船舶辅锅炉多媒体教学课件开发-本科生论文.doc

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）船舶辅锅炉多媒体教学课件开发 学院（系）:能源与动力工程学院 专业班级： 轮机工程专业0706班学生姓名： 晋 萌 指导教师： 张 本 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名 晋 萌 专业班级 轮机0706指导教师 张 本 工作单位 能动学院 设计(论文)题目: 船舶辅锅炉多媒体教学课件开发设计（论文）主要内容 船舶辅锅炉是船舶上的重要的辅助设备，在以柴油机为主机的船上，锅炉产生的饱和蒸汽用于加热燃油、滑油及满足日常生活的需要，或驱动蒸汽辅机。船舶辅锅炉的结构相对简单，但是操作步骤烦琐，管理内容要求严格，是船舶辅机学习的难点之一。学生凭教材往往很难想像出它的具体结构与工作过程，对于辅锅炉的操作和管理只能靠机械式记忆。 本课题利用DV拍摄辅锅炉运行管理工作过程， 并配以文字、声音和图片等做成多媒体课件，重点讲解辅锅炉各系统的工作原理及运行管理，弥补死板学习书本知识的不足之处，让学生对辅锅炉有更加深刻直观的感性认识，使其学习更加透彻扎实，改善教学效果。要求完成的主要任务1) 外文资料译文不少于5000汉字2) 拍摄船舶辅锅炉的运行管理录像3) 完成船舶辅锅炉的多媒体课件制作4) 撰写毕业设计论文参考资料1 费千.船舶辅机M.大连：大连海事大学出版社，2005：317-368.2 韩厚德，杨万枫.船舶辅机M.北京：人民交通出版社，2009：313-357. 3 徐合力等.轮机实操与评估M.武汉：武汉理工大学出版社，2006.4 Behrendt, C&Rybak, W.Auxiliary oil-fired boiler output capacity with dependence of feed water supply methodM.Computational Mechanics Publ, p 433, 1995.5 Qiang Ma, Aijun Ma, Tao Wang.Development of Simulation System for Auxiliary BoilerJ.Marine College Shandong Jiaotong University,Weihai, China.2009.6 LI Boyang.Simulation of Auxiliary Boiler Subsystem in Marine Engine RoomSimulator Based on VC+6.0J.Dept. of Marine Engineering Qingdao Ocean Shipping Mariners College,Qingdao, China.2008.7 田婧.试论船舶辅锅炉的科学化管理D.招商局蛇口船务运输有限公司,2010.8 蔡振雄.第二届海洋工程与航海技术国际学术会议论文集C.大连：大连海事大学出版社，2009.9 吴晓光.轮机概论M.大连：大连海事大学出版社，2008.10 李建伟.船舶辅锅炉操控系统的三维实体建模与虚拟仿真D. 厦门：集美大学，2009.11 瘳疆星.多媒体设计与制作M.北京地震出版社，2007.12 王佳义.浅谈多媒体技术教学J.哈尔滨职业技术学院学报，2009，（01）.13 蒋仁祥.计算机多媒体技术教学的利与弊J.内江科技，2010,（01）.14 孙杰远.信息技术与课程整合北京M.北京：北京大学出版社，2002.15 指导教师签名 系主任签名 院长签名(章)_ 毕业设计开题报告 所选题目： 船舶辅锅炉多媒体教学开发 学生姓名： 晋 萌 指导老师： 张 本 院 系： 能源与动力工程学院 专 业： 轮机工程 武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告1、课题研究的目的和意义 船舶辅机是轮机工程专业的主修科目之一，其课程内容多，难度大，技术发展快，不但是海证考试必考科目，而且对于轮机工程专业学生日后能否胜任本职工作影响很大。