燃烧室原理与设计大作业-2012
燃烧室原理rss_xl绪论
课程特点、要求及参考书
要求
熟悉燃烧的基本物理概念 熟悉燃烧室的结构和各部件功能 掌握燃烧室的工作过程与特性
§1－4 书
课程特点、要求及参考
参考书目：
彭泽炎编《航空燃气轮机燃烧与燃烧室》 金如山编《航空燃气轮机燃烧室》 付维标编《燃烧理论基础》 侯晓春编《高性能航空燃气轮机燃烧技术》
燃烧室
学习本课程的目的与意义
我国发动机发展水平与航空发达国家的差距 我国航空发动机发展道路 振兴航空，为国防事业作贡献
本书的主要内容
燃烧的基本理论 喷嘴及喷油雾化 燃烧室的点火及火焰稳定 燃烧过程的计算及燃烧室的工作过程 加力燃烧室工作原理
课程特点、要求及参考书
特点
工程性强 涉及面广 内容丰富
绪论
引言 学习本课程的目的与意义 本书主要内容 课程特点、要求及主要参考书
涡喷发动机
涡扇发动机
一台燃气轮机由这样几个重要部件组成： 压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室及 尾喷管。 发动机是飞机的心脏，而燃烧室则是发 动机的能量供应者，其任务是把燃料的 化学能转化为热能释放出来，提高气流 总焓，使气流具有所要求的作功能力。
发动机作业
第一章1、发动机基本构造，简述。
答：汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成。
柴油机由两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。
2、何谓发动机循环（四行程柴油机)？答：发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。
要完成这个能量转换必须经过进气，把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气(或新鲜空气)压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气(或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃)；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。
即进气、压缩、作功、排气四个过程。
把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。
四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。
进气行程。
进气门开，排气门关，活塞由上止点往下止点运动，汽油与空气混合气进入气缸。
压缩行程。
进气门和排气门都关，活塞由下止点往上止点运动，气缸内汽油与空气混合气被压缩。
做功行程。
进气门和排气门都关，活塞在上止点附近时火花塞点燃可燃混合气，温度升高，推动活塞往下止点运动，并通过曲柄连杆结构和曲轴飞轮对外做功。
排气行程。
进气门关，排气门开，活塞由下止点往上止点运动，气缸内的废气由排气门排出。
3、分析柴油机、汽油机的异同点？答：相同点：（1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。
（2）都将内能转化为机械能。
（3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
（4）排气冲程排出废气相同。
不同点：（1）构造汽油机气缸顶部有火花塞柴油机气缸顶部有喷油嘴（2）点火方式汽油机压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式柴油机压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动点燃，称压燃式（3）燃料汽油吸气冲程吸进汽油和空气混合物柴油吸气冲程吸进气缸的只是空气（4）压缩比汽油机压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6柴油机压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16（5）做功汽油机做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度至，高温高压的气体推动活塞做功柴油机做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度至，高温高压的气体推动活塞做功（6）效率汽油机效率较低20％至30％柴油机效率较高30％至45％（7）用途汽油机轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具柴油机笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械4、发动机的主要性能指标？答：主要性能指标有动力性指标和经济性指标动力性指标：（1）有效转矩；发动机的曲轴飞轮组件驱动工作机械的力矩称有效转矩通常用Te表示，单位为N·m。
燃烧室工作原理
燃烧室工作原理
燃烧室是内燃机中的一个重要组成部分，其主要功能是将燃油与空气混合并燃烧产生高温高压气体，驱动活塞运动。
燃烧室通常由气缸体、活塞、气缸盖和喷油喷嘴等部件组成。
燃烧室工作原理可以分为四个基本过程：进气过程、压缩过程、燃烧过程和排气过程。
首先是进气过程。
活塞在下行过程中，通过曲轴的转动带动进气门打开，使混合气体（由燃油和空气组成）进入燃烧室。
进气门关闭后，活塞开始上行，将进气气体压缩。
接下来是压缩过程。
活塞上升时，压缩气体的体积减小，压力增加。
在这个过程中，混合气体被压缩到较小的体积，使其温度和压力升高。
然后是燃烧过程。
在活塞接近顶点位置时，喷油喷嘴向燃烧室内喷射燃油。
燃油与空气混合后点燃，形成火焰。
燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动，从而输出动力。
最后是排气过程。
当活塞接近下行过程的末尾时，排气门打开，将燃烧后的废气排出燃烧室。
然后活塞再次上行，完成一个工作循环。
总的来说，燃烧室是通过控制燃料的喷射、混合和点火，使其在高温高压状态下进行燃烧，转化为机械能。
这一过程是内燃机正常运行的基础，也是产生动力的关键。
柴油机混合气形成和燃烧
.
