[发明专利]一种调节燃烧室温度场的方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧室温度场调节领域，特别涉及了一种调节燃烧室温度场的方法。

背景技术

为了获得满意的燃烧室出口温度场，通常采用掺混孔来进行调节。目前的掺混孔一般采用径向进气的方式，燃烧室出口空气沿轴向流动，为满足掺混时间的要求，掺混段较长。另外，涡轮转子希望进气方向有一定的角度，因此在燃烧室出口与涡轮转子之间设有涡轮导向器来调节气流方向。

发明内容

本发明的目的是为燃气涡轮发动机的涡轮部件提供带预旋角度的气流，同时缩短燃烧室的长度，降低发动机的重量，特提供了一种调节燃烧室温度场的方法。

本发明提供了一种调节燃烧室温度场的方法，其特征在于：所述的调节燃烧室温度场的方法，在燃烧室火焰筒的内、外壁上工与径向方向带偏转角的掺混孔，掺混孔的直径在Φ8～Φ30mm之间，掺混孔的数量为喷嘴数量的2～3倍；

掺混孔的工作环境为：燃烧室外机匣6与火焰筒外壁2之间的空气通过外壁掺混孔1进入火焰筒；燃烧室内机匣7与火焰筒内壁3之间的空气通过内壁掺混孔4进入火焰筒。

所述的在燃烧室火焰筒的内、外壁上工与径向方向带偏转角的掺混孔，与径向之间的夹角在4°～15°之间。

调整火焰筒内的气流方向，可以通过在掺混孔上增加套筒或翻边的方式调整射流深度；由于气流与轴向之间有一定的角度，因此在火焰筒长度不变的情况下气流掺混的距离被加长，在保证掺混距离不变的情况下火焰筒的长度可以进一步缩短。

同时由于燃烧室出口的气流方向已经能够满足涡轮转子的需求，将不再需要涡轮导向器叶片，这样可使发动机的长度和发动机轴的长度缩短，对减重和提高轴的刚性具有一定的作用。

主燃烧室出口温度场均匀性是考核燃烧室设计好坏的重要参数，常规燃烧室由掺混孔提供冷却气流对高温燃气进行稀释已达到增加出口温度场均匀性的目的。掺混孔的分布及主燃区燃油分布的不均匀性直接影响主燃烧室出口温度场分布。此外燃烧室出口采用涡轮静子叶片将空气提速并使其以一定的角度提供给涡轮转子。由于静子叶片的存在，一部分空气用来冷却叶片，减少了进入火焰筒空气的数量，使燃烧室的温升提高；同时涡轮静子增加了发动机轴的长度，发动机的重量。提出一种新的火焰筒空气掺混的技术方案，在调节温度分布的同时，用于解决燃气轮机燃烧室出口与涡轮转子之间气流角度不一致的矛盾。

本发明的优点：

本发明所述的调节燃烧室温度场的方法，燃气主流及掺混气流均有一定的周向分速度，这样有利于两者之间的掺混，减轻主燃烧室温度分布的周向不均匀性；由于气流与轴向之间有一定的角度，因此在火焰筒长度不变的情况下气流掺混的距离被加长，掺混效果被增强；如果要保证掺混距离不变则火焰筒的长度可以进一步缩短。

偏转的掺混孔可以使主流空气的流动方向发生变化，以提升主燃烧室出口均匀性并适应涡轮转子对气流方向的要求。这样不仅提升了主燃烧室出口温度均匀性，延长了涡轮部件的寿命，并且燃气轮机可以不再需要涡轮导向器：一方面可以降低燃气轮机的重量，另一方面用于导向器冷却的空气可以节约下来参与燃烧以提高燃气轮机的效率。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为调节燃烧室温度场的掺混原理图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种调节燃烧室温度场的方法，其特征在于：所述的调节燃烧室温度场的方法，在燃烧室火焰筒的内、外壁上工与径向方向带偏转角的掺混孔，掺混孔的直径为Φ8mm，掺混孔的数量为喷嘴数量的2倍；

掺混孔的工作环境为：燃烧室外机匣6与火焰筒外壁2之间的空气通过外壁掺混孔1进入火焰筒；燃烧室内机匣7与火焰筒内壁3之间的空气通过内壁掺混孔4进入火焰筒。

所述的在燃烧室火焰筒的内、外壁上工与径向方向带偏转角的掺混孔，与径向之间的夹角为4°。

调整火焰筒内的气流方向，可以通过在掺混孔上增加套筒或翻边的方式调整射流深度；由于气流与轴向之间有一定的角度，因此在火焰筒长度不变的情况下气流掺混的距离被加长，在保证掺混距离不变的情况下火焰筒的长度可以进一步缩短。

同时由于燃烧室出口的气流方向已经能够满足涡轮转子的需求，将不再需要涡轮导向器叶片，这样可使发动机的长度和发动机轴的长度缩短，对减重和提高轴的刚性具有一定的作用。