燃烧室思考和练习题-答案

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*

**

2

dP 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。）

（4）燃烧室火焰筒为什么要分区？以燃烧室油气比0.03来说明。

答：

（5）请叙述燃烧室的正常工作过程，点火起动过程和熄火过程。

答：正常工作过程：气流流动过程的组织-燃料浓度场的组织-燃烧区中可燃混合物的形

成、着火与燃烧-混合区中二次掺冷空气与高温燃气掺混过程组织-火焰管壁冷却过程

点火启动过程：燃烧室在地面状态情况下，由起动机带动发动机至一定的转速，燃烧室

喷油，采用点火装置点火，在一定时间使燃烧室所有的燃油喷嘴喷出的油雾都能着火

熄火过程：

（6）燃烧室的主要结构部分包括什么，各有什么作用？

答：扩压器，降低压气机出口气流速度，恢复动压头，利于燃烧室组织燃烧

机匣：用于安装火焰筒，连接发动机压气机部分和涡轮、加力燃烧室部分，是承力件；

同时，机匣与火焰筒一起，构成环腔二股空气流动

喷嘴：用于燃油雾化和空间分布

旋流器：使气流旋转，产生中心回流区，强化稳定火焰燃烧过程

帽罩：是空气按照环腔、头部所需量分股，流动不发生分离，减小流动损失

火焰筒：燃烧室承温部件，火焰筒上开有各种孔，实现气流分量，在其间油气两相流稳

定高效燃烧，并在下流与冷气掺混，满足出口温度需要，同时壁面采用有效地冷却保护措施，防止烧坏。

（7）在某一个燃烧室出口测量的CO 浓度为200ppm ，未燃碳氢的浓度为50ppm ，这两个

浓度值是在压力1.0325×105Pa ，温度288K 条件下测得的，燃烧室油气比0.025，煤油的热值是43500kJ/kg ，请问，该燃烧室的燃烧效率是多少？

4411000CO CO CH CH C EI Hu EI Hu Hu η+=-

（8）为什么要规定燃烧室的出口温度品质？出口温度分布系数和平均径向温度分布系

数的定义是什么，典型的数值围，对涡轮的影响如何？

答：燃烧室出口温度分布关系到涡轮的工作环境； 出口温度分布系数：指燃烧室出口温度最大值超出平均值的量与燃烧室温升之比

4max 443ave ave ave

T T OTDF T T -=-，0.25-0.35，越低越好 平均径向温度分布系数：燃烧室出口径向温度分布沿周向平均后与出口燃气平均温度之差，再与进出口燃气平均温度之差之比4443r ave ave ave

T T RTDF T T -=-，不超过0.15 （9）某燃烧室进、出口平均温度分别为800K 、1650K ，实测出口温度分布数据如下表习

1，请分析出口温度分布的品质。设计的出口温度分布曲线参考下表习2。

表习 1

（10）为什么要规定发动机燃烧室的慢车贫油熄火边界？（p223）

答：慢车状态是发动机的最小稳定工作状态。在发动机降工况时，需要减油门（燃烧室

减油），而转子由于惯性，减速较慢，空气流量也降低的较慢，这样就出现了燃烧室贫油工作状态。图8-4-4中虚线是燃烧室中油气比的变化过程，油气比不能低到进入图中的阴影区（贫油熄火边界），如果此燃烧室稳定性不好，油气比落在了阴影区，就出现了熄火，即所谓的空中熄火，属于重大事故。军用航空涡轮发动机，f 小于等于0.005，民用航空燃气涡轮发动机f 小于等于0.007。

（11）为什么燃烧室需要一定的压力降？压力降为什么不能太大？压力降增加1％，航

空燃气涡轮发动机的单位推力会降低多少？以推力为10000daN （1daN=10N （牛顿）daN 是力的单位），增压比25，涡轮前温度为1600K 的一个发动机为例。P224

答：气流流过燃烧室,由于粘性及温升，会导致气流总压降低。总压损失由两部分组成，

扩压器损失（无用损失）和火焰筒损失（用于增加了气流的穿透和掺混，为有用损失）。压力降太大会减低发动机性能，对于民用发动机，会增加耗油量，对于军用喷气发动机，会降低推力。

（12）如表8－3所示，是一个额定推力50kN ，总增压比为30的发动机在ICAO CAEP

规定的各个运行模式下的NOx 排放指数。

各运行模式下的NOx 排放物指数和燃油流量

答：()()()(/)/ / Emission g kN EI g kg fuel Engine SFC kg fuel hrkN T in mode hr =⨯⨯ /44.8496/LTO Dp Foo Emission g KN ==∑=

CAEP4的标准为：/37.572 1.60.208775.137/LTO Dp Foo Foo g KN π==+-=