11
三、柴油机的有害排放物和振动噪声
CO和HC的生成机理与汽油机相同，但a>1，缝隙激冷效应
小，故其排放小。 柴油机有害排放物：NOx, PM, 且二者矛盾。 CO2 1) NOx的生成机理:
根据燃料及其混合气形成方式分为： 热力NO(Themal NO)和快速NO（Prompt NO） ➢ 热力NO产生条件：高温、富氧、滞留时间汽油机
适应高效率低排放燃烧方式的要求
.
26
二、喷射雾化和油束特性
➢ 喷雾(油束)特性取决于喷油器的结构、喷射压力和背压， 是影响混合气形成的主要因素
➢ 油束特性：用几何形状和雾化质量评价
几何形状：贯穿距离L ；贯穿率和喷雾锥角或B
贯穿率：油束射程与喷 孔出口沿喷孔轴线到达 燃烧室壁面的距离的比
核心部分液滴 密集，速度高
.
粒径分布
粒子直径/nm
15
高温：在预混合火焰温度2000~2400K范围内出现峰值； 在
扩散火焰区缺氧
实验结果
未氧化PM。
由 HC
向碳烟
的转换
T>2400K时：PM
率
计算结果
C原子不易凝聚；
已形成的碳烟氧化。
急速加热到1700K以上 时，聚乙炔及碳蒸汽成 为中间产物而生成碳烟
➢危害：致癌物；大气可见度
喷射压力与供油压力有关; 但非线性关系，不可控。
.
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直列泵
VE型分配泵： 一个柱塞，与固定
在一起的端面凸轮 盘一同旋转
调速手柄
调速套筒 飞锤 燃油入口
停车 调速弹簧 手柄
流回油箱
溢流节流孔
张力杠杆 断油阀
供油量控制：通过驾驶 调 压 阀 员/调速器调节油量控制
燃烧室的基本原理及结构
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燃气收集器
❖在分管型和环管型燃烧室中，需要用燃 气收集器（又称燃气过渡段）把火焰简 出口的圆形截面过渡并转变为透平喷嘴 前的扇形截面。
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燃气收集器 ❖为了提高燃气收集器的工作可靠性，在
型面变化剧烈的地方，可以局部地开启
一些冷却小孔，使壁面获得冷却保护，
并适当减弱一些这个部位的刚度，以消 除一部分内应力。
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燃烧室的结构和型式
3、火焰筒
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燃烧室的结构和型式
4、旋流器
旋流器位于火焰筒的头部，大多为环状围绕燃料喷 嘴安装，可多个使用，也可以多个并列或同心组合应用， 以改善燃烧过程或缩短火焰长度。旋流器可使一次空气 沿火焰筒内壁作螺旋状的旋转运动，有的旋流器能把一 部分空气射入雾化油锥内，可以减少积炭。
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燃烧过程和气流的组织
❖燃烧室中气流流动过程的组织 ❖燃烧区中燃料浓度场的组织 ❖燃烧区中可燃混合物的形成与
燃烧
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燃烧室中气流流动过程的组织
❖燃烧区中气流流动过程的组织 ❖混合区中二次掺冷空气与高温燃
气掺混过程的组织 ❖火焰筒壁冷却过程的组织
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对燃烧室的基本要求
❖ 点火可靠,燃烧稳定
▪ 在各种工况，包括工况急剧变化的过程（过渡过 程）, 燃烧室应保证稳定燃烧，即不熄火，无燃 烧脉动。
空气过量系数α：燃烧时实际空气量 L与理论上需要的空气量L0的比值， 即α＝L／L0。
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对燃烧室的基本要求
❖ 燃烧完全
北航航空发动机原理大作业
北航航空发动机原理大作业航空发动机是飞机最核心的部件之一，它负责提供动力以便飞机能够在空中顺利飞行。
北航航空发动机原理大作业旨在深入研究航空发动机的工作原理，包括结构、工作循环、燃烧过程以及相关技术等方面。
本文将围绕这些内容进行详细的阐述。
航空发动机的结构一般包括压缩机、燃烧室、涡轮和喷管等组成部分。
首先，压缩机负责将来自外界的空气加压，使其增加密度，为燃烧提供充足的氧气。
然后，在燃烧室中燃烧燃料与氧气的混合物，产生高温高压的燃气。
接着，燃气驱动涡轮旋转，通过轴向流动推动涡轮转子。
最后，高速的喷气流通过喷管喷出，产生向后的推力，推动飞机向前飞行。
航空发动机的工作循环一般采用布雷顿循环。
该循环由四个过程组成：进气、压缩、燃烧和排气。
在进气过程中，空气被压缩机压缩，增加了密度和温度。
接着，燃料被喷射到燃烧室中，与压缩空气混合燃烧，释放出大量的热能。
