阅读说明：本技术 一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒 (Flame tube of flexible combustion low-pollution combustion chamber ) 是由 张群 刘强 程祥旺 李小龙 胡凡 杨福正 曹婷婷 李程镐 于 2020-03-17 设计创作，主要内容包括：本发明提出的一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒结构,包括：供油孔、主燃油通道、环形火焰筒、出油通道、燃油喷射孔。供油孔位于火焰筒前端,供油孔与主燃油通道相连,主燃油通道与各出油通道相连,参与燃烧的部分燃油先通过供油孔进入主燃油通道,随后燃油进入各出油通道支路,燃油在各燃油通道内被高温蒸发为燃油蒸汽,再经过出油通道通过燃油喷射孔喷入火焰筒内部。通过燃油的蒸发吸热,此过程能够降低火焰筒壁面温度,并且能够大大增强燃油的雾化蒸发效果,提高燃烧效率。通过出油通道末端的多点燃油喷射参与燃烧,能够更好地组织燃烧,降低燃烧温度,减少NOx等污染物排放。(The invention provides a flame tube structure of a flexible combustion low-pollution combustion chamber, which comprises: the fuel injection device comprises a fuel supply hole, a main fuel oil channel, an annular flame tube, an oil outlet channel and a fuel oil injection hole. The fuel supply hole is located at the front end of the flame tube and connected with the main fuel oil channel, the main fuel oil channel is connected with each fuel oil outlet channel, part of fuel oil participating in combustion firstly enters the main fuel oil channel through the fuel supply hole, then the fuel oil enters each fuel oil outlet channel branch, the fuel oil is evaporated into fuel oil steam at high temperature in each fuel oil channel, and then the fuel oil is sprayed into the flame tube through the fuel oil spray holes through the fuel oil outlet channels. Through the evaporation and heat absorption of the fuel, the temperature of the wall surface of the flame tube can be reduced in the process, the atomization and evaporation effects of the fuel can be greatly enhanced, and the combustion efficiency is improved. The multi-point fuel injection at the tail end of the fuel outlet channel participates in combustion, so that combustion can be better organized, the combustion temperature is reduced, and the emission of pollutants such as NOx is reduced.)

一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒结构。

背景技术

在航空发动机燃烧室设计中，主燃烧室是发动机的“心脏”，是航空发动机的三大核心部件之一，主燃烧室性能的好坏直接决定了航空发动机的整体性能。在现代航空发动机中主要的发展趋势是低污染燃烧。随着人们对生存环境、自身健康的关注日益增加，对于航空发动机污染排放的要求日益严格，尤其是针对航空发动机的NOx排放。另外，燃烧室作为燃气轮机最重要的承热部件之一，在高温燃气的作用下，其内部的火焰筒需要承受极大的热负荷和热冲击，其工作环境极其恶劣。过高的火焰筒壁温会导致火焰筒内壁出现烧蚀、变形甚至裂纹等，将严重缩短燃烧室的使用寿命。因此，如何在一定程度内合理降低火焰筒壁面温度，确保其工作的可靠性和足够长的使用寿命，是目前燃气轮机燃烧室火焰筒设计中亟需解决的问题。

就目前而言，为了提高发动机燃烧室的燃烧性能及增加其稳定工作范围，并使燃烧室具有高效燃烧、压力损失小和良好的雾化掺混特性等的特点，其中关键一点在于如何改进燃烧室火焰筒燃烧组织结构，燃烧室的火焰筒结构和燃油雾化方式对燃油雾化、油气混合、燃烧过程具有决定性作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒结构，与现有技术相比，本方案的优点是通过对燃烧室火焰筒结构的针对性设计，进一步提高燃烧室的燃烧效率，提高燃烧室火焰筒的冷却效果，对火焰筒壁进行结构设计，通过对燃油预热和多点燃油喷射的方式，降低火焰筒壁温，降低污染物排放，提高燃烧室寿命。

技术方案

本发明的目的在于提供一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒结构。

本发明技术方案如下：

一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒结构，包括：供油孔、环形火焰筒、出油通道、燃油喷射孔。其特征在于：所述供油孔位于火焰筒前端，供油孔与主燃油通道相连，主燃油通道与各出油通道相连，参与燃烧的部分燃油先通过供油孔进入主燃油油通道，随后燃油进入各出油通道支路，通过位于出油通道尾部的燃油喷射孔喷入火焰筒内，所述供油孔、主燃油通道、出油通道均位于火焰筒壁内部。

所述供油孔截面形状为圆形，圆孔的直径为火焰筒壁厚的1/2，每个主燃油通道前端面均匀分布有两个供油孔，供油孔的轴向长度为圆孔直径的1-3倍。

所述主燃油通道整体形状和截面形状均为长方形，主燃油通道的径向高度为火焰筒壁厚的1/2-2/3，宽度为火焰筒壁厚的3-5倍，长度为火焰筒轴向长度的1/3-2/3，在主燃油通道的两侧均匀分布有出油通道每侧出油通道数为5-10个。

所述出油通道截面形状为圆形，通道中心线为直线，圆形通道直径和主燃油通道径向高度相似，通道长度为火焰筒壁厚的2-10倍，在每个出油通道的末端有燃油喷射孔，燃油喷射孔直径与出油通道直径相同，燃油通过燃油喷射孔喷入火焰筒内。

本发明具有以下有益效果：

本发明提出的一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒结构，在火焰筒壁内布置供油孔、主燃油通道和出油通道，燃油通过供油孔进入主燃油通道后，在主燃油通道内被高温蒸发为燃油蒸汽，再经过出油通道后通过燃油喷射孔喷入火焰筒内部。通过燃油的蒸发吸热，此过程能够降低火焰筒壁面温度，并且能够大大增强燃油的雾化蒸发效果，提高燃烧效率。通过出油通道末端的多点燃油喷射参与燃烧，能够更好地组织燃烧，降低燃烧温度，减少NOx等污染物排放。

附图说明

图1：一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒整体示意图

图2：一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒内部结构示意图

图中：1-火焰筒壁，2-供油孔，3-燃油喷射孔，4-主燃油通道，5-出油通道

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和图2，本发明提供了一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒结构。图1为一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒整体示意图，图2为一种柔性燃烧的低污染燃烧室火焰筒内部结构示意图。

如图2所示，燃油经过供油孔(2)进入主燃油通道(4)，再由主燃油通道(4)进入位于主燃油通道(4)两侧均匀分布的出油通道(5)，在各燃油通道内部，燃油吸收高温火焰筒壁的热量蒸发为燃油蒸汽，再通过出油通道(5)末端的燃油喷射孔(3)喷入火焰筒内部。此过程能够降低火焰筒壁面温度，并且能够大大增强燃油的雾化蒸发效果，提高燃烧效率。通过出油通道(5)末端的多点燃油喷射参与燃烧，使得燃烧分阶段进行，能够更好地组织燃烧，降低燃烧温度，减少NOx等污染物排放。