Жидкое топливо представляет из себя смесь различных углеводородов, которые как известно состоят из атомов углерода и водорода. В отличие от газа, углеводороды, образующие жидкое топливо, состоят из молекул с очень длинными цепочками. Наличие этих цепочек объясняет жидкое состояние нахождение этого вида топлива.
Жидкое топливо нельзя сразу смешать с кислородом, содержащимся в воздухе Его необходимо сначала распылить в виде мельчайших частичек, которые будут иметь достаточную для реакции площадь поверхности.
Внутри камеры сгорания частички распылённого жидкого топлива нагреваются и выделяют углеводородные пары, которые вызывают самовоспламенение топлива.
Процесс горения оптимален тогда, когда частички жидкого топлива окисляются внутри факела. В противном случае капельки топлива образуют особые частички (см. подробнее о в главе 1.4.)
Распыление жидкого топлива - это одно из основных назначений жидкотопливной горелки. Существует три основных метода распыления жидкого топлива:
Наиболее распространен механический метод, когда находящееся под давлением жидкое топливо распыляется через специальные форсунки с винтообразными каналами. При применении этого метода, благодаря резкому изменению потока и удара о препятствие под высоким давлением (10 - 30 бар), жидкий нефтепродукт разбивается на очень большое число мельчайших капель. Размер капель зависит от давления распыления, от типа форсунки и от вязкости топлива.
Другая система распыления, называемая "пневматической", состоит в том, что на выходе их механической форсунки, капли жидкого топлива распыляются на более мелкие с помощью воздуха или пара подаваемых под высоким давлением. Этот метод обеспечивает очень хорошее распыление густых нефтепродуктов, но в то же время диктует сложную конструкцию горелки и присутствие сжатого воздуха или пара с рабочим давлением 5-9 бар. Стоимость такой горелки превышает стоимость классических механических моделей.
Центробежное распыление используется в ротационных горелках. Формирование капель топлива осуществляется в специальной ротационной чаше, посредством центробежной силы. Такой тип распыления применяется на некоторых горелках промышленного назначения.
Помимо перечисленных систем распыления существуют системы механического распыления с использованием модифицированного жидкого топлива. Обычно модифицированное топливо представляет из себя эмульсию на основе жидкого топлива и воды. Попадая в факел, вода, содержащаяся в капле эмульсии, превращается в пар и разрывает её на более мелкие капли. Благодаря этому процессу достигается более эффективное распыление топлива.
Независимого от метода, с помощью которого достигается удовлетворительная степень распыления, жидкое топливо должно обладать достаточно низкой вязкостью.
Вязкость жидкого топлива тесно связана с температурой. Чем выше температура, тем ниже вязкость. Поэтому некоторые виды жидкого топлива необходимо предварительно подогревать.
Как правило, вязкость жидкого топлива, необходимая для получения хорошей степени распыления, намного меньше чем, та, которая требуется для его перекачивания. Иными словами для того, чтобы хорошо распылить жидкое топливо требуется намного более высокая температура, чем для того, чтобы его перекачать. Эта особенность учитывается при проектировании промышленных систем топливоподачи (см. главу 2.6).
Значение вязкости, необходимой для достижения нужной степени распыления жидкого топлива, зависит от типа горелки и от типа форсунок. Как правило, форсунки рассчитываются исходя из вязкости топлива от 1,5°Е до 2.5°Е при 50°С (в зависимости от типа топлива) Вязкость диктует температуру предварительного подогрева. Например, используется топливо с вязкостью 22°Е при 50°С. Для того, чтобы довести вязкость до 3°Е на форсунке топливо необходимо предварительно подогреть до температуры 90 - 100°С.