然后，燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮旋转，将一部分动能转化为机械功，用于驱动压缩机和其他系统工作。
最后，燃烧产物通过喷口排出，形成喷气流，产生推力。
航空发动机的燃烧过程是发动机组成中较为重要的一个环节。
燃烧室是燃烧过程的主要场所，其中燃料与空气发生充分混合和燃烧。
燃烧的质量和稳定性直接关系到发动机的性能和效率。
为了实现燃烧的充分，燃烧室通常具有特殊的结构设计，如喷嘴、涡流室和火花塞等。
喷嘴的作用是将燃料细小雾化，并与空气充分混合，以促进燃烧。
涡流室则通过旋转气流的方式，使燃料和氧气更好地混合，并提高燃烧效率。
火花塞则在适当的时间点产生火花，引燃燃料，使燃烧开始。
航空发动机还涉及到多种相关技术。
例如，超音速进气技术可以通过进气道中的激波冷却进气空气并提高压力，提高发动机的性能。
燃烧室冷却技术可以通过将冷却剂喷射到燃烧室壁面，降低燃烧室温度，延长发动机寿命。
另外，航空发动机还涉及到调节和控制系统，如油门控制、温度控制和故障监测等，以确保发动机的正常运行和安全性。
《内燃机构造与原理》练习与思考-参考答案(大连海事大学出版社)
《内燃机构造与原理》练习与思考-部分参考答案教 材：内燃机构造与原理 全国交通运输职业教育教学指导委员会规划教材主 编：刘善平出 版 社：大连海事大学出版社出版时间：2013 年 8月书 号：ISBN 9787563228766第一章 内燃机基本知识一、填空题1．热力发动机按燃料燃烧的位置可分为外燃机和 内燃机 两种。
2．内燃机根据其热能转换为机械能的机构的型式及其运动方式主要构件的，可分为 往复活塞式和回转式两大类。
3．四冲程发动机的工作循环包括四个活塞冲程，即进气行程、压缩行程、做功行程和 排气行程。
4．二冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转 1 周，进、排气门各开启 1 次，活塞 在气缸内由下止点向上止点运行时，完成扫气—压缩冲程，由上止点向下止点运行时，完成 做功—扫气行程。
5．四冲程汽油机与四冲程柴油机着火方式不同。
汽油机利用电火花在压缩冲程末期点 燃可燃混合气属于点燃式， 柴油机则是通过喷油器将高压燃油在压缩冲程末期喷入缸内高温 高压的空气中，自行着火燃烧属于 压燃式。
6．内燃机的动力性指标包括有效转矩、平均有效压力、转速 和有效功率等。
7．内燃机的经济性指标主要是指有效热效率和有效燃油消耗率。
8．内燃机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩；内燃机在单位时间内输出的有效功称为 有效功率；内燃机实际循环的有效功与所消耗的燃料热量的比值称为有效热效率；内燃机每 输出 1 KW﹒h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率；内燃机在标定工况下，单位 内燃机排量所输出的有效功率称为升功率。
二、判断题（正确打√、错误打×）1．往复式内燃机的活塞从上止点运动到下止点，其顶面所扫过的气缸容积称为气缸总 容积。
（×） 2．一般往复式内燃机在进气冲程中，进气门在活塞到达上止点就立即开启；活塞越过 下止点后立即关闭。
3．在进气行程中，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物。
火箭大作业第二组
火箭推进原理综合设计——第二组一、课程设计的背景（一）题目设计一种可以多次启动的空间用液氧/煤油火箭发动机，采用分级燃烧循环，可变推力范围10—25kN ，燃烧室压强10MPa ，喷管面积比100。
（二）内容要求1）计算确定推进剂流量、混合比、燃烧室产物组成及性能参数；给出推力室概要型面设计；分析传热与冷却参数。
2）简要设计喷注器结构。
3）选择涡轮泵构型，确定预燃室推进剂流量、混合比及产物组成及性能参数；确定涡轮泵转速，泵压头及效率。
（三）形式要求1）每个人有对应的分工负责内容，组内充分讨论和沟通；各组之间可以沟通，但不能雷同。
2）设计报告中应有计算公式和参数（用Mathtype ），结构与构型的简图；采用WORD 格式，有目录，标题，图题和表题。
二、设计的步骤（一）变推力的实现途径和方案的选择根据火箭发动机的推力公式：2232()F mv p p A =+-2v =将出口速度232()F p p A =-若表示成喉部面积的形式为：232()t F A p p p A =-在设计推力下，有：23p p =。
上式表明了影响推力的因素及推力随这些因素变化产生的影响。
推力大小与燃烧室压力1p 、比热比k 、压比12/p p 、质量流量m和喉部面积t A 等因素有关。
比热比k 、压比12/p p 对推力大小影响较弱，且调节困难，难以投入实际工程应用。
