LDI混合器

Li等[30]為了研究H2/空氣混合的文丘里多點(diǎn)貧燃直噴（LDI）燃燒器的燃燒特性，設(shè)計(jì)了兩種旋流器布置方式，圖9為文丘里旋流式2×2陣列LDI混合器，即同向旋流陣列和反向旋流陣列，同向旋流陣列的所有旋流器處于相同的旋轉(zhuǎn)方向，反向旋轉(zhuǎn)陣列的相鄰旋流器的旋轉(zhuǎn)方向相反。在不同當(dāng)量比狀況下，同向陣列和反向陣列的旋流器中心線存在略微不對(duì)稱的流動(dòng)，在燃燒室的兩個(gè)側(cè)壁附近產(chǎn)生兩個(gè)不對(duì)稱的回流區(qū)，且回流區(qū)的形狀、位置和長(zhǎng)度隨當(dāng)量比的變化變化。四個(gè)陣列的旋流器之間有四個(gè)相互作用的渦流，燃?xì)馀c空氣混合均勻?qū)崿F(xiàn)了穩(wěn)定燃燒，進(jìn)而降低了NOx的生成。圖10為文丘里多點(diǎn)貧燃旋流直噴噴嘴的不同模型。Hicks等[31]以NASA文丘里單元LDI噴嘴為基礎(chǔ)，研究了3×3陣列的9點(diǎn)文丘里旋流式LDI燃燒器和7點(diǎn)文丘里旋流式LDI燃燒器，發(fā)現(xiàn)3×3陣列中能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的中心回流區(qū)，而7點(diǎn)文丘里旋流混合器中由于單元噴嘴的間距較近而沒(méi)有產(chǎn)生中心回流區(qū)。對(duì)以上分析可知，對(duì)于文丘里多點(diǎn)噴射LDI混合器，單元噴嘴的數(shù)目和間距對(duì)燃料/空氣的混合有一定的影響。

圖9 4點(diǎn)貧燃直噴燃燒器的同向和逆向旋流器示意圖[30]

圖10 文丘里多點(diǎn)貧燃旋流直噴噴嘴[31]

●2.2.2 文丘里多旋流LDI混合器

圖11為美國(guó)goodrich aerospace公司、GEAE公司等聯(lián)合制造的TARS（Triple Annular Research Swirler）燃燒室[32]。燃燒室的頭部設(shè)置了三組同軸心的空氣旋流器，通過(guò)內(nèi)部旋流器的氣流速率大約是總氣流速率的10%，通過(guò)中間旋流器的氣流速率大約是總氣流速率的30%，旋流器的旋向顯著影響了中心流動(dòng)區(qū)域的速度分布，其中反向旋轉(zhuǎn)的渦旋數(shù)比同向旋轉(zhuǎn)要小得多，這是因?yàn)橹虚g旋流器的通道中反向旋轉(zhuǎn)的大量空氣減少了中心旋流器種的渦流強(qiáng)度，并降低中央回流區(qū)的尺寸和強(qiáng)度。不同的旋流器產(chǎn)生的旋流流場(chǎng)加強(qiáng)了燃料/空氣的混合改變溫度場(chǎng)和停留時(shí)間，從而降低熱力性NOx的生成。

圖11 TARS文丘里多旋流LDI噴嘴[32]

3 發(fā)展趨勢(shì)及展望

文丘里混合器中各個(gè)組件對(duì)燃料/空氣的混合特性有著不同的影響，其中任何一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化都可能影響其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)值。根據(jù)燃料的不同，選取合適的文丘里混合器一方面可以提升燃燒器燃燒效率，另一方面降低NOx的排放。

本文主要針對(duì)燃料和空氣文丘里混合器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做出以下歸納：

1）文丘里混合器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，混合效果好的特點(diǎn)將受到越來(lái)越多的重視。

2）利用旋流器增強(qiáng)進(jìn)氣擾動(dòng)提高燃料與空氣的混合均勻程度，有利于提高燃燒效率，避免局部溫度過(guò)高，降低NOx的排放。

3）將廢氣與空氣在文丘里管內(nèi)混合，可以減慢燃燒的反應(yīng)速度，降低燃燒溫度，降低NOx的排放。廢氣再循環(huán)技術(shù)依然是今后的研究重點(diǎn)。

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