一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室?；谠魅技?jí)油腔結(jié)構(gòu)，在其靠近主燃級(jí)空氣的上壁面加入收斂擴(kuò)張段，在其靠近預(yù)燃級(jí)空氣的下壁面加入曲線段。延伸后的油腔被預(yù)燃級(jí)火焰充分烘烤，燃油在油腔內(nèi)部充分受熱，變成油蒸汽，然后從位于油腔上壁面擴(kuò)張段的噴油小孔射出，與從主燃級(jí)旋流器進(jìn)來的空氣形成混合均勻的預(yù)混燃?xì)?。能有效提高燃燒效率。而且預(yù)混時(shí)間短，預(yù)混段短，也能有效避免自燃和回火。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于在TAPS幾何模型的基礎(chǔ)上，通過對(duì)主燃級(jí)油腔合理的改變，加上合理地開直射式噴嘴小孔，有效地提高了燃燒效率，并且有效地避免自燃和回火。
【專利說明】
一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，涉及一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室。【背景技術(shù)】
[0002]國際民航組織在80年代就頒布了“環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)”和“航空發(fā)動(dòng)機(jī)排放”條例，并不斷修訂完善，目前已開始執(zhí)行CAEP8排放標(biāo)準(zhǔn)。各大航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司和研究機(jī)構(gòu)均把控制污染物排放作為重要課題進(jìn)行研究，其中低排放燃燒技術(shù)是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的研究內(nèi)容之一。由于污染排放是適航取證對(duì)民機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)制性要求，歐美的幾家國際知名航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司針對(duì)越來越嚴(yán)厲的排放要求，實(shí)施了先進(jìn)民用發(fā)動(dòng)機(jī)研制計(jì)劃，掌握了低排放燃燒室的關(guān)鍵技術(shù)。GE公司研制的燃燒室采用最新的雙環(huán)預(yù)混旋流(TAPS)燃燒技術(shù)，已用于Leap-X發(fā)動(dòng)機(jī)上，其N0X污染排放比CAEP6標(biāo)準(zhǔn)低47.7 % WW公司采用RQL技術(shù)發(fā)展的 TALON X燃燒室在PW1000G發(fā)動(dòng)機(jī)上，預(yù)計(jì)N0X污染排放比CAEP6標(biāo)準(zhǔn)低40%。
[0003]N0X是航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)考慮的污染物之一，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中， N0X主要由燃燒區(qū)火焰溫度決定。目前已有低污染燃燒室開始采用貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)技術(shù)來保證燃燒區(qū)的當(dāng)量比在0.5?0.65范圍內(nèi)，有效控制火焰溫度從而降低N0X的生成。采用該技術(shù)的燃燒室通常其預(yù)混段較長，容易出現(xiàn)自燃和回火，而減少預(yù)混段的長度則會(huì)使預(yù)混效果不好，油氣混合不均勻。傳統(tǒng)的燃燒室采用富油頭部設(shè)計(jì)，燃燒區(qū)的當(dāng)量比在1.0左右， 但這種燃燒方式無法降低污染物的排放，特別是N〇x的生成量。
[0004]本發(fā)明在保證預(yù)混效果的同時(shí)還要防止自燃和回火，則需要預(yù)燃級(jí)采用離心噴嘴，主燃級(jí)采用貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)的混合燃燒模式。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在TAPS幾何模型的基礎(chǔ)上，對(duì)主燃級(jí)油腔合理的改變，既在油腔上壁面增加收斂擴(kuò)張段，使從主燃級(jí)旋流器進(jìn)來的空氣速度增加;下壁面增加曲線段，使油腔里面的燃油更好的接收預(yù)燃級(jí)火焰的熱量，變成油蒸汽;加上合理地開直射式噴嘴小孔，使油蒸汽與主燃級(jí)空氣充分預(yù)混，能有效地提高了燃燒效率，并且由于預(yù)混段短，能有效地避免自燃和回火。
[0006]技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，包括油腔的分布形式和油腔擴(kuò)張段噴油小孔的分布方式。其特征在于:基于原主燃級(jí)油腔形式，在其靠近主燃級(jí)空氣的上壁面加入收斂擴(kuò)張段， 在其靠近預(yù)燃級(jí)空氣的下壁面加入曲線段。延伸后的油腔被預(yù)燃級(jí)火焰充分烘烤，燃油在油腔內(nèi)部充分受熱，變成油蒸汽，然后從位于油腔上壁面擴(kuò)張段的噴油小孔射出。
[0010]所述油腔上壁面，其特征在于:在原油腔上壁面直線段后加入擴(kuò)張段和收斂段，擴(kuò)張段和收斂段的壁面厚度和原油腔壁面厚度一致，在0.7mm?1.5mm之間。擴(kuò)張段和收斂段的總長度在15mm?20mm之間，擴(kuò)張段擴(kuò)張角度在10°?35°之間，收斂段收斂角度在10°? 35°之間。
[0011]所述油腔下壁面，其特征在于:在原油腔下壁面直線段后加入曲線段，曲線段壁面厚度和原油腔壁面厚度一致，在〇.7mm?1.5mm之間。曲線段的總長度和上壁面擴(kuò)張段與收斂段總長度一致，在15mm?20mm之間。曲線段的形式為凸曲線，曲線半徑在12mm?20mm之間。