推力与燃烧室压强1p 、喉部面积t A 或推进剂质量流量m呈正比关系。
流量的变化会引起燃烧室压力和推力几乎线性的变化；在燃烧室压力保持不变时，调解喉部面积也可以实现推力调解。
所以，从理论上讲，对于液体火箭发动机，调节推进剂流量或改变喉部面积能够实现推力大小调节。
实际工程中，推进剂质量流量调节是目前变推力液体火箭发动机的主要途径。
我们也选择控制流量来实现变推力。
（二）推力室的设计1、利用面积比和燃烧室的压强求出口处的压强由面积比和压强比之间的关系式可以得到：1111()(2t x k x A p k A p -+=1）式 通过观察上述式子可以发现现在已知面积比、燃烧室压强，而且x p 与k 之间存在一定的关系（利用热力学软件，只要给定x p 就能够得到k ）。
燃烧室的基本原理及结构
二次空气
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燃烧区中气流流动过程的组织
3、“火焰稳定器” — 旋流器
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燃烧区中气流流动过程的组织
4、经火焰筒上孔、缝的气流流动
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燃烧区中气流流动过程的组织
4、经火焰筒上孔、缝的气流流动
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燃烧室的结构和型式
3、火焰筒
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燃烧室的结构和型式
4、旋流器
旋流器位于火焰筒的头部，大多为环状围绕燃料喷嘴 安装，可多个使用，也可以多个并列或同心组合应用， 以改善燃烧过程或缩短火焰长度。旋流器可使一次空气 沿火焰筒内壁作螺旋状的旋转运动，有的旋流器能把一 部分空气射入雾化油锥内，可以减少积炭。
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燃烧室的结构和型式
2、扩压器
扩压器是由燃烧室内、外壳和火焰街头 部构成的一个扩压通道，用它来降低速度， 提高压力，保证燃烧的顺利进行和减少压力 损失ρ通常，在扩压器中需把压气机的出口 流速降低3～5倍。
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燃烧室的结构和型式
2、扩压器
扩压器是由燃烧室内、外壳和火焰街头
部构成的一个扩压通道，用它来降低速度， 提高压力，保证燃烧的顺利进行和减少压力 损失ρ通常，在扩压器中需把压气机的出口 流速降低3～5倍。
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点火装置
电站燃气轮机常用的点火器
（1）电火花塞点火器
利用电极高压放电或半导 体表面放电，点燃燃料空气混 合物。
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点火装置
电站燃气轮机常用的点火器
燃烧室原理
燃烧室原理
燃烧室是发动机的关键部件之一，主要用于将燃料和氧气混合并进行燃烧，产生高温高压气体，驱动发动机的输出。
燃烧室的工作原理可以简述为以下几个步骤。
首先，燃料和氧气会在燃烧室内被充分混合。
燃料一般为液态或气态，通过喷射装置进入燃烧室中。
氧气则是通过进气系统从大气中吸入，与燃料混合形成可燃气体。
燃烧室通常设计为容积较小、高压且密封性良好的空间，以确保混合气体的充分统一性。
其次，混合气体在燃烧室内点燃。
点燃方式可以通过火花塞或者压缩加热自燃等方式实现。
一旦混合气体点燃，燃料的化学能被释放出来，产生大量的热能。
此时燃烧室内的温度和压力会快速升高。
然后，燃烧室内的高温高压气体开始膨胀。
热能的释放使得气体温度升高，气体的压力也随之增大。
这种高温高压气体会通过燃烧室的出口进入涡轮或者活塞，驱动发动机的运转。
不同类型的发动机会采用不同的方式来转化燃烧室内气体的能量，例如涡轮增压器-涡轮机组或者活塞推动机构等。
最后，燃烧室内的燃料燃烧剩余物会通过废气排放系统排出。
一般情况下，发动机会通过废气管将废气排放到大气中，同时可根据需要进行氮氧化物和颗粒物的净化处理，以达到环境要求。
总结来说，燃烧室的原理可以概括为混合气体充分燃烧，释放出大量热能，驱动发动机运转，并排放废气。
燃烧室的设计和工作效率直接关系到发动机的性能和效率，因此，对燃烧室进行优化设计是提高发动机性能的重要手段之一。
(整理)西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第5章燃烧室
第五章燃烧室2.环形燃烧室的四种基本类型是什么？（1）带单独头部的环形燃烧室。
