一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，采用單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，包括擴壓器、燃燒室外機匣、燃燒室內(nèi)機匣、火焰筒外壁、火焰筒內(nèi)壁及燃燒室頭部。燃燒室采用分級燃燒方案，燃燒頭部分為預(yù)燃級和主燃級，預(yù)燃級采用旋流穩(wěn)定的擴散燃燒方式，作為燃燒室的穩(wěn)火源；主燃級采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒方式，有利于均勻燃燒。本發(fā)明采用中心分級的結(jié)構(gòu)，預(yù)燃級結(jié)構(gòu)簡單；主燃級采用獨特的氣泡霧化噴嘴進行燃油噴射，使燃油具有高的霧化質(zhì)量，利于燃油霧化與摻混，進一步增加了燃油分布的均勻性，從而使航空發(fā)動機燃燒室的整個著陸起飛循環(huán)的污染排放得到進一步降低。
【專利說明】
-種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及航空燃氣輪機的技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的 低污染燃燒室，該燃燒室采用分級燃燒的模式，預(yù)燃級在中屯、，采用擴散燃燒和預(yù)混燃燒相 結(jié)合的方式，在保證燃燒室穩(wěn)定燃燒的同時，降低小工況下的污染排放;主燃級在預(yù)燃級外 圍，采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒的方式，主要用于降低大工況下的污染排放，從而降低航空發(fā)動機 整個著陸起飛循環(huán)(Landing and Take-off,LT0)循環(huán)的污染排放。
【背景技術(shù)】
[0002] 代航空發(fā)動機燃燒室的基本性能和結(jié)構(gòu)分布已經(jīng)達到相當(dāng)高的水平，但是對于現(xiàn) 代航空發(fā)動機燃燒室來說，仍然存在大量的難題和挑戰(zhàn)，新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新概念的 發(fā)展應(yīng)用才是保證其持續(xù)進步的源泉。
[0003] 現(xiàn)代民用航空發(fā)動機燃燒室的主要發(fā)展趨勢是低污染燃燒。民用航空發(fā)動機燃燒 室必須滿足日益嚴格的航空發(fā)動機污染排放標(biāo)準(zhǔn)。目前采用的CAEP6(CcMnmittee on Aviation化viro皿en化I Protection)標(biāo)準(zhǔn)對污染排放物的規(guī)定已經(jīng)非常嚴格，特別是對 NOx污染排放要求；而最新的CAEP8標(biāo)準(zhǔn)提出了將NOx的排放在CAEP6的排放標(biāo)準(zhǔn)上降低 15%，隨著航空業(yè)的迅猛發(fā)展和人們環(huán)保意識的不斷提高，未來對燃氣輪機燃燒室污染排 放會提出更高的要求。
[0004] 美國航空發(fā)動機的兩個著名公司GE和PW對低污染燃燒室早已著手研究，GE首先研 發(fā)了雙環(huán)腔低污染燃燒DAC(用于GE90和CFM56)，PW公司采用了 RQL(富油燃燒-澤焰-貧油燃 燒，Rich burn-如ench-Lean burn,簡稱RQL)低污染燃燒室TALON II(用于PW4000和6000系 列）。在下一代低污染燃燒室方面，GE公司采用LDMlXean Direct Mixing Combustion，貧油 直接混合燃燒室)技術(shù)為其GEnx發(fā)動機研制的TAPS(Twin Annular Premixing SwirlerMft 污染燃燒室。該燃燒室在臺架全環(huán)試驗驗證中，NOr污染排放比CAEP2排放標(biāo)準(zhǔn)降低了50%。 