CN108131685A - 微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管 - Google Patents

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张群
宋亚恒
张鹏
王鑫
海涵
李承钰
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/30—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices
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Abstract

本发明提供一种微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管，该蒸发管设计包括：V形钝体结构和多点喷射油路布局方式。采用燃油多点喷射设计，燃油的雾化细度得到增加，与气流的接触面积增大，有利于燃油进行破碎雾化，从而使得油气混合更加均匀；在蒸发管内合理设计V形钝体结构，并在其内部设置燃油多点喷射油路，气流经过V形钝体后，会形成一低速稳定回流区，燃油从各个分出油孔喷入该回流区，使得燃油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。另外，燃油在钝体内部油路中流动时，受到来自蒸发管壁面的预热，燃油温度升高，有利于进行雾化，油气混合更加均匀，燃烧效率得以提高。

Description

微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管
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螺旋式蒸发管。
背景技术
微型动力***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。
国内外虽已开展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，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。
对于蒸发管供油方面的设计类型主要是直接喷射方式，壁面大部分仍然采用光滑壁面结构，造成燃油在此类蒸发管的停留时间短，与气流的接触面积少，得到的雾化蒸发效果较差，要使蒸发管的雾化和蒸发效果更好，供油方式和内部结构的设计起着关键作用。蒸发管设计的优良与否，对微型燃烧室性能有很大影响，在这方面具有很大研究前景。
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多点喷射蒸发管，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：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，增加燃油雾化细度，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，油气混合更加均匀，燃烧效率得以提高。
技术方案
本发明的目的在于提供一种微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管。
本发明技术方案如下：
微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管，其特征在于：V形钝体结构和多点喷射油路布局方式。蒸发管内置V形钝体结构，设计参数包括钝体形状、型面、外径和几何分布；钝体内置多点喷射油路布局方式，设计参数包括进出油孔大小、数量、几何分布和燃油通道布局。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。
所述蒸发管内置V形钝体结构，其特征在于：蒸发管内部设置V形钝体结构，其距蒸发管进口为5～10mm，钝体轴向长度为2～4mm之间，厚度由0.5mm渐变为2mm之间，钝体形状为V字型。钝体结构数量为2个，径向长度为5～15mm，钝体两端与蒸发管内壁连接，两钝体结构互成90°角，几何分布方式为十字架形状，钝体表面采用流线型面设计，具体钝体结构尺寸应根据实际的蒸发管尺寸进行设计。
所述钝体内置多点喷射油路布局方式，其特征在于，在两钝体交汇中心处设置进油孔，其直径为0.4～0.8mm，在钝体结构后缘凹侧处设置各个分出油孔，其直径为0.2～0.4mm，数量为8～12个，各个出油孔间距为1～2mm，内部燃油通道直径为0.2mm～0.6mm，具体油道尺寸和油孔布局应根据实际的蒸发管尺寸进行设计。
本发明具有以下有益效果：
燃烧室的性能与蒸发管的雾化蒸发效果有很大关系，与普通蒸发管相比，多点喷射蒸发管增加了V形钝体结构和多点喷射油路，在V形钝体后缘处产生一低速稳定回流区，燃油在蒸发管内停留时间增加，雾化蒸发的时间变长，同时接触面积增大，换热增强，燃油雾化效果更好，使得燃油和空气混合更加均匀。同时，在V形钝体结构内部设置燃油多点喷射油路，使得燃油得到一定的预热，燃油温度升高，有利于燃油蒸发雾化。相比于单点喷射蒸发管，燃油在蒸发管内停留时间增加，燃油与气流的接触面积增加，雾化蒸发的时间变长，燃油雾化细度提高，油气混合更加均匀，从而提高燃烧效率。
附图说明
图1：多点喷射蒸发管整体结构三维图
图2：多点喷射蒸发管中心截面示意图
图3：多点喷射蒸发管钝体内置油路布局方式局部放大图
图中，1—蒸发管，2—V形钝体，3—进油孔，4—燃油通道，5—分出油孔，A—空气进口，B—混合气出口
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
结合图1至图3，本发明提供了一种新的可以有效增强换热和提高燃油蒸发雾化的微型燃烧室蒸发管结构和供油方式设计。图1为多点喷射蒸发管整体结构三维图，主要用来确定V形钝体的结构形状和几何分布，图2为多点喷射蒸发管中心截面示意图，图3为多点喷射蒸发管钝体内置油路布局方式局部放大图，主要用来确定钝体内置油路的布局方式和进出油孔的位置。
根据图2所示，新鲜空气经蒸发管进口A进入蒸发管(1)，流经两个互成90°角的V形钝体(2)，并在其凹侧后缘处形成低速稳定回流区。同时，燃油从进油孔(3)注入，并在钝体(2)内置的燃油通道(4)内流动，在此流动过程中，燃油得到一定的预热，最后到达各个分出油孔(5)，由各个分出油孔(5)喷出，更加细小的燃油液滴进入低速回流区，与气流接触进行蒸发雾化，最终形成油气混合物，从蒸发管出口B喷出。
相比较于以往单点喷射的普通蒸发管，本发明增加了V形钝体结构和多点喷射油路，在V形钝体后缘处产生一低速稳定回流区，自出油孔喷出的燃油液滴更加细小，使得燃油在蒸发管内停留时间增加，雾化蒸发的时间变长，同时与气流接触面积增大，换热增强，燃油雾化效果更好，从而燃油和空气混合更加均匀。
在蒸发管内得到雾化蒸发好的燃油混气，之后进入火焰筒内进行燃烧放热，此时更容易燃烧，也能够更充分的燃烧，燃烧效率也进一步提高。燃烧室的燃烧效率提高，燃烧的性能也将得到很大改善，发动机的整体性能也能够得到提升。