在目前的船舶辅机教学中，虽然仅依赖语言文字的传统教学方式已经被淘汰，多媒体教学开始成为船舶辅机教学的主流，但目前的多媒体课件中基本是以PPT形式为主，把文字、图画简单拼合，有些插图过于单调、呆板，让学生缺乏对辅机设备的直观的感性的认识，无法将原理、实物和性能特点联系在一起学习，很大程度的影响了教学效果。 现在本文选取辅锅炉为例制作船舶辅机的多媒体综合教学课件。船舶辅锅炉是船舶上的重要的辅助设备，其主要用途在以柴油机为主机的船上，锅炉产生的饱和蒸汽用于加热燃油、滑油及满足日常生活的需要，或驱动蒸汽辅机。船舶辅锅炉的结构虽然相对简单，但操作步骤烦琐，运行管理内容要求严格，是船舶辅机教学的难点之一。 本课题利用DV拍摄辅锅炉运行管理工作过程， 并配以文字、声音和图片等做成多媒体课件，重点讲解辅锅炉各系统的工作原理及运行管理。让学生对船舶辅锅炉的各个配件、工作原理和运行管理有更加深刻的感性认识，提高学生的学习积极性，降低教学难度，使教学过程变得轻松易懂。2、课题的研究任务2.1多媒体课件应具有的功能2.1.1能让学生对船舶辅锅炉的原理和结构有直观清楚的了解和认识；2.1.2能让学生深入学习和牢固掌握船舶辅锅炉的工作过程和操作方法；2.1.3能让学生深入学习和熟练掌握对船舶辅锅炉常见故障及故障原因的分析与排除故障的方法；2.2论文的主要内容2.2.1对船舶辅锅炉教学作初步调查和研究，并完成对目前教学中主要问题和不足的总结和分析。2.2.2进行多媒体课件的总体策划，确定课件的具体制作方案，确定课件内容。2.2.3进行课件详细策划和准备，包括船舶辅锅炉实物结构讲解视频内容、拍摄脚本。2.2.4进行课件的制作，包括视频的制作和剪辑，动画的穿插，加上配音和讲解，完成课件的总体制作。3、技术方案1.船舶辅锅炉的结构和运行管理讲解视频的制作 写出详尽的拍摄脚本，其中应包含完整详尽的内容，合理的步骤，以及各个细节。在运行辅锅炉前，首先从外部对锅炉的燃烧系统、给水系统、蒸汽系统、凝水系统、排污系统、水位计和各个控制阀进行讲解。其次，按步骤操作运行锅炉时，要对锅炉操作运行、设备管理要点及各个系统常见问题的排查和解决方法进行重点讲解。最后，要对锅炉的停用保养和常用清洗方法进行讲解。讲解拍摄完成后，需要用视频剪辑软件对拍摄的视频进行剪辑和修改，加以配音和讲解。2.课件的制作 将已有的素材（讲解视频、图片）进行合理整合，让图片的穿插有序合理，完成最终课件的制作。4、 进度计划：1： 第1-3周： 明确课题内容，确定方安，完成开题报告；2： 第4-7周： 课题策划、内容选择与详细设计、会声会影软件学习；3： 第8-11周：结构讲解视频制作，课件总体制作； 4： 第1213周：完成并修改毕业论文；5： 第14-15周： 准备论文答辩六、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日目录摘 要3Abstract4第1章 绪论51.1 选题背景及意义51.2 多媒体教学研究现状51.2.1 多媒体技术的概念和发展51.2.2 多媒体技术在教学中的突出作用61.2.3 多媒体技术在教学应用中存在的问题71.3 论文的主要内容7第2章 船舶辅锅炉在多媒体教学中的重点和难点82.1 船舶辅锅炉的简介82.1.1锅炉的分类82.1.2锅炉的主要性能指标92.2 船舶辅锅炉在多媒体教学中的难点-船舶辅锅炉各系统的工作原理122.2.1 辅锅炉燃烧系统122.2.2 辅锅炉汽、水系统192.2.3 辅锅炉主要附件242.3 船舶辅锅炉在多媒体教学中的重点-船舶辅锅炉运行管理的要点292.3.1 