GE公司申請了多項美國專利：申請?zhí)朥S6363726、US6389815、US6354072、US6418726、US01/ 078732、US6381964和US6389815,所有運些專利都是預(yù)燃級采用擴散燃燒、主燃級采用預(yù)混 燃燒的燃燒組織方式，目的是降低污染指數(shù)最大的大工況下的NOx排放。HV公司繼續(xù)采用 R化方式提出了降低NOr污染排放的低污染燃燒室為TALON X，采用的頭部形式是PW公司發(fā) 展的空氣霧化噴嘴，燃燒室為單環(huán)腔，在V2500發(fā)動機扇型試驗段上的試驗結(jié)果比CAEP2標(biāo) 準(zhǔn)降低了50 % dRoIIs-Royce公司采用LDM技術(shù)發(fā)展的低污染燃燒室是ANTLE，該燃燒室是一 個單環(huán)腔分級燃燒室，其NOr污染排放比CAEP2標(biāo)準(zhǔn)降低了 50%，用于其新一代發(fā)動機端達 1000 o
[000引中國的北京航空航天大學(xué)對低污染燃燒室也申請了 CN200910238793.X、 CN201010101574.X、CN 201010034141.7、CN 201010277014.X等多項專利，采用的方案是預(yù) 燃級采用擴散燃燒方式，主燃級采用預(yù)混燃燒方式，主燃級為環(huán)形結(jié)構(gòu)，軸向或徑向供油， 采用多點噴射或是預(yù)膜霧化方式，目的是降低大工況下的NOx排放，從而使整個LTO循環(huán)的 NOx的排放得到降低，但要進一步降低整個LTO循環(huán)的NOx的排放水平難度較大。
[0006] W上所述的專利，都是針對在大工況下降低污染排放，而根據(jù)國際民航組織 (International Civil Aviation Organization, ICAO)規(guī)定的一個標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)下的排放物 指數(shù)，用LTO血ission來表達運個參數(shù)，計算如下式：
[0007]
[000引由上式可知，LTO Emission跟四個工況下的NOx排放量有關(guān)，即既與大工況下的 NOx排放有關(guān)，還與小工況下的NOx排放有關(guān)。
[0009] 標(biāo)準(zhǔn)LTO循環(huán)中的運行模式、每個運行模式下的推力和運行時間，如下表所示。
[0010] 表1ICAO規(guī)定的LTO循環(huán)中的運行模式和時間 「mi 11
LOT12」帯規(guī)或吞規(guī)巧的巧力巧140KN的CFM56-5B/3發(fā)巧機的NOx排放如h表，數(shù)惦來源十 ICAO Emission d曰t曰 b曰nk〇
[0013] 表 2CFM56-5B/3 的 NOx 排放水平
[0014]
[0015]
[0016] 燃燒室采用分級燃燒，預(yù)燃級為擴散燃燒方式，主燃級為預(yù)混燃燒方式，降低了大 工況下的NOx排放，可W達到的NOx排放如下表所示：
[0017] 表3主燃級采用預(yù)混燃燒可W達到的NOx排放水平 「00181 LUUI7」 1工'J'丄リL、?^Ji凹l芳十、化?^クJ/ I' ,
乂]日女乂十乂 IU、,TKl(占 -CC 丄 HJ 、丄叫11 I'口 行時間遠遠高于其他大工況，根據(jù)表3可知，當(dāng)主燃級采用預(yù)混燃燒方式時，可W使大工況 下的NOx排放指數(shù)得到大幅度降低，此時預(yù)燃級的NOx排放總量在整個LTO循環(huán)的污染排放 排放中占的比重最大，因此要想進一步降低整個LTO循環(huán)的NOx排放，就需要考慮降低預(yù)燃 級的NOx排放。
[0020] 而不管是何種先進的低污染燃燒室，其關(guān)鍵技術(shù)就是降低NOx(氮氧化物）、C0( - 氧化碳）、UHC(未燃碳氨化合物)和冒煙的燃燒技術(shù)，核屯、問題是降低燃燒區(qū)的溫度，同時使 燃燒區(qū)溫度場均勻，即整體和局部的當(dāng)量比控制，而主燃區(qū)當(dāng)量比的均勻性又主要取決于 燃油霧化和油氣滲混的均勻性。