为了便于在火焰筒头部组织燃烧，把环形火焰筒头部做成若干个类似环管燃烧室火焰筒的头部结构，在这些单独的头部后面再转换成环形的掺混区。
例如WJ6、JT9D发动机的燃烧室。
（2）全环形燃烧室。
全环形燃烧室的火焰筒由内、外壁和环形头部构成。
若干个燃油喷嘴在火焰筒头部沿周向均匀分布。
采用2~4个点火器。
例如F119、RB211、Aл-31φ发动机的燃烧室。
（3）折流式环形燃烧室。
折流式环形燃烧室的火焰筒由内、外壁组成。
例如WP11发动机的燃烧室。
（4）回流式环形燃烧室。
回流式环形燃烧室的火焰筒由内、外壁和环形圆顶组成。
例如JT15D发动机的燃烧室。
4.简述火焰筒的组成及各部分的功能。
火焰筒由涡流器和火焰筒筒体组成。
涡流器在火焰筒的前端，其功能是形成火焰筒头部的回流区，降低气流速度，在火焰筒头部形成稳定的火源，保证燃烧室稳定工作。
火焰筒筒体按其功能分为三段，即头部、筒体和燃气导管。
火焰筒头部的功能是加速混合气的形成，保持稳定的火源，需要局部略微富油，故只有一小部分空气从头部进入。
火焰筒筒体（中段）是主燃烧区，其功能是加快油气混合气的燃烧过程，保证完全燃烧。
燃气导管的作用是降低高温燃气的温度，使涡轮能够承受，并且形成均匀的温度场。
6.环管燃烧室在结构上是如何保证火焰筒在工作时不会引起附加载荷的？环管燃烧室内、外壳前后有安装边分别与压气机和涡轮部件连接。
火焰筒前端径向支承在燃油喷嘴上、后部燃气导管呈扇形，用安装边和螺栓固定在涡轮导向器上，火焰筒受热后可以轴向自由膨胀，因此不会引起附加载荷。
8.燃油喷嘴的功能是什么？主要有哪几种类型？燃油喷嘴的功能是将燃油雾化，加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。
类型：离心喷嘴、气动喷嘴、蒸发喷嘴和甩油盘式喷嘴等。
汽车发动机原理作业指导书
汽车发动机原理作业指导书1. 概述汽车发动机是汽车运行的核心部件之一，负责将燃料转化为机械能驱动车辆行驶。
本作业指导书旨在帮助学生全面理解汽车发动机的原理和工作方式，为汽车维修和性能优化提供基础知识支持。
2. 发动机种类2.1 内燃发动机内燃发动机是目前大多数汽车采用的发动机类型，根据燃料点火方式的不同，可分为汽油发动机和柴油发动机。
学生需了解两种发动机的区别和特点，并能描述其工作原理。
2.2 四冲程发动机四冲程发动机通过四个冲程（进气、压缩、燃烧和排气）的循环来完成燃料的燃烧和驱动汽车运行。
学生需掌握四冲程发动机的工作流程，包括气门控制、活塞运动和点火顺序等。
2.3 其他类型发动机此处列出其他类型的发动机，如Wankel发动机、电动机等，并简要介绍其工作原理和应用领域。
3. 发动机组成3.1 缸体和缸盖缸体和缸盖是发动机的主要组成部分，承载发动机内部零件，形成燃烧室和冷却系统。
学生需了解缸体和缸盖的材料、制造工艺和主要功能。
3.2 活塞和连杆活塞和连杆是发动机的运动部件，负责将燃烧后的气体能量转化为机械能。
学生需理解活塞和连杆的工作原理、结构特点和相互作用关系。
3.3 曲轴和凸轮轴曲轴和凸轮轴是发动机的控制部件，用于控制气阀和燃油喷射系统的工作。
学生需熟悉曲轴和凸轮轴的结构、工作方式以及其与活塞和连杆的配合关系。
3.4 燃油系统和点火系统燃油系统负责供应燃料，并将其喷入燃烧室，点火系统负责点燃燃料空气混合物。
学生需了解燃油系统和点火系统的原理、主要组成部分和工作流程。
3.5 冷却系统冷却系统用于降低发动机温度，保持其正常工作温度区间。
学生需熟悉冷却系统的组成部分、冷却剂的循环方式和冷却效果的影响因素。
4. 故障诊断与维修汽车发动机在使用过程中可能会出现各种故障，学生需了解常见的故障类型和诊断方法，并具备基本的故障排除和维修能力。
5. 性能优化和环保技术学生可进一步了解发动机性能优化和环保技术的发展方向，如节能减排技术、增压技术和混合动力技术等。
燃烧室的基本原理及结构
物理化学过程。
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对燃烧室的基本要求
点火可靠,燃烧稳定
要求启动时能迅速、可靠地点火燃烧， 并在整个启动、升温过程中不出现熄火、 超温和火焰过长等现象。未装点火器的 火焰筒，也能借助联焰管迅速、可靠地 联焰，保证启动百分之百的成功。点火 可靠，燃烧稳定，不发生大幅度脉动。
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对燃烧室的基本要求
压力损失小
工质流过燃烧室时，由于扩压、摩擦、 分流、掺混、倒流、热交换等，气体 的总压必然下降。流体阻力的大小与 燃烧室的结构和加热程度有关。
燃烧室的压力损失系数
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对燃烧室的基本要求
燃烧室出口温度场符合透平要求
温度沿叶片高度的分布，应能保证在最 小的叶片重量下，与应力沿叶片高度分 布相适应。