点火前的准备工作292.3.2 点火升汽302.3.3 运行中的管理312.3.4 辅锅炉的停用与保养32第3章 船舶辅锅炉操作视频的拍摄333.1拍摄前的准备工作333.2 船舶辅锅炉运行管理操作视频的拍摄343.3 锅炉水位计拆装操作视频的拍摄34第4章 多媒体课件制作344.1 会声会影功能的介绍344.2 素材的整理与糅合344.3 声音讲解的添加354.4 课件的导出36第5章 总结与展望36参考文献37致 谢38摘 要船舶辅机是轮机工程专业的主修科目之一，其课程内容多，难度大，技术发展快，不但是海证考试必考科目，而且对于轮机工程专业学生日后能否胜任本职工作影响很大。船舶辅锅炉是船舶辅机教学的难点之一，它是船舶上重要的辅助设备，其主要用途在以柴油机为主机的船上，锅炉产生的饱和蒸汽用于加热燃油、滑油及满足日常生活的需要，或驱动蒸汽辅机。船舶辅锅炉的结构虽然相对简单，但操作步骤烦琐，运行管理内容要求严格，是辅机教学的重点之一。 本文选取辅锅炉为例制作船舶辅机的多媒体综合教学课件。重点讲解辅锅炉各系统的工作原理及运行管理。让学生对船舶辅锅炉的各个配件、工作原理和运行管理有更加深刻的感性认识。本课题主要利用DV拍摄其运行管理工作过程， 并配以文字、声音和图片等做成多媒体课件。用视频讲解其工作过程和运行管理，让学生在理论课上不仅可以轻松弄懂船舶辅锅炉的工作原理，明白其工作过程及管理要点，同时为实验课的实际操作做好准备，提高学生的学习积极性，降低教学难度，使教学过程变得轻松易懂。关键词：多媒体课件；船舶辅锅炉；视频；Abstract Shipping auxiliary engine is one of the professional major of marine engineering，The curriculum content is complex, the difficulty is big,and the technology develops fast.It is not only sea certificate exam study subject,but also very important to the future job for the students of marine engineering.Marine auxiliary boiler is one difficulty of ship auxiliary teaching.It is an important auxiliary equipment on board.Its main use is on the engine hosting ship, boiler produces saturated steam for heating fuel, lub oil and satisfying the need of daily life, or driving steam auxiliary engine.Although marine auxiliary boilers structure is relatively simple, but the operation steps is cumbersome, operation management content requests is strict, it is one of the focal points of auxiliary teaching. This article selects the auxiliary boiler auxiliary machine as an example of making multimedia integrated teaching ship courseware.Emphasized auxiliary