[0021] 本發(fā)明是針對航空發(fā)動機低污染燃燒的新方法。根據(jù)NOx與CO產(chǎn)生的機理及試驗 結(jié)果可知:燃燒室的主燃區(qū)當(dāng)量比在0.6~0.8范圍內(nèi)產(chǎn)生的與CO化肥和CO的排放規(guī)律 類似)很少。基于此原理，要兼顧NOx與C0、冊C的排放量都處于低值范圍，應(yīng)考慮兩個因素： 其一是主燃區(qū)的平均當(dāng)量比，其二是主燃區(qū)平均當(dāng)量比的均勻性，并且在所有航空發(fā)動機 的工作情況下都應(yīng)如此。而主燃區(qū)當(dāng)量比的均勻性又主要取決于燃油霧化和油氣滲混的均 勻性。運主要取決于兩方面:一是燃油顆粒直徑分布的均勻性，即SMD的分布均勻性;二則是 燃油油霧濃度分布的均勻性。從燃燒方式講，應(yīng)采用均勻的預(yù)混燃燒，達到主燃區(qū)當(dāng)量比均 勻性要求W降低污染排放。
[0022] 目前的常規(guī)燃燒方式無法降低NOxXO和UHC。原因是目前燃燒室的設(shè)計方法所決 定的。對于常規(guī)燃燒室來說，在大狀態(tài)時，由于采用液霧擴散燃燒方式，燃燒區(qū)局部當(dāng)量比 總是在1附近，遠超過上述低污染燃燒所需當(dāng)量比范圍要求，此時雖然CO和IfflC的排放低，但 NOx的排放達到最大。在小狀態(tài)時，燃燒區(qū)當(dāng)量比又很低，遠低于上述低污染燃燒所需當(dāng)量 比區(qū)間，此時雖然NOx排放低，但CO和UHC排放又很高。另外，由于常規(guī)燃燒室普遍采用擴散 燃燒方式，局部當(dāng)量比不均勻，因此對于常規(guī)燃燒室來說，無法滿足在整個發(fā)動機工作范圍 內(nèi)的低污染要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)不足，運用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)，提供 了一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，燃燒室采用分級燃燒的模式，預(yù)燃級在 中屯、，采用擴散燃燒和預(yù)混燃燒相結(jié)合的方式，在保證燃燒室穩(wěn)定燃燒的同時，降低小工況 下的污染排放;主燃級在預(yù)燃級外圍，采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒的方式，主要用于降低大工況下 的污染排放，從而降低航空發(fā)動機整個LTO循環(huán)的污染排放。
[0024] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低 污染燃燒室，該低污染燃燒室采用單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，由擴壓器、燃燒室外機厘、燃燒室內(nèi)機厘、火 焰筒外壁、火焰筒內(nèi)壁和燃燒室頭部組成;燃燒用空氣全部由燃燒室頭部進入火焰筒，滲混 空氣由滲混孔射入;采用分級燃燒方案，分為預(yù)燃級和主燃級，燃油噴嘴供給燃燒室所有燃 油，主燃級通過頭部整體端壁、頭部整體導(dǎo)流片與火焰筒外壁和火焰筒內(nèi)壁固定。預(yù)燃級則 通過級間連接段與主燃級聯(lián)接，并與主燃級同屯、;所述預(yù)燃級由預(yù)燃級一級滿流器、預(yù)燃級 二級滿流器、預(yù)燃級文氏管和預(yù)燃級噴嘴組成，預(yù)燃級燃油通過預(yù)燃級燃油管路進入預(yù)燃 級噴嘴霧化形成預(yù)燃級油霧。所述主燃級由主燃級外壁、主燃級內(nèi)壁、主燃級端壁和氣泡霧 化噴嘴組成。主燃級外壁上開有主燃級進氣斜孔，主燃級空氣通過斜孔進入主燃級預(yù)混通 道。氣泡霧化噴嘴由氣泡霧化噴嘴外壁、氣泡小管、燃油噴孔、主燃級進油環(huán)組成。主燃級燃 油通過主燃級燃油管路和主燃級進油環(huán)進入氣泡霧化噴嘴的噴嘴腔體。霧化空氣在擴壓器 前引氣，通過霧化氣管路進入氣泡霧化噴嘴的噴嘴腔體。霧化氣和燃油在預(yù)燃級氣泡霧化 噴嘴和主燃級氣泡霧化噴嘴內(nèi)部形成泡狀兩相流動。泡狀流體通過燃油噴孔噴入燃燒室， 氣泡由于噴嘴內(nèi)外壓力差爆炸形成高質(zhì)量主燃級油霧。主燃級油霧在主燃級預(yù)混通道內(nèi)與 旋流空氣快速滲混，并進行預(yù)蒸發(fā)，進入燃燒室后均勻燃燒，降低污染排放。