一次空气 ≈ 25% 压气机送来的空气 冷却空气
二次空气
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燃烧区中气流流动过程的组织
3、“火焰稳定器” — 旋流器
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燃烧区中气流流动过程的组织
4、经火焰筒上孔、缝的气流流动
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燃烧区中气流流动过程的组织
4、经火焰筒上孔、缝的气流流动
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火焰波峰所占的空间范围，即所谓第二区段。 在这里，燃料与空气的混合物在火焰波峰范围 内发生化学反应作用而逐渐完成燃烧过程。这 时，燃料的浓度迅速下降，而燃料和空气混合 物的温度将逐渐升高到最高值。这个区段又称 为燃烧反应区。
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发动机原理课程大作业
发动机原理课程作业题目：曲柄连杆机构的运动分析姓名班级：学号：一、前言（绪论）1.1曲柄连杆机构的作用曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
在作功冲程，它将燃料燃烧产生的热能活塞往复运动、曲轴旋转运动而转变为机械能，对外输出动力；在其他冲程，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动，为下一次作功创造条件。
1.2曲柄连杆机构的组成曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。
机体组是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。
因此，机体必须要有足够的强度和刚度。
其主要部分为气缸体，它是发动机各个机构和系统的装配基体，是发动机中最重要的一个部件。
气缸体有水冷式缸体和风冷式气缸体。
水冷式气缸体一般与上曲轴箱铸成一体。
气缸体有直列、V形和水平对置三种形式，在汽车上常用直列和V形两种。
为了材料上的经济性，广泛采用缸体内镶入气缸套来形成气缸工作表面。
这样，缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长气缸使用寿命，而缸体可用价格较低的普通铸铁或铝合金材料制造。
活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成。
活塞呈圆柱形，上面装有活塞环，借以在活塞往复运动时密闭气缸。
上面的几道活塞环称为气环，用来封闭气缸，防止气缸内的气体漏泄，下面的环称为油环，用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下，防止润滑油窜入气缸。
活塞销呈圆筒形，它穿入活塞上的销孔和连杆小头中，将活塞和连杆联接起来。
连杆大头端分成两半，由连杆螺钉联接起来，它与曲轴的曲柄销相连。
连杆工作时，连杆小头端随活塞作往复运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。
曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成，它一般采用优质中碳钢或中碳合金钢等强度、冲击韧性和耐磨性较好的材料模锻而成。
发动机原理课后习题答案
发动机原理课后习题答案1. 什么是点火燃烧室？答：点火燃烧室是发动机中供混合气体燃烧的空间。
它通常位于发动机的缸体内部，与活塞、气门和燃油喷射器等部件相连。
点火燃烧室的大小和形状可以影响燃烧效率和发动机性能。
2. 发动机如何进行循环冷却？答：发动机进行循环冷却的主要方式是通过发动机冷却液的流动来实现的。
首先，水泵将冷却液从发动机底部吸入，然后将其压入发动机中的散热器。
在散热器中，冷却液被暴露在空气中，从而降低其温度。
最后，冷却液被压回发动机中进行循环冷却。
3. 燃烧室内的燃烧过程如何？答：在燃烧室内，混合气体被点燃并燃烧。
当燃烧开始时，燃烧产生的高温和高压使热膨胀气体向外推动活塞。
在活塞向下移动的过程中，燃烧气体随之膨胀，推动活塞继续向下运动。
当气体的压力和温度达到最大值时，活塞到达下止点，开始向上行进。
4. 发动机可能存在的故障有哪些？答：发动机可能存在多种故障，包括但不限于：•点火问题，例如火花塞磨损或点火电路故障•燃油问题，例如燃油泵损坏或油路堵塞•发动机冷却问题，例如散热器阻塞或水泵失效•润滑问题，例如机油泵故障或油路堵塞5. 发动机的工作原理是什么？答：发动机的工作原理可以简单概括为供气、点火、燃烧、排气等环节的不断循环。