boiler of each system working principle and operation management.Let students have deeper perceptual knowledge to Marine auxiliary boiler various accessories, working principle and operation management. This topic films its operation management process by using DV.Then match with text, voice and pictures to make multimedia courseware.Let the students in theory not only can easily understand on the working principle of Marine auxiliary boiler, understand its working process and management points,but make good preparation for actual operation of the experiment,improve students study enthusiasm, reduce teaching difficulty, make the teaching process easier to grasp.Key words: multimedia courseware; Marine auxiliary boiler; video; 第1章 绪论1.1 选题背景及意义船舶辅机是轮机工程专业的主修科目之一，不但是海证考试的必考科目，而且对于轮机管理专业学生日后能否胜任本职工作影响很大。但由于船舶辅机的种类众多、涉及的知识面较广、同时又特别注重实践环节，加之学生在上专业课之前参加实践认识的机会少，这都加重了辅机教学的困难。因此，如何让学生更容易，更迅速，更牢固地掌握这门课程的内容是每一个授课教师所需要考虑的问题。 船舶辅锅炉作为船舶辅机课程中重要的一个组成部分，其教学形式一般采用课堂教学讲授其工作原理、结构及管理要点，期间辅以在实验室参观和拆装的实践教学。这种教学模式的优点是能使教学时间和内容更加紧凑，教学任务分工也较为明确。但这种教学模式的缺点也是明显的，就是受实践教学课时和实验室场地、条件的限制，教学的覆盖内容太少。尤其是在高校扩招以后，学生数量大为增加，虽然实验条件有所改善，但仍导致实验教学任务繁重，课时明显不足，直接后果是课堂理论教学的内容由于没有实验教学的有力辅助，导致相关内容学生难以接受、不易消化，学生的学习积极性下降，相关知识的掌握不牢靠。 据教学经验得知，将理论和实践有机地结合起来能够达到良好的效果。然而无论是先实践再理论还是先理论再实践，总存在一定问题。比如，没有课堂上辅锅炉的理论学习，实验室里的实践学习就会很陌生；没有实验室里的辅锅炉拆装和演示教学，课堂上的理论学习就会太枯燥与抽象。如果在理论教学中，采用例如多媒体等教学手段，表现和替代部分辅机实验教学的内容和任务，使理论教学和实验教学实现良好衔接，可以减轻辅机实验教学的负担，弥补实验教学量不足的缺点；同时真实的锅炉操作演示视频配合理论教学，可以避免其单调性并能调动课堂上学生学习的积极性，使学生更容易理解和掌握相关内容，从而使教学质量再上一个台阶。1.2 多媒体教学研究现状1.2.1 多媒体技术的概念和发展多媒体计算机技术(Multi Media Computer Technology)的定义是：计算机综合处理多种媒体信息，文本、图形、图像、音频和视频，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。