[0025] 進一步，所述預(yù)燃級采用的旋流器的級數(shù)為n，其中l(wèi)<n< 5;每級旋流器采用旋流 器的結(jié)構(gòu)是軸向旋流器，或是徑向旋流器，或是切向旋流器；當(dāng)預(yù)燃級的級數(shù)n=l時，旋流 器直接與級間連接段連接;當(dāng)預(yù)燃級的級數(shù)Kn含5時，各級旋流器先連接成一個整體，再與 級間連接段連接。
[0026] 進一步，所述主燃級采用的旋流器的級數(shù)為n，其中l(wèi)<n< 5;每級旋流器采用旋流 器的結(jié)構(gòu)是軸向旋流器，或是徑向旋流器，或是切向旋流器；主燃級設(shè)計有預(yù)混預(yù)蒸發(fā)通 道，實現(xiàn)預(yù)混燃燒降低排放。
[0027] 進一步，所述的主燃級采用氣泡霧化噴嘴，其高效和高質(zhì)量的噴霧在主燃級預(yù)混 通道實現(xiàn)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)后進入燃燒室均勻燃燒，降低污染排放，氣泡霧化噴嘴噴孔直徑為0.5 ~4. Omm，能有效防止噴嘴結(jié)焦。
[0028] 進一步的，所述的燃油噴嘴供應(yīng)燃燒室所需的全部燃油，主燃級燃油占總?cè)加土?的比例為50 %~90 %。
[0029] 進一步的，所述的燃燒室頭部沿周向均勻布置，個數(shù)為10~60個，燃燒室頭部的空 氣量占燃燒室總空氣量的20 %~80%，其中主燃級占頭部空氣量的60%~90 %，預(yù)燃級占 頭部空氣量的10%~40%。
[0030] 進一步的，所述燃燒室的火焰筒外壁和火焰筒內(nèi)壁的冷卻方式采用氣膜冷卻、發(fā) 散冷卻或復(fù)合冷卻方式，W對壁面溫度進行控制延長火焰筒的壽命。
[0031] 進一步的，在所述的火焰筒外壁后部設(shè)置有火焰筒外壁滲混孔，在所述的火焰筒 內(nèi)壁后部設(shè)置有火焰筒內(nèi)壁滲混孔，滲混用氣分別從火焰筒外壁滲混孔和火焰筒內(nèi)壁滲混 孔進入火焰筒，W控制燃燒室出口溫度分布。
[0032] 本發(fā)明的原理如下:通過控制航空發(fā)動機燃燒室內(nèi)燃燒區(qū)的當(dāng)量比和均勻度來達 到降低污染排放的目的。燃燒用空氣全部從燃燒室頭部進入火焰筒，使大部分的燃油和空 氣滲混均勻后再進入火焰筒燃燒，對控制燃燒區(qū)當(dāng)量比降低污染排放有利。
[0033] 燃燒室采用分級燃燒方案，燃燒頭部分為預(yù)燃級和主燃級，預(yù)燃級采用旋流穩(wěn)定 的擴散燃燒方式，作為燃燒室的穩(wěn)火源；主燃級采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒方式，有利于均勻燃 燒。本發(fā)明采用中屯、分級的結(jié)構(gòu)，預(yù)燃級結(jié)構(gòu)簡單;主燃級采用獨特的氣泡霧化噴嘴進行燃 油噴射，使燃油具有高的霧化質(zhì)量，利于燃油霧化與滲混，進一步增加了燃油分布的均勻 性，從而使航空發(fā)動機燃燒室的整個著陸起飛循環(huán)的污染排放得到進一步降低。
[0034] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點如下：
[0035] (1)、本發(fā)明主燃級采用貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)技術(shù)，有利于均勻燃燒;采用特殊的氣泡 霧化噴嘴進行燃油噴射，使燃油具有好的霧化質(zhì)量，利于燃油霧化與滲混，進一步增加了燃 油分布的均勻性，使燃燒室具有很大的降低污染排放的潛力。由于氣泡霧化噴嘴內(nèi)部引入 了霧化空氣，能降低燃燒室冒煙排放。另外，氣泡霧化噴嘴噴孔直徑較大，大大減小了貧油 直接噴射燃燒室噴孔結(jié)焦的風(fēng)險；
