[发明专利]微型发动机燃烧室凹腔壁面蒸发管

说明书

本发明提供一种微型发动机燃烧室凹腔壁面蒸发管，可以有效增大气流与蒸发管接触面积，达到增强换热，增加混气停留时间，提高燃油雾化蒸发效果。在蒸发管内壁面合理设计有规律的凹腔结构，内壁面面积得以增加，空间增大，燃油混气流经蒸发管，在凹腔内形成回流区，速度减小，燃油与空气混合空间增大，在蒸发管内的停留时间增加，雾化蒸发的时间变长，同时接触面积增大，换热效果增强；在凹腔同位置蒸发管外壁面设计凸台，能够保证蒸发管强度的同时，能够增大外壁面面积，加强火焰筒内高温气流与蒸发管换热，提高蒸发管壁面温度，两方面作用使微型发动机燃烧室蒸发管内燃油雾化蒸发效果增强。

技术领域

本发明属于微型发动机燃烧室领域，具体涉及一种微型发动机燃烧室凹腔壁面蒸发管并能有效改善燃烧室内燃油雾化蒸发效果，从而提高微型燃烧室内的燃烧效率。

背景技术

微型动力系统在近几年已成为国内外研究热点，其中微型涡轮发动机是最有前途的动力之一，具有体积小、重量轻、输出能量大、密度高等优点。微型燃烧室的设计是微型涡轮发动机中关键环节，也是最重要的部分，与常规尺度燃烧室相比，此种燃烧室具有特征尺寸小和面容比大的特点，致使气流停留时间短、散热损失大，从而导致燃烧不稳定现象的出现。

国内外虽然开展了微型燃烧室的相关研究工作，但对于微型燃烧室的流动特征和性能的研究较少，对于微型发动机(推力小于50daN)的燃烧室，主要有两种：直流环形燃烧室和回流环形燃烧室，根据目前国内外动向和对直流与回流环形燃烧室对比分析，高性能微型发动机多采用直流环形燃烧，由于成本和空间限制，在燃油雾化、蒸发方面，基本采用结构简单的蒸发管式供油，采用此种方式供油方式可以在较短的燃烧停留时间条件下获得较高的燃烧性能。而其中蒸发管式的环形燃烧室具有雾化优良、燃烧效率高、供油压力低、成本低以及重量轻等多方面优点。在此种燃烧室中，蒸发管的结构设计对燃烧室内雾化、燃烧效率起关键性作用。蒸发管式的环形燃烧室，在结构上没有喷油嘴，没有离心甩油盘，液态燃料经过蒸发管，逐渐蒸发为气态，在燃烧之前和蒸发管内的空气已经初步掺混，从而缩短了气流在燃烧室滞留的时间，并且充分燃烧；同时，它没有旋流器，也没有用来产生稳定涡的钝体，但火焰筒的内外壁面开着很多有规律的掺混孔，孔与蒸发管出口气流能产生稳定涡，使燃油更加充分燃烧，并使出口温度满足涡轮进口的要求。

而对于蒸发管结构方面的设计较少，设计类型主要有“L”型和直筒型，而对于蒸发管内部结构的设计则更加少，对于上述两种蒸发管，雾化蒸发效果较差，要使蒸发管的雾化和蒸发效果更好，内部结构的设计起着关键作用。对蒸发管壁面的设计，在一定程度上能提高燃油雾化蒸发，具有很大研究前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种微型发动机燃烧室凹腔壁面蒸发管，对燃烧室内燃油雾化和蒸发有较好的改善和提高效果。与现有技术相比，本发明的优点是相对于其他微型燃烧室蒸发管，本结构能增加燃油在蒸发管内停留时间，增大气流与蒸发管的接触面积，从而能够增加蒸发管换热效果，提高燃油在蒸发管内的蒸发雾化效果，并且其结构简单，具有加工方便等多方面优势。

技术方案

本发明的目的在于提供一种微型发动机燃烧室凹腔壁面蒸发管。

本发明技术方案如下：

微型发动机燃烧室凹腔壁面蒸发管，其特征在于：在直筒型蒸发管内壁增加凹腔结构，此凹腔结构为内凹外凸结构，设计参数包括凹腔深度、宽度和几何分布，其中几何分布包括径向分布和轴向分布。微型发动机燃烧室蒸发管总体尺寸为壁面厚度为1～2mm，直径为5～15mm，长度为40～100mm。

所述微型发动机燃烧室凹腔壁面蒸发管，其特征在于：蒸发管内壁设置多个环形分布的凹腔结构，凹腔深度为0.5～2mm之间，宽度为0.5～3mm之间，具体凹腔尺寸应根据实际的蒸发管尺寸进行设计。