简单地说：计算机综合处理声、文、图信息和具有集成性和交互性。20世纪90年代以来，世界向着信息化社会发展的速度明显加快，而多媒体技术的应用在这一发展过程中发挥了极其重要的作用。多媒体改善了人类信息的交流，缩短了人类传递信息的路径。应用多媒体技术是20世纪90年代计算机应用的时代特征，也是计算机的又一次革命。1.2.2 多媒体技术在教学中的突出作用(1) 增强感官效应，提高学习效率众所周知，人类的感知行为主要包括视觉、听觉和触觉三种不同的形态。多媒体信息可以方便地适应不同个体在认识形态上的种种差异，使用多媒体技术可以将以往形式单一、直线展开的教学内容变得直观、形象，从而激发起学生的学习积极性，引起学生学习的兴趣，更利于学习效率的提高。(2) 用信息的多维化来满足思维的多维化将多媒体技术引入教学过程，使学生能够真正进入视觉、听觉与触觉等感官并用的境地，将抽象逻辑思维与具体形象思维融为一体，使之变为共同参与学习进程的多维动态方式突破了抽象逻辑思维的难点和局限，使教学活动更加符合人的自然思维习惯，从而获得更好的学习效果和更高的学习效率。(3) 全方位的多媒体信息有利于实现创造性的学习目标将现代化的多媒体技术引入教学中，主要引入的是多媒体的概念和方法，目的是将多维的教学媒体信息用于超媒体结构实施有效的组织，运用多媒体技术的灵活多样、生动逼真易于控制的特点，使全方位的立体信息空间在教学过程中得到充分运用，去引发学生的想象力和创造力，并能满足个体化的学习要求。这种媒体和电脑的完美结合，可以促进人类感官与想象力相互结合，以全方位的立体空间产生出前所有的思维空间和创造灵感。这种充满创造性的学习过程，是其他任何一种教学媒体所无法比拟的。(4) 多媒体及网络技术可以使教学信息双向化传统的教学模式是以教师为中心的，教师面对面地向学员传授知识和技能，而传统的教学辅助手段教学传送的信息也是单向的，例如：电视录像，它们虽然都能实现同时表现文字影像、声音、画面等多种功能，无法实现教学过程中的信息反馈与交流。多媒体和网络技术引入教学过程，不仅能实现学员与计算机之间交流，还能实现学员与学员之间、教师与教师之间的多向交流。教师在总控台上能及时了解每个学生上机操作的具体情况，了解学生的思维活动，调解教学过程，同时利用双响交流功能进行学生之间的对话、经验介绍及教师对学员的辅导，也可让学习方法得当、学的较好的学生向大家介绍自己的经验，从而大大提高学生学习的主动性和积极性，真正做到因材施教，使得所有学生都能取得满意的学习效果。1.2.3 多媒体技术在教学应用中存在的问题虽然多媒体技术在教学应用中存在很大的优点，并且多媒体技术在教学过程中得到了广泛的作用，其中也不乏很多优秀的优秀的多媒体课件。然而，目前在广大高校的教学中多媒体技术往往以PPT的形式出现，甚至PPT成了多媒体课件的代名词。在PPT教学中，课件的内容大部分是课本内容的复制，所谓的多媒体技术在学生的教学过程中并没有得到有效的利用。因此，运用不同手段的多媒体技术制作出丰富多彩的多媒体课件成了我们必要的选择。1.3 论文的主要内容 本文第第一章内容呢？2章通过分析辅锅炉的结构、工作原理以及管理要点指明其在教学内容中的重点难点，为后面多媒体课件的制作指明了工作的方向。第3章利用DV拍摄辅锅炉的运行管理过程和水位计的拆装过程。第4章主要是用会声会影影片剪辑软件剪辑视频素材，并配上图片、声音及文字，从而完成多媒体课件的最终制作。第5章则是对整个论文的总结和展望。第2章 船舶辅锅炉在多媒体教学中的重点和难点2.1 船舶辅锅炉的简介2.1.1锅炉的分类船舶辅锅炉的形式很多，按其结构、水循环和工作压力的不同可分类如下：A. 烟管、水管锅炉烟管格式不对 锅炉受热面管内流动的是高温烟气，管外是水；水管锅炉受热面管内流动的则是水或者是汽水混合物，而烟气在管外流过。目前，水管锅炉正被广泛应用。B.