[0036] (2)、本發(fā)明采用單環(huán)腔燃燒室結(jié)構(gòu)，燃燒用空氣全部由頭部供入，火焰筒上只有 滲混孔和必要的冷卻孔，具有模塊化特征，簡化了燃燒室結(jié)構(gòu)，預(yù)混預(yù)蒸發(fā)圓管結(jié)構(gòu)簡單， 易于加工;主燃級結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配；
[0037] (3)、本發(fā)明采用分級燃燒概念，預(yù)燃級提供穩(wěn)火源，主燃級實現(xiàn)低污染燃燒，在降 低污染排放的同時可確保航空發(fā)動機燃燒室的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0038] 圖1是發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明的燃燒室結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0040] 圖3是本發(fā)明的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0041 ]圖4是本發(fā)明的主燃級剖視圖；
[0042] 圖5是本發(fā)明的預(yù)燃級剖視圖；
[0043] 圖6是本發(fā)明的氣泡霧化噴嘴剖視圖；
[0044] 其中附圖標(biāo)記的含義為：1是低壓壓氣機，2是高壓壓氣機，3是燃燒室，4是高壓滿 輪，5是低壓滿輪，6是燃燒室外機厘，7是燃燒室內(nèi)機厘，8是火焰筒外壁，9是火焰筒內(nèi)壁，10 是擴壓器，11是火焰筒外壁滲混孔，12是火焰筒內(nèi)壁滲混孔，13是燃燒室頭部，14是預(yù)燃級， 15是主燃級，16是燃油噴嘴，17是預(yù)燃級油霧，18是主燃級油霧，19是級間連接段，20是主燃 級外壁，21是主燃級內(nèi)壁，22是主燃級進氣斜孔，23是主燃級端壁，24是氣泡霧化噴嘴外壁， 25是氣泡小管，26是通氣孔，27是燃油噴孔，28是噴嘴腔體，29是氣泡霧化噴嘴，30是預(yù)燃級 噴嘴，31是主燃級燃油管路，32是霧化氣管路，33是預(yù)燃級燃油管路，34是主燃級預(yù)混通道， 35是頭部整體端壁，36是頭部整體導(dǎo)流片，37是預(yù)燃級一級滿流器，38是預(yù)燃級二級滿流 器，39是預(yù)燃級文氏管，40是主燃級進油環(huán)。
【具體實施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】進一步說明本發(fā)明。
[0046] 圖1是發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖，包括低壓壓氣機1，高壓壓氣機2，燃燒室3，高壓滿輪4和 低壓滿輪5。發(fā)動機工作時，空氣經(jīng)過低壓壓氣機1壓縮后，進入高壓壓氣機2，高壓空氣再進 入燃燒室3中與燃油燃燒，燃燒后形成的高溫高壓燃氣進入到高壓滿輪4和低壓滿輪5,通過 滿輪做功分別驅(qū)動高壓壓氣機2和低壓壓氣機1。
[0047] 如圖2所示，燃燒室頭部采用中屯、分級結(jié)構(gòu)，預(yù)燃級在中屯、，主燃級在預(yù)燃級外圍。 燃燒室3采用單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，燃燒室外機厘6和燃燒室內(nèi)機厘7構(gòu)成了燃燒室的外輪廓，并與前 后的高壓壓氣機2和高壓滿輪4連接。高壓壓氣機2的來流空氣從擴壓器10經(jīng)過降速擴壓后 進入燃燒室，在火焰筒外壁8、火焰筒內(nèi)壁9和燃燒室頭部13所包圍的空間內(nèi)與燃油完成燃 燒。