发动机原理第二章6节

?b
?
燃烧室出口总压 燃烧室进口总压
– 影响因素
? 主要因素：进气速度↑→总压恢复系数↓ ? 次要因素：燃烧室温升↑→总压恢复系数↓
2020年4月10日
30
四、性能参数及特性
? 油气比
f ? 燃油质量流量 ? qmf 空气质量流量 qma
2020年4月10日
31
四、性能参数及特性
? 余气系数
??
19
三、工作过程及主要零组件
1、气流扩压减速
F100 突扩式扩压器
2020年4月10日
20
三、工作过程及主要零组件
2、喷油雾化
– 为使燃油在非常短的时间内与气流充分掺混， 达到完全燃烧，靠燃油喷嘴喷入雾状燃油，扩 大燃料与周围气体的接触面，加快蒸发、汽化， 形成混气，以利于完全燃烧。
2020年4月10日
实际空气量
? qma ? 1
使燃油完全燃烧所需空气量 qmf l0 fl0
– l0 — 1公斤航空煤油完全燃烧所需理论空气量， l0 =14.7kg/s
2020年4月10日
23
三、工作过程及主要零组件
5、燃烧： ? 分区燃烧室：主燃区、补燃区（中间区）、
掺混冷却区
2020年4月10日
24
三、工作过程及主要零组件
5、燃烧： ? 分不同部位、不同量进气
2020年4月10日
25
三、工作过程及主要零组件
6、掺混冷却
? 约40% 气流由火焰筒上的微细小孔或缝隙进入， 在火焰筒壁形成气膜，保护火焰筒。
? 环境特点
– 进口气流速度高（ 120-180m/s ）； – 工作温度高（核心温度 2500K ）； – 出口气流温度受涡轮叶片的耐热限制，不能过
高；
2020年4月10日
4
一、功能、环境特点及基本要求
? 基本要求：
– 稳定燃烧； – 可靠工作； – 为涡轮提供合理的温度条件；
2020年4月10日
2020年4月10日
13
二、燃烧室结构形式
? 联管式燃烧室
– 有多个单独火焰筒， 共用内、外环形机匣 – 联焰管传播火焰
2020年4月10日
14
二、燃烧室结构形式
? 联管式燃烧室 ? 优点：
– 减轻重量和减小迎风面 – 单独火焰筒便于调试 – 拆换方便
? 缺点：
– 出口温度场周向 不均匀
2020年4月10日
21
三、工作过程及主要零组件
3.点火 ? 一般利用外电源，使高压火花塞打火。 ? 一般有两个点火器。
2020年4月10日
22
三、工作过程及主要零组件
4、形成燃烧回流区 ? 气流经火焰筒头部的扰流器，形成一股旋
转气流，在火焰筒的中心造成低压区，下 游一部分气流逆流补充，形成回流。 ? 形成稳定的点火源 ? 使燃油破膜、雾化、掺混
15
二、燃烧室结构形式
? 环形燃烧室
– 由4个同心的圆筒组成， 火焰筒为环形
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2020年4月10日
16
二、燃烧室结构形式
? 优点：
– 与压气机、涡轮的环形通道
气动配合好，减少流动损失
– 出口温度场均匀
– 重量轻、迎风面小
? 缺点：
– 喷油与进气不易配合
– 调试需大型气源
– 装拆维护较困难
2020年4月10日
17
三、工作过程及主要零组件
燃烧室工作过程简介 ? 1、气流扩压减速 ? 2、喷油雾化 ? 3、点火 ? 4、形成燃烧回流区 ? 5、燃烧 ? 6、掺混冷却
2020年4月10日
18
三、工作过程及主要零组件
1、气流扩压减速 ? 压气机出口气流速度 120~180m/s ?
30~45m/s
2020年4月10日
2020年4月10日
7
一、功能、环境特点及基本要求
? （2）如何保证自身可靠工作？
– 将火焰燃烧区域置于火焰筒内部； – 燃烧室的所有金属部分不跟核心燃烧区直接接
触； – 分区燃烧、掺混冷却；
2020年4月10日
8
一、功能、环境特点及基本要求
? （3）如何保证涡轮的安全工作温度？
– 周向如何分布？ – 径向如何分布？
2020年4月10日
9
一、功能、环境特点及基本要求
? （3）如何保证涡轮的安全工作温度？
– 周向尽可能分布均匀 – 径向燃气温度最高值一般要求在涡轮叶片上 1/3
处，并非越均匀越好
? 叶尖较薄，容易烧坏 ? 叶根应力大，温度不能过高
2020年4月10日
10
二、燃烧室结构形式
? 基本类型
– 单管燃烧室 – 联管燃烧室 – 环形燃烧室
5
一、功能、环境特点及基本要求
? （1）如何保证稳定燃烧？
– 有一句成语：“风助火势，火借风威” – 是否“风”越大，火势越旺呢？ – 生活经验表明，并非如此。
2020年4月10日
6
一、功能、环境特点及基本要求
? （1）如何保证稳定燃烧？
– 基本条件：气流速度 =火焰传播速度 – 进口气流速度高（ 120-180m/s ）； – 火焰传播速度（不大于 50m/s ）
? 约20% 气流从后部进入，掺混降温、到达出口温 度场分布要求。
2020年4月10日
26
三、工作过程及主要零组件
? 火焰筒壁的冷却
2020年4月10日
27
三、工作过程及主要零组件
? 火焰筒壁的冷却
2020年4月10日
28
四、性能参数及特性
?
燃烧效率：
?b
?
实际放热量 完全燃烧放热量
?
qmg h3*g ? qma h2*a qmf H u
第二章 发动机部件工作原理
第二章 发动机部件工作原理
? 第一节 气动热力基础 ? 第二节 进气道 ? 第三节 尾喷管 ? 第四节 压气机 ? 第五节 涡轮 ? 第六节 燃烧室
2020年4月10日
2
第六节 燃烧室
2020年4月10日
3
一、功能、环境特点及基本要求
? 功能
– 燃料与空气掺混燃烧，将燃料化学能转换为热 能加给气体。
2020年4月10日
11
二、燃烧室结构形式
? 单管式燃烧室
– 由多个单独燃烧室组成， 之间用联焰管相联，传焰 和均压作用 – 每个燃烧室有独立的 火焰筒和外套
2020年4月10日
12
二、燃烧室结构形式
? 单管式燃烧室 ? 优点:
– 实验调试用气少 – 便于拆换
? 缺点:
– 迎风面大 – 出口温度场不均匀 – 重量大（不能抵抗扭矩）
– 大型民用发动机：最高可达 0.999
– 军用发动机：约 0.95~0.99
– 影响因素：
? 余气系数 ? 进气压力↑→燃烧效率↑ ? 进气温度↑→燃烧效率↑ ? 进气速度↑→燃烧效率↓
T
2
??
p e 1 . 75
300
2
q
2020年4月10日
ma
29
四、性能参数及特性
? 总压恢复系数：
– 约0.9~0.96