燃燒系統(tǒng)_燃燒機：高速燃燒器提高換熱效率的機理
在傳統(tǒng)的工業(yè)爐設計中，燃燒器的火焰速度大約為每秒幾米，當燃燒產物溫度在600°C～800°C時，爐內對流換熱與輻射換熱各占50％；在燃燒產物溫度為800℃以上時，以輻射換熱為主；在燃燒產物溫度達到1400℃時，輻射換熱是對流換熱的10倍,所以大部分爐窯設計中,是以輻射換熱為基礎。但是在采用高速氣體燃燒器后，即使在高溫區(qū)，爐內被強化的對流換熱在綜合換熱中所占的比重大大提高，具體說明如下。采用普通燃燒器時，火焰速度低，燃燒產物在被加熱物表面的流動為層流，層流的對流換熱系數為式中努謝爾特數為普朗特數；Re為雷諾數；λ為氣體的導熱系數；d為流道當量直徑。
采用高速氣體燃燒器,火焰噴射速度高(100m/s～300m/s),被加熱體表面流動以紊流為主，紊流附面層局部放熱系數為式中設加熱爐內腔尺寸為6.45m×2.3m×2.9m，燃燒產物溫度為1790℃，被加熱體溫度為900℃。采用普通燃燒器，燃燒產物流速為5m／s時，燃燒產物與被加熱體表面之間的對流換熱比熱流為采用高速氣體燃燒器，燃燒產物流速為150m/s時，燃燒產物與被加熱體表面之間的對流換熱比熱流為的4倍。
國外曾就輻射加熱爐和高速對流加熱爐進行過比較試驗，在0℃～1200℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時間是高速對流加熱爐的6倍，在750℃～1200℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時間是高速對流加熱爐的10倍。1980年，國內引進高速氣體燃燒器在井式加熱爐上進行技術改造，原有的輻射加熱爐從0℃～650℃升溫需要24h，而采用了高速氣體燃燒器的加熱爐從0℃～650℃升溫只需4h，并且燃料消耗量也由于采用了高速氣體燃燒器可以節(jié)省25%～30％。在油田，用高速氣體燃燒器改造成三合一加熱爐，加熱效率提高了1倍，而燃料消耗量節(jié)約了20％。高速氣體燃燒器的燃燒產物高速沖進加熱爐內，攪動多倍的爐內氣體隨之摻混，可以大大提高爐內溫度均勻度。國外一家工廠用高速氣體燃燒器改造加熱爐后，爐內溫度均勻度可由±15℃提高到±2℃。國內井式加熱爐采用高速氣體燃燒器后，爐溫均勻度達到±7℃。