Claims (5)

1.微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管，包括蒸发管内部V形钝体结构和多点喷射油路布局方式，设计参数包括钝体结构形状、几何分布和燃油通道布局方式。其特征在于：V形钝体结构与蒸发管内壁连接，在钝体内部设置燃油通道。
2.根据权利要求1所述的微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管，其特征在于：蒸发管内部设置V形钝体结构，其距蒸发管进口为5～10mm，钝体轴向长度为2～4mm之间，厚度由0.5mm渐变为2mm之间，钝体形状为V字型，具体钝体结构尺寸应根据实际的蒸发管尺寸进行设计。
3.根据权利要求1或2所述的微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管，其特征在于：钝体结构数量为2个，径向长度为5～15mm，钝体两端与蒸发管内壁连接，两钝体结构互成90°角，几何分布方式为十字架形状，钝体表面采用流线型面设计。
4.根据权利要求1所述的微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管，其特征在于：在钝体内部设置燃油通道，内部燃油通道直径为0.2mm～0.6mm，具体油道尺寸应根据实际的蒸发管钝体尺寸进行设计。
5.根据权利要求1或4所述的微型发动机燃烧室多点喷射蒸发管，其特征在于：在两钝体交汇中心处设置进油孔，其直径为0.4～0.8mm，在钝体结构后缘凹侧处设置各个分出油孔，其直径为0.2～0.4mm，数量为8～12个，各个出油孔间距为1～2mm，具体油孔尺寸应根据实际的蒸发管尺寸进行设计。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114719292A (zh) * 2022-03-15 2022-07-08 西北工业大学 一种微型燃烧室燃油对流雾化方案

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993018832A1 (de) * 1992-03-20 1993-09-30 Schneider-Sanchez Ges.M.B.H. Kleingasturbine
CN1743735A (zh) * 2005-09-29 2006-03-08 北京航空航天大学 蒸发管式微小型发动机燃烧室
CN105444206A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 西北工业大学 微型发动机燃烧室肋片式蒸发管
CN105588144A (zh) * 2016-03-02 2016-05-18 上海电气燃气轮机有限公司 用于燃气轮机燃烧室的火焰稳燃装置及火焰稳燃方法
CN106907742A (zh) * 2017-02-08 2017-06-30 南京航空航天大学 一种供油掺混一体化驻涡燃烧室头部装置及其工作方法
CN107044636A (zh) * 2017-04-27 2017-08-15 中国科学院工程热物理研究所 一种蒸发管燃烧室用燃油喷射装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993018832A1 (de) * 1992-03-20 1993-09-30 Schneider-Sanchez Ges.M.B.H. Kleingasturbine
CN1743735A (zh) * 2005-09-29 2006-03-08 北京航空航天大学 蒸发管式微小型发动机燃烧室
CN105444206A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 西北工业大学 微型发动机燃烧室肋片式蒸发管
CN105588144A (zh) * 2016-03-02 2016-05-18 上海电气燃气轮机有限公司 用于燃气轮机燃烧室的火焰稳燃装置及火焰稳燃方法
CN106907742A (zh) * 2017-02-08 2017-06-30 南京航空航天大学 一种供油掺混一体化驻涡燃烧室头部装置及其工作方法
CN107044636A (zh) * 2017-04-27 2017-08-15 中国科学院工程热物理研究所 一种蒸发管燃烧室用燃油喷射装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114719292A (zh) * 2022-03-15 2022-07-08 西北工业大学 一种微型燃烧室燃油对流雾化方案

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