自然循环、强制循环锅炉对水管锅炉而言，管内的水必须沿着一定的方向流动，以保证受热面管子不被高温烧坏。所谓自然循环锅炉，即其管内水的流动是由于工质的密度差而引起的。相反，强制循环锅炉的管内水流动是借助泵来实现的。C.低、中、高压锅炉一般蒸汽工作压力在20MPa以下者为低压锅炉；2040MPa为中压锅炉；4060MPa为中高压锅炉；60MPa以上为高压锅炉。船用锅炉主要是低压锅炉。本文以LSK0.15-0.5型锅炉为例，进行立式水管燃油锅炉的多媒体课件的开发。图2.1是其外观图，图2.2是其结构图。图2.1图的标注不对图2 立式水管锅炉2.1.2锅炉的主要性能指标锅炉的性能指标是指表征锅炉的生产能力、蒸汽质量、热力特性、经济性和安全性等方面的指标。锅炉的主要性能指标有：蒸发量、蒸汽参数、锅炉效率、受热面积、蒸发率和炉膛容积热负荷等。通常，选择燃油辅助锅炉的依据主要是蒸发量和蒸汽参数；选择废气锅炉的依据则是受热面积和蒸汽工作压力。1. 蒸发量蒸发量是指锅炉在设计状态下，每小时产生的蒸汽量，用符号D表示，单位是kgh或th。锅炉铭牌标注的通常是在设计工况时的额定蒸发量。 2. 蒸汽参数蒸汽参数表示锅炉产生的蒸汽的质量。蒸发量相同的锅炉，当蒸汽参数不同时，蒸汽所具有的能量并不相同。因此，除用蒸发量表示锅炉的容量外，还必须同时标明锅炉供汽的参数。当锅炉供应饱和蒸汽时，蒸汽参数用蒸汽的压力(单位为MPa)来表示；当锅炉向外供应过热蒸汽时，用蒸汽压力和蒸汽温度来表示。锅炉一般标注名义工作压力，使用的工作压力范围上限可稍超过它，但不应超过锅炉的最大许用工作压力(设计压力)。 3. 效率锅炉效率是指在锅炉中，从给水变为蒸汽所得到的有效热量与向锅炉内所供应的热量之比，用符号表示，即：式中：D锅炉供应的各种参数蒸汽的蒸发量，kgh； B每小时燃料消耗量，kgh； 燃料的低热值，kJkg； 所供蒸汽的比焓，kJkg； 给水比焓，kJkg。把水变为蒸汽的有效利用热量又可用向锅炉供人的热量减去各种热损失来表示，所以锅炉效率又可表示为：式中：Q1排烟热损失，kJkg，是每燃烧1kg燃料所产生的排烟所带走 的热量构成的热损失。这是锅炉各种热损失中最大的一项，主要与排烟的数量和温度有关。在锅炉额定蒸发量下，Q1值约占供人锅炉热量的1020； Q2化学不完全燃烧热损失，kJkg，是锅炉烟气中尚存的未能完全燃烧的气体未能发出的热量。通常在燃烧正常的情况下，Q2值约占供入锅炉热量的0.3一0.5； Q3机械不完全燃烧热损失，kJkg，燃油未完全燃烧时形成一些可燃的固体炭粒，这些可燃的固体粒子未能燃烧而构成的热损失。通常在燃烧正常时可认为机械不完全燃烧热损失为0，在燃烧不正常时，Q3约为0.5l； Q4散热损失，kJkg，运行的锅炉向四周环境所散发的热量。 Q4的值随锅炉蒸发量的增加而减小。当D=2th时，其值约为2.6左右；当D=100th时，则只有0.3左右。4. 受热面积 锅炉的受热面积除蒸发受热面积(炉水被加热产生饱和蒸汽的受热面积)外，还可能包括过热器、空气预热器、经济器等附加设备的受热面积，单位是。辅锅炉通常没有上附加设备，其受热面积即为蒸发受热面积。 5. 蒸发率蒸发率是锅炉蒸发量与蒸发受热面积之比，单位为kg/(m2h)。它表示锅炉蒸发受热面的工作强度。蒸发率越高，单位蒸发面积的蒸发量大，锅炉结构越紧凑。6. 炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷是指单位时间内炉膛中燃料燃烧产生的热量与炉膛容积之比，用符号qv表示，即：式中：V1炉膛容积，m3。炉膛容积热负荷表示炉膛的工作强度和燃料在其中停留时间的长短。qv值越大，意味着炉膛相对容积越小，燃油在炉膛内燃烧停留时间越短，炉膛内的烟气平均温度越高。qv是影响燃烧质量、锅炉效率、工作可靠性，以及锅炉尺寸和质量的一个重要参数。