当混合气体进入点火燃烧室时，燃烧开始，推动活塞移动。
当活塞到达下止点时，活塞开始向上移动并排气。
这个过程不断重复，直到发动机停止工作。
发动机是汽车工作的核心部件，其原理和性能的理解对修理和维护汽车具有很大的帮助。
在一定程度上，掌握发动机原理课后习题答案能够帮助我们更好地理解发动机原理及其工作方式，并对发动机进行更加准确和有针对性的维护和保养。
燃烧学作业
1、 湍流火焰传播速度在层流火焰中，其传播速度只与混合物的热力学和化学性质有关，而湍流火焰的传播速度不仅与混合物的性质有关，而且还与气流的流动特性有关。
以火焰为参考系， 我们可以这样定义湍流火焰传播速度S t ，即未燃气体沿火焰面法线方向进入未燃混合气区域的速度。
由于高温反应区的瞬态位置在不断脉动，因此我么在计算中用其平均值为火焰面位置。
要想直接测量接近湍流火焰的某个点上的未燃气体流速是非常困难的，因此比较实用的方是通过测量反应物流速来确定火焰速度。
这样，湍流火焰速度就可以表示为S t =um A ρ 其中，m 是反应物的质量流量，u ρ是未燃气体密度，A 是时间平滑后的火焰面积。
2、 表面燃烧理论和容积燃烧理论的特点表面燃烧理论：认为燃烧化学反应本身的速度非常高，燃烧化学反应只是在薄薄的一层火焰封面内进行。
湍流火焰是由湍流引起的变性层流火焰。
容积燃烧理论：容积燃烧理论认为，在大尺度强湍流下燃烧的微团中，并不存在把未燃气体和已燃气体或燃烧产物截然分开的正常火焰锋面。
燃烧反应不仅仅发生在火焰锋面厚度之内，在每个湍动的微团内部，在进行着不同成分和温度的物质迅速混合的同时，也在进行着快慢程度不同的反应。
有的微团达到了着火条件就整体燃烧，而另外未达到着火条件的微团，在其脉动的过程中，或者在已燃部分的影响下达到着火条件而燃烧，或者消失而与其他部分混合形成新的微团。
容积燃烧理论还假定，不仅各位微团的脉动速度不同，而且同一微团内的各个部分，其脉动速度也有差异。
因此各部分的位移也不相同，火焰也就不能保持连续的、很薄的火焰前沿面。
每当未燃的微团进入高温产物，或者其某些部分发生燃烧时，就会迅速和其他部分混合。
每隔一定的平均周期，不同的气团就会因相互渗透混合而形成新的气体微团。
3、 简述一种同时考虑大尺度湍流和小尺度湍流的弱湍流火焰的理论复合层流前沿理论，又称为皱褶火焰表面理论。
此理论是在层流火焰传播理论的基础上发展起来的，即应用了火焰前沿的概念，并认为在湍流工况中燃烧速度之所以会增大是由于在气流脉动的作用下使得火焰前沿表面产生弯曲，因此燃烧表面F t 增加，在每个可燃物微团外表面上，燃烧速度和层流火焰法线传播速度u H 相同，因此湍流燃烧速度比层流燃烧速度的增大倍数等于因气流脉动使火焰前沿表面积增大的倍数，即，u T /u H =F T /F L4、 湍流扩散火焰稳定的方法及基本原理A. 利用钝体稳定火焰钝体即不良流线体，当高速气流流过钝体时，由于气体的粘性，将钝体后面的静止气体带向下游，从而降低了钝体后面的气体静压。
燃烧室的基本原理及结构共143页
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
燃烧室设计
• 4 对燃烧室而言，重要的零部件如旋流器，冷却 和掺混机构，喷嘴等对燃烧室意义颇大，在设计 中应该重视； • 5燃烧室试验是燃烧室设计不可或缺的一部分内容， 燃烧室的设计定型主要是依靠试验手段获得的。 必须通过大量的试验，对初步设计内容做不断的 修改，才可能得到性能良好的燃烧室； • 6 现代燃气轮机的不断发展离不开先进的燃烧技 术，但是目前燃烧理论还很不成熟，对燃烧室设 计而言是个很大的障碍。
d1 D
f
0 . 4 ~ 0 . 425 ;
旋流器内径和外径之比为0.7；
旋流器叶片火焰管入口直径
旋流器叶片数n=8;
ds D
f
0 . 36 ~ 0 . 4
2
180 旋流器叶片喉部宽度 b d 1 sin n D 2 d 2 As 旋流器通流面积 4
ห้องสมุดไป่ตู้
360 cos n
研 究 背 景
现代燃气轮机 技术相对独立 的一个领域
燃烧室是燃气轮 机三大部件之一
燃烧室两种功能
• 由压气机流出的一 部分气体和燃料混 合进行燃烧，为整 个燃气轮机供应能 量；
另一部分压缩空气 与燃烧后的高温燃气 进行掺混，使其温度 降低至涡轮叶片能够 承受的燃气温度
• 燃烧室设计要求： • 1 工作可靠性要求：点火 效率 寿命 强度 温 度场 • 2 经济性能要求：燃烧完全 流阻小 • 3 维护保养方面要求：便于维修 拆装
•
8 燃烧室低污染排放内容的研究
NOx的产生机理 针对性的防污措施 a.改进燃烧管理，如采用高空燃比燃烧，选用含氮量少的 燃料，空气预热适中，烟气循环，喷水等 b.采用新的燃烧技术和装置，如浓淡燃烧，二级或者多级 燃烧，分割火焰燃烧，预混预蒸发燃烧，变几何燃烧装 置，催化燃烧室等。
燃烧室思考和练习题 答案2
