[发明专利]一种贫油预混火焰筒进气结构有效
申请号: | 202010982733.5 | 申请日: | 2020-09-18 |
公开(公告)号: | CN112228904B | 公开(公告)日: | 2022-05-27 |
发明(设计)人: | 张群;马晓曦;高耀红;王紫欣;王晓燕 | 申请(专利权)人: | 西北工业大学 |
主分类号: | F23R3/28 | 分类号: | F23R3/28;F23R3/38 |
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地址: | 710072 陕西*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 贫油 火焰 筒进气 结构 | ||
本发明提供了一种预混火焰筒进气结构,火焰筒前段的一部分气流通过侧面的引流板孔隙进入预混段之前的扩张型气流通道中,有效地降低了气流径向速度,气流与喷油通道所喷出的燃油在预混段内相互掺混,经过旋流器的作用使得雾化油滴在气流中分布均匀再供给到燃烧区域点火燃烧。本发明改变了普通火焰筒的进气段位置以及形状,在进气口增设了限流板用来控制进气流量以及气流径向速度,在燃油喷嘴后设计了预混段使燃油与空气在点火前完成掺混,此外尾部的旋流器可以提高雾化油滴在气流中分布的均匀度,可实现更稳定的点火和燃烧,减少污染物的生成并降低耗油率提高经济性。
技术领域
本发明属于燃气涡轮发动机领域,具体涉及一种贫油预混火焰筒进气结构。
背景技术
航空发动机燃烧室的主要发展趋势是低污染排放燃烧,目前面临的主要问题就是要降低污染物特别是NOX的排放。核心技术是降低燃烧区的温度、同时使燃烧区温度场均匀,即整体和局部的当量比控制,而主燃区当量比的均匀性又主要取决于燃油雾化和油气掺混的均匀性。
贫预混燃烧作为一种成熟的干式低NOX技术已经得到了广泛的应用。所谓贫预混燃烧就是将燃料和空气预先在燃烧室上游混合,避免产生燃料和空气比例接近化学恰当比的区域。这样燃烧区处于空气过量状态,因此火焰温度降低,从而大大减少了热力型NOX的生成。
贫预混燃烧技术降低NOX排放的关键在于在尽可能短的时间内实现燃料和空气的均匀掺混。燃料和空气掺混的均匀,不存在局部燃料高浓度区,就不会产生局部高温区,从而可以抑制大量NOX的生成。另外燃料不能在掺混区域内的停留时间过长,否则会发生回火和自点燃现象,影响燃烧室的安全运行。
针对以上情况,本发明提供了一种贫油预混火焰筒进气结构,在进口处设置限流板,进气通道设计为漏斗状的扩张型管道,尾部增加矩形进气孔以及旋流器。旨在将空燃比远离最佳恰当比但控制在贫油极限附近,缩短油气掺混时间来达到降低污染物排放的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种贫油预混火焰筒进气结构,以提高燃料与空气的掺混效果,降低NOX排放。与现有技术相比,本发明改变了进气道的形状为漏斗形从侧面进气,在进气口增设了限流板通过上面的孔隙限制空气流量,而倾斜的扩张型通道不仅使气流减速还给了气流一个切向的速度。燃油改由从中心锥形壁面进入,在四周斜向气流的作用下可以采用大雾化角的喷嘴而不用担心会喷到壁面上造成积碳。在预混段掺混完成后经过旋流器贫油比燃气流再进入主燃室点火燃烧,可以使燃烧温度降低,减少NOX污染物的生成。
技术方案
本发明的目的在于提供一种贫油预混火焰筒进气结构。
本发明技术方案如下:
一种贫油预混火焰筒进气结构,包括进口处限流板结构,漏斗形进气道以及旋流器结构。
所述的进口处限流板结构,其特征在于外围的环形限流板采用多孔结构,在环形板上打出数量众多分布均匀的直径小于20mm的圆孔已达到限制流量的作用。
所述的漏斗形进气道结构,其特征在于从整体结构的侧面进气预混室前面的管道与轴向有一个小于135°的夹角,而且从外到内通道尺寸逐渐扩大形成扩张型进气结构使得气流减速以达到燃油与空气掺混均匀的效果,使雾化后的油滴索太尔平均直径小于100微米可以提高燃油空气反应速度以提升燃烧效率,也减少了出现大油滴以致未完全燃烧便被气流吹出产生污染。
所述尾部旋流器结构,其特征与普通旋流器安装位置的不同,一般旋流器安装在进气口后侧,喷油嘴前侧,而本发明中旋流器设置在了预混段后侧,起的作用是减小掺混均匀的燃气流受到上游来流流场的影响。
本发明具有以下有益效果:
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