2.2 船舶辅锅炉在多媒体教学中的难点-船舶辅锅炉各系统的工作原理2.2.1 辅锅炉燃烧系统船舶辅锅炉几乎都采用液体燃料，而且燃料的品质越来越差。燃油的预热、良好的雾化、合理的风油混合是着火燃烧质量好坏的关键所在。为了使锅炉燃烧良好，运行安全可靠，船舶辅机对燃烧机理、燃烧设备及燃烧系统的特性有一全面了解。一、 燃油在锅炉中的燃烧机理1燃油燃烧的特点燃油的沸点低于它的燃点，因此实际上燃油是以油气形式燃烧。其燃烧的实质是油气与空气混合后所形成的可燃气的剧烈氧化过程。所以燃油在锅炉内燃烧的速度取决于油滴蒸发速度、油气和空气相互扩散的速度及油气的氧化速度。(1)油滴蒸发速度。油的蒸发速度与油滴的蒸发表面积、油滴周围介质中油气的分压力及油温有关。油气的蒸发是在油滴的表面上进行，单位质量燃油的表面积越大，则单位时间蒸发的油气数量就越多，因此将燃油雾化成细小的油滴以增加表面积，再进行燃烧就显得非常重要；另外油温越高，油滴蒸发速度越快。为此，有必要在炉膛中组织足够数量和温度的烟气回流对油进行加热。(2) 油气与空气相互扩散的速度。油气是从油滴周围向四周扩散，为提高油气与空气间的相互扩散，有必要提高助燃空气的速度，并增加空气流的扰动；同时提高油的雾化质量，尽可能提高雾化油滴的细度和油滴分布的均匀程度。(3)油气氧化速度。炉膛内烟气温度越高，油气的氧化速度越快，燃烧就越剧烈；相反，燃烧进行得就比较缓慢，甚至不能保证稳定燃烧而熄火。所以要求锅炉在低负荷时，炉膛出口的烟气温度不低于1000。2空气过量系数锅炉油气的主要成分是高分子碳氢化合物。在高温缺氧情况下，容易造成不完全燃烧，形成难燃的炭黑，因此，在锅炉油气着火之前一定要供入一定数量的空气先与之充分混合，尽量避免产生炭黑。1kg燃油燃烧时，燃油中的可燃物质恰好与空气中的氧完全反应，所需的空气量称为理论空气量，用V0(m3kg)表示。但燃油在炉膛内实际燃烧时，由于燃油与空气混合不均匀，空气中的氧分子不可能都有机会与燃油中的可燃物质充分接触，因此就会有部分可燃物质因无氧而没有进行燃烧反应，造成化学不完全燃烧损失。为了使燃油完全燃烧，就要向炉膛内多送入一部分空气，使燃烧在有多余氧的情况下进行。这部分多送人的空气称为过量空气。理论空气量和过量空气量之和称为实际空气量，用Vk(m3kg)表示。lkg燃油燃烧所需的实际空气量K与所需的理论空气量之比称为空气过量系数，用表示，即：=Vk/V0空气过量系数是保持锅炉经济运行的重要指标。空气过量系数过大，多余的空气不参加燃烧，降低了整个锅炉内的烟气温度，减少传热，又增加了锅炉的排烟损失，同时又增加了风机的耗能；但空气过量系数过小，则锅炉的不完全燃烧损失又可能太大。因此，通常希望要求在保证燃料完全燃烧的前提下尽可能减少空气过量系数。燃油锅炉合适的空气过量系数一般为1.051.2。3燃油的燃烧过程燃油在炉膛中是以火炬的方式进行燃烧的。燃烧过程可分为两个阶段：准备阶段。雾化的油滴被迅速加热、气化、与空气相混合，同时进行热分解。燃烧阶段。油气与空气的混合气体浓度达到一定数值，并被加热到一定温度，遇明火着火燃烧。燃烧器由喷油器、配风器和电点火器等组成。喷油器将油雾化成细小油滴，并使油雾以一定的旋转速度从喷油嘴的喷孔中喷入炉内，形成有一定锥角的空心圆锥。油雾在前进中不断与空气掺混，离喷嘴越远，油雾层厚度越大，而浓度越小。配风器将空气送入炉膛，送人炉膛的空气又被挡风罩或挡风板分为一次风(根部风)和二次风两部分。一次风紧贴着喷油器吹出，以保证油雾一离开喷油器就有一定量的空气与之混合，在燃烧时减少产生炭黑的可能性。二次风则沿炉墙喷火口外围进入炉膛，其作用主要是供给燃烧所需的大部分空气。空气可经配风器的斜向叶片形成与油雾反向旋转的气流，以利于混合，旋转气流在离心力作用下向外扩张，形成一定的扩张角。气流旋转越强烈，扩张角越大。这样气流中心便形成低压，吸引炉膛内高温烟气回流，形成回流区。