燃烧室及污染排放思考和练习题（1）航空燃气轮机燃烧室的功用是什么？答：燃烧室的功用是把燃料中的化学能经过燃烧释放出来，转变为热能，直接加到发动机的空气当中，使其作功能力提高。
（加工压缩后的高压气流进入燃烧室，在燃烧室中进行充分有效地燃烧，燃烧后的高温高压燃气驱动涡轮提供压缩系统所需要的功，除此之外，剩余的高温高压燃气一部分通过喷管排出，产生推进力，推动飞行器前进，另一部分通过动力涡轮，做机械传动，带动螺旋桨或风扇，产生推力和升力。
）（2）航空燃气轮机燃烧室采取何种技术措施来满足发动机对燃烧室的性能要求？答：1.扩压降速：燃烧室进口气流马赫数在0.2到0.35之间，如果采用一定措施保证火焰稳定，在如今加温比2左右的情况下，加热损失将高达3-12%，从循环来看，大大降低了作功能力，所以需要降低燃烧区速度，可大幅度降低加热损失。
加热损失：*2***2dP kMa dT P T=-2.燃油雾化（压力，空气，甩油盘，蒸发管）3.低速区或回流区稳定火焰（旋流器）4.空气分股：流速考虑，设置背风挡板，使高速气流绕流，从而保证火焰稳定；可燃性考虑，航空燃油的化学恰当油气比为0.0676，而燃烧室中设计油气比范围为0.015-0.033，转换为当量比为0.22-0.49.分股空气一部分进入燃烧区，一部分进入掺混降温区（3）为什么早期的燃烧室体积和长度都比现在燃烧室大？p224答：早期的燃烧室容热强度(单位工作压力、单位燃烧室容积下，每小时燃烧的燃油所放出的热量)小，所以体积和长度大。
（燃烧室长度 Lc：所有的燃烧室都必须足够长到能容纳一个低速火焰稳定区和一个高速混合区，以降低出口温度分布。
燃烧室长度与火焰头部的比例 (Lc/Hd) 随着燃烧室技术的发展不断降低。
）答：①早期的燃烧室在起飞状态，压气机燃烧室进口空气压力低，温度低，在同样的参考速度下，燃烧室的参考截面大。
②早期的燃烧室喷嘴多为离心喷嘴与一个涡流器的组合方式，混合差，燃烧强度低。
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燃烧室原理与设计大作业
1、要求：
1)根据给定的流动和结构参数设计燃烧室，包括燃烧室内外环道、火焰筒、涡流器和气动雾化喷嘴
的主要结构参数，流量分配等的设计，并利用经验公式初步预测流动和燃烧性能。
2)利用商用计算软件或其余计算工具，完成燃烧室流场计算，获得流量分配和流动性能，并据此提
出改进初步设计的方向。
3)设计中如有些参数无法确定，可查阅相关资料，根据典型参数假设一个相对合理的值。
4)作业1~2人一组，自由组合，分成两块内容：一是总体设计，二是涡流器和喷嘴设计。
包括结构、流量分配、冷却、供油系统、点火系统等的设计。
5)作业最后以报告形式上交.
2、作业时间
考试前交，考试安排在6月底左右。
3、参考资料
1) 何小民等航空燃气轮机燃烧和燃烧室
2) 金如山等航空燃气轮机燃烧室
3) 航空发动机设计手册燃烧室分册
4) Lefebvre Gas Turbine Combustion
设计参数
1、w a3=54.7，T3=660K，P3=1.9MPa，α=3.41，D B=622mm
2、w a3=51.4，T3=660K，P3=2MPa，α=3.33，D B=622mm
3、w a3=54.5，T3=720K，P3=2.42MPa，α=3.49，D B=682mm
4、w a3=54，T3=727K，P3=2.5MPa，α=2.88，D B=610mm
5、w a3=60，T3=766K，P3=3MPa，α=2.72，D B=623mm
6、w a3=70，T3=715K，P3=2.32MPa，α=2.21，D B=670mm
7、w a3=42，T3=696K，P3=2.14MPa，α=2.65，D B=580mm
8、w a3=86，T3=720K，P3=2.42MPa，α=3.33，D B=846mm
9、w a3=70，T3=740K，P3=2.45MPa，α=2.3，D B=610mm
10、w a3=68，T3=770K，P3=2.8MPa，α=1.9，D B=610mm
11、w a3=72，T3=900K，P3=3.2MPa，α=1.5，D B=620mm
12、w a3=61，T3=850K，P3=3.0MPa，α=1.7，D B=580mm
13、w a3=48，T3=820K，P3=3.0MPa，α=2.03，D B=609mm
14、w a3=36，T3=810K，P3=2.6MPa，α=2.53，D B=560mm
15、w a3=46，T3=740K，P3=2.7MPa，α=2.58，D B=590mm
16、w a3=52，T3=830K，P3=2.9MPa，α=2.2，D B=610mm
17、w a3=66，T3=730K，P3=2.6MPa，α=2.4，D B=640mm
18、w a3=62，T3=770K，P3=2.9MPa，α=2.0，D B=610mm。