在外滲混孔11和內(nèi)滲混孔12W前的區(qū)域為燃燒區(qū)，滲混空氣從滲混孔進入火焰筒，與燃 燒區(qū)的高溫燃氣滲混，使出口溫度達到設(shè)計要求。燃燒室頭部13包括預(yù)燃級14、主燃級15、 燃油噴嘴16和級間連接段19,主燃級15通過頭部整體端壁35與火焰筒外壁8和火焰筒內(nèi)壁9 焊接固定，而預(yù)燃級14由級間連接段19與主燃級15固定聯(lián)接，燃油噴嘴16供給全部燃油。頭 部整體導(dǎo)流片36焊接在頭部整體端壁35上，使其與火焰筒內(nèi)的高溫燃氣分開，W保護結(jié)構(gòu) 完整性。
[004引圖3是一個燃燒室頭部13結(jié)構(gòu)的剖視圖，預(yù)燃級14和主燃級15按照同屯、的方式布 置在一起，預(yù)燃級在中屯、，主燃級布置在預(yù)燃級外圍。燃燒室頭部13沿周向均勻布置，個數(shù) 為10~60個，其空氣量占燃燒室總空氣量的20%~80%，其中主燃級15占頭部空氣量的 60 %~90 %，預(yù)燃級14占頭部空氣量的10 %~40 %。預(yù)燃級噴油嘴30為壓力霧化噴嘴、氣動 霧化噴嘴或組合式噴嘴。
[0049] 圖4是主燃級15結(jié)構(gòu)的剖視圖，主燃級由主燃級外壁20、主燃級內(nèi)壁21、主燃級端 壁23和氣泡霧化噴嘴29組成。主燃級外壁20上開有主燃級進氣斜孔22,主燃級空氣通過斜 孔進入主燃級預(yù)混通道34。主燃級油霧18在主燃級預(yù)混通道內(nèi)與旋流空氣快速滲混，并進 行預(yù)蒸發(fā)，進入燃燒室后均勻燃燒，降低污染排放。
[0050] 在圖5中，預(yù)燃級14采用了雙滿流器結(jié)構(gòu)，由預(yù)燃級一級滿流器37、預(yù)燃級二級滿 流器38和預(yù)燃級文氏管39組成，=者焊接在一起。預(yù)燃級油霧17利用預(yù)燃級文氏管39進一 步霧化。
[0051 ]在圖6中，氣泡霧化噴嘴29由氣泡霧化噴嘴外壁24、氣泡小管25、主燃級進油環(huán)40 組成。霧化氣和燃油在氣泡霧化噴嘴內(nèi)部形成泡狀兩相流動。泡狀流體通過燃油噴孔噴入 燃燒室，氣泡由于噴嘴內(nèi)外壓力差爆炸形成高質(zhì)量油霧18。主燃級油霧18在主燃級預(yù)混通 道內(nèi)與旋流空氣快速滲混，并進行預(yù)蒸發(fā)，進入燃燒室后均勻燃燒，降低污染排放。
[0052] W上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該W權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，其特征在于:該低污染燃燒室采用 單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，由擴壓器（10)、燃燒室外機匣（6)、燃燒室內(nèi)機匣（7)、火焰筒外壁(8)、火焰筒 內(nèi)壁(9)和燃燒室頭部（13)組成;燃燒用空氣全部由燃燒室頭部（13)進入火焰筒，摻混空氣 由摻混孔射入;采用分級燃燒方案，分為預(yù)燃級（14)和主燃級（15)，燃油噴嘴（16)供給燃燒 室所有燃油，主燃級（15)通過頭部整體端壁(35)、頭部整體導(dǎo)流片(36)與火焰筒外壁(8)和 火焰筒內(nèi)壁(9)固定，預(yù)燃級（14)則通過級間連接段（19)與主燃級（15)聯(lián)接，并與主燃級 (15)同心;所述預(yù)燃級（14)由預(yù)燃級一級渦流器(37)、預(yù)燃級二級渦流器(38)、預(yù)燃級文氏 管(39)和預(yù)燃級噴嘴(30)組成，預(yù)燃級燃油通過預(yù)燃級燃油管路(33)進入預(yù)燃級噴嘴(30) 霧化形成預(yù)燃級油霧（17)，所述主燃級（15)由主燃級外壁(20)、主燃級內(nèi)壁(21)、主燃級端 壁(23)和氣泡霧化噴嘴(29)組成，主燃級外壁(20)上開有主燃級進氣斜孔(22)，主燃級空 氣通過斜孔進入主燃級預(yù)混通道(34)，氣泡霧化噴嘴（29)由氣泡霧化噴嘴外壁(24)、氣泡 