不过，回流区的形成不一定都靠气流旋转产生离心力形成低压，也有的是采用圆环形挡风板分隔一、二次风，气流在不旋转的情况下，只靠挡风板后形成的低压区造成回流。回流区内高温烟气加速了油雾的升温、蒸发、分解和与空气混合，进而着火燃烧。油气和空气混合形成的可燃气被点燃后形成的燃烧带称为着火前沿。它一方面要向燃烧器方向扩展，另一方面又随气流向炉膛内流动，当两者速度相等时，着火前沿便稳定在一定位置。4 影响燃烧质量的因素(1)燃油的雾化质量。油滴雾化得越细，分布越均匀，则油滴的蒸发速度越快，与空气混合就越好。(2)合适的一、二次风比例。一次风量应占总风量的1030为宜，太少油雾在着火前就会在高温缺氧条件下裂解，产生大量炭黑，烟囱冒黑烟；太多又会因根部风风速过高而着火困难，甚至将火炬吹灭。二次风量的大小关系到过量空气系数合适与否，直接影响燃油的完全燃烧。(3)油雾和空气的昆合均匀性、着火前沿的位置和长度是否合适。着火前沿如离燃烧器太近，则可能使喷火口和燃烧器过热烧坏；太远又会因气流速度衰减，与油气混合的强烈程度减弱，以至火炬拖长，燃烧不良。(4)炉膛容积热负荷要适合。太高会使油在炉膛停留时间太短来不及完全燃烧；太低又不能保证足够高的炉膛烟气温度，也不利于完全燃烧。二、燃烧器锅炉的燃烧器由喷油器、配风器和电点火器等组成。1 喷油器喷油器(俗称油枪)的作用是将一定数量的燃油以一定的雾化形式喷人炉膛，保证燃油在炉膛内的燃烧质量。为达到这一目的，对喷油嘴有如下主要要求：(1)喷油量的调节幅度要大，以适应不同蒸发量的需要。(2)在一定量的喷油量条件下，应获得尽可能细的油滴。油滴越细，单位质量燃油的表面积越大，越有利于燃烧。油雾中油滴大小是不均匀的，为了有利于燃烧，希望有85以上的油滴直径为50m，且没有直径为200m以上的大油滴。(3)油雾的雾化角要合适，以适合配风器的要求。油雾离开喷油器后，边旋转边向外喷射形成空心的圆锥形，其圆锥的顶角叫做雾化角。雾化角应稍大于二次风气流的扩张角，使油雾能与空气均匀混合。而且雾化角也应与喷火口配合合适，过大油雾会喷在喷火口上产生结炭，过小则部分二次风喷入时不能与油雾很好地混合。(4)油雾流的流量密度分布要均匀。流量密度沿着圆周方向的分布应当均匀，避免油雾流中心部位有较大的流量密度，因中心部位温度高，空气少，油雾燃烧时易析出炭黑。(5)喷油器要结构简单，运行可靠，操作和维护方便，并易实现自动控制。目前常用的喷油器有压力式、回油式、转杯式、气流式4种。本文所选锅炉采用的是压力式喷油器。 图2.3所示为压力式喷油器的结构图。喷油器的一头有带滤网6的接管5与输油管相连，另一头与空心筒身4相接，筒身的前端装有喷嘴体3，雾化片2被喷嘴帽用螺纹拧紧在喷嘴体上。在喷嘴体中有68个对穿的燃油孔道，对穿孔道一端与筒身中心孔相通，另一端通向其另一边端面上的环形槽。当装配好后，此环形槽与雾化片上的切向槽相通(图2.4)雾化片中央有一旋涡室，由此通向喷孔7，燃油由油泵以0.72.0 MPa的压力送至喷油器筒身后，穿过喷嘴体流至雾化片的切向槽，由于偏心油流在旋涡室中产生强烈旋转，并产生一层油膜紧贴旋涡室壁上。当油膜高速流出中心喷孔时，由于失去了旋涡室壁的约束，在离心力及空气摩擦力作用下，油膜被粉碎成雾状细粒，形成空心锥体状。旋转越强烈，则雾化角越大。图2.3 压力式喷油器 图2.4 喷嘴 油从喷油器喷出后，由于油流本身的紊流脉动以及油流与空气相互撞击，雾化成细小的油滴。影响压力式喷油器雾化质量的主要因素有：油压。进入喷油器前的油压越高，则油的喷出速度越快，紊流脉动越强烈，雾化质量就越好。但油压超过2MPa以后，随着油压升高，雾化质量的改善并不明显，而耗能的增加却较大，因此一般船用燃油锅炉燃油系统的最高压力不易超过23MPa。相反，油压降低将导致流速减小，雾化不良，通常保证良好雾化的最低油压在07MPa左右。喷孔直径。喷孔直径越小，形成的油膜越薄，雾化质量越好。因此每个喷嘴的喷油量不宜过大。油旋转的