[0012]所述位于油腔上壁面擴(kuò)張段的噴油小孔，其特征在于:小孔區(qū)域范圍根據(jù)油腔上壁面擴(kuò)張段確定，所開孔的直徑的大小范圍為0.5?2mm，所開圓孔排數(shù)為1?6排，所開的孔在排數(shù)超過一排時(shí)可以采取叉排或順排的排列方式，其排間距的可選變化范圍為最小孔徑大小的1?10倍。
[0013]該預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，優(yōu)勢(shì)在于在TAPS幾何模型的基礎(chǔ)上，通過對(duì)主燃級(jí)油腔合理的改變，加上合理地開直射式噴嘴小孔，有效地提高了燃燒效率，并且有效地避免自燃和回火。而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，可行性高，有不容小視的應(yīng)用前景?！靖綀D說明】
[0014]圖1:預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室示意圖
[0015]圖2:預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室剖視圖
[0016]圖3:頭部剖視圖
[0017]圖1中1-預(yù)燃級(jí)雙級(jí)軸向旋流器2-主燃級(jí)單級(jí)軸向旋流器3-主燃級(jí)油腔4-燃燒室頭部壁面5-燃燒室頭部冷卻孔
[0018]圖2中1-預(yù)燃級(jí)雙級(jí)軸向旋流器2-主燃級(jí)單級(jí)軸向旋流器3-主燃級(jí)油腔4-噴油小孔
[0019]圖3中1-預(yù)燃級(jí)雙級(jí)軸向旋流器2-主燃級(jí)單級(jí)軸向旋流器3-主燃級(jí)油腔4-主燃級(jí)油腔下壁面原直線段5-主燃級(jí)油腔下壁面原折線段6-主燃級(jí)油腔下壁面新增曲線段7-油腔端點(diǎn)8-主燃級(jí)油腔上壁面新增擴(kuò)張段9-主燃級(jí)油腔上壁面新增收斂段10-主燃級(jí)油腔上壁面原直線段11-噴油小孔【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0021]結(jié)合圖1、圖2、圖3,本發(fā)明一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室。圖1為預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室示意圖，圖2為預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室剖視圖，圖3為頭部剖視圖。
[0022]為了使燃油在主燃級(jí)油腔里充分受熱，延伸主燃級(jí)油腔長度，油腔上壁面在原有壁面10的情況下增加收斂段9和擴(kuò)張段8,這是為了從主燃級(jí)進(jìn)的空氣經(jīng)過收斂段加速，在收斂段喉道處達(dá)到音速，再經(jīng)過擴(kuò)張段，進(jìn)一步加速。油腔下壁面是在原有壁面4和5的基礎(chǔ)上增加曲線段6,曲線段的目的是為了使油腔里面的燃油更好的接收預(yù)燃級(jí)火焰的熱量。燃油在接收大量的熱量后變成油蒸汽，油腔上壁面擴(kuò)張段的噴嘴小孔噴出，與從主燃級(jí)旋流器進(jìn)來的空氣混合，由于現(xiàn)在燃油已變成油蒸汽，所以混合均勻，形成充分混合均勻的預(yù)混燃?xì)?，能有效提高燃燒效率。而且預(yù)混時(shí)間短，預(yù)混段短，也能有效避免自燃和回火。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，包括油腔的分布形式和油腔擴(kuò)張段噴油小孔的分布方式。 其特征在于:基于原主燃級(jí)油腔形式，在其靠近主燃級(jí)空氣的上壁面加入收斂擴(kuò)張段，在其 靠近預(yù)燃級(jí)空氣的下壁面加入曲線段。延伸后的油腔被預(yù)燃級(jí)火焰充分烘烤，燃油在油腔 內(nèi)部充分受熱，變成油蒸汽，然后從位于油腔上壁面擴(kuò)張段的噴油小孔射出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于:基于原油腔上壁面直線 段后加入擴(kuò)張段和收斂段，擴(kuò)張段和收斂段的壁面厚度和原油腔壁面厚度一致，在0.7mm? 1.5mm之間。擴(kuò)張段和收斂段的總長度在15mm?20mm之間，擴(kuò)張段擴(kuò)張角度在10°?35°之 間，收斂段收斂角度在10°?35°之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于:基于原油腔下壁面直線 段后加入曲線段，曲線段壁面厚度和原油腔壁面厚度一致，在0.7_?1.5mm之間。曲線段的 總長度和上壁面擴(kuò)張段與收斂段總長度一致，在15mm?20mm之間。曲線段的形式為凸曲線， 曲線半徑在12mm?20mm之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于:上壁面擴(kuò)張段的噴油小 孔區(qū)域范圍根據(jù)油腔上壁面擴(kuò)張段確定，所開孔的直徑的大小范圍為0.5?2mm，所開圓孔 排數(shù)為1?6排。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于:上壁面擴(kuò)張段的噴油小 孔所開的孔在排數(shù)超過一排時(shí)可以采取叉排或順排的排列方式，其排間距的可選變化范圍 為最小孔徑大小的1?1 〇倍。
【文檔編號(hào)】F23R3/30GK105972640SQ201610300714
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】張群, 汪玉明, 邢力, 閆東博, 楊省喆, 黎超超, 李逸飛
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)