小管(25)、燃油噴孔(27)、主燃級進油環(huán)(40)組成，主燃級燃油通過主燃級燃油管路(31)和 主燃級進油環(huán)(40)進入氣泡霧化噴嘴（29)的噴嘴腔體（28)，霧化空氣在擴壓器（10)前引 氣，通過霧化氣管路(32)進入氣泡霧化噴嘴(29)的噴嘴腔體(28)，霧化氣和燃油在預(yù)燃級 氣泡霧化噴嘴(29)和主燃級氣泡霧化噴嘴(30)內(nèi)部形成泡狀兩相流動，泡狀流體通過燃油 噴孔(27)噴入燃燒室，氣泡由于噴嘴內(nèi)外壓力差爆炸形成高質(zhì)量主燃級油霧（18)，主燃級 油霧（18)在主燃級預(yù)混通道內(nèi)與旋流空氣快速摻混，并進行預(yù)蒸發(fā)，進入燃燒室后均勻燃 燒，降低污染排放。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，其特征在于： 所述預(yù)燃級（14)采用的旋流器的級數(shù)為n，其中5;每級旋流器采用旋流器的結(jié)構(gòu)是 軸向旋流器，或是徑向旋流器，或是切向旋流器；當(dāng)預(yù)燃級（14)的級數(shù)n = l時，旋流器直接 與級間連接段(19)連接;當(dāng)預(yù)燃級（14)的級數(shù)l〈n< 5時，各級旋流器先連接成一個整體，再 與級間連接段(19)連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，其特征在于： 所述主燃級（15)采用的旋流器的級數(shù)為n，其中5;每級旋流器采用旋流器的結(jié)構(gòu)是 軸向旋流器，或是徑向旋流器，或是切向旋流器;主燃級設(shè)計有預(yù)混預(yù)蒸發(fā)通道，實現(xiàn)預(yù)混 燃燒降低排放。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，其特征在于： 所述的主燃級（15)采用氣泡霧化噴嘴(29)，其高效和高質(zhì)量的噴霧在主燃級預(yù)混通道(34) 實現(xiàn)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)后進入燃燒室均勻燃燒，降低污染排放，氣泡霧化噴嘴噴孔直徑為〇 . 5~ 4.0mm，能有效防止噴嘴結(jié)焦。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，其特征在于： 所述的燃油噴嘴（16)供應(yīng)燃燒室所需的全部燃油，主燃級燃油占總?cè)加土康谋壤秊?0%~ 90% 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，其特征在于： 所述的燃燒室頭部（13)沿周向均勻布置，個數(shù)為10~60個，燃燒室頭部（13)的空氣量占燃 燒室總空氣量的20%~80%，其中主燃級（15)占頭部空氣量的60%~90%，預(yù)燃級（14)占 頭部空氣量的10%~40%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，其特征在于： 所述燃燒室的火焰筒外壁(8)和火焰筒內(nèi)壁(9)的冷卻方式采用氣膜冷卻、發(fā)散冷卻或復(fù)合 冷卻方式，以對壁面溫度進行控制延長火焰筒的壽命。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主燃級采用氣泡霧化噴嘴的低污染燃燒室，其特征在于： 在所述的火焰筒外壁(8)后部設(shè)置有火焰筒外壁摻混孔（11)，在所述的火焰筒內(nèi)壁(9)后部 設(shè)置有火焰筒內(nèi)壁摻混孔(12)，摻混用氣分別從火焰筒外壁摻混孔（11)和火焰筒內(nèi)壁摻混 孔(12)進入火焰筒，以控制燃燒室出口溫度分布。
【文檔編號】F23R3/30GK105823087SQ201610165191
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】張弛, 王波, 肖榮洪, 林宇震
【申請人】北京航空航天大學(xué)