航天发动机燃烧室解析

燃烧室工作过程
3、燃烧室燃烧过程
点火器点燃过渡区内的可燃气体，形成 火焰焰锋，边燃烧边向下流动，其中一部分 进入逆流区。逆流区充满高温燃烧产物，一 方面可作为高温点火源，另一方面为液体燃 料蒸发提供热量。
回流的高温燃气逆流到喷嘴附近，将刚 喷进来的燃料蒸发，并从旋流器进入的空气 迅速掺混，形成轴对称分布的可燃混合气浓 度分布，当可燃混合气经过渡区固定点火源 时，被点着形成火焰焰锋。
燃烧室工作过程
2、燃烧室中的燃料分布
燃料喷出后，形成一锥形空心油膜，迅速扩大变薄 而破裂成细小的油珠群，同时穿出回流区进入紊流度 很大的过渡区，其中大油珠可以穿到顺流区，而最小 的油珠则可能被回流区的气流带走。在强烈的紊流换 热和换质的条件下，油珠不断蒸发并与不断进入火焰 筒头部的新鲜空气强烈混合，形成适宜于燃烧的新鲜 混气。 燃料在火焰截面上呈非均匀分布，大部分集中在油 雾锥面附近，在离开油雾锥面的地方，燃料浓度迅速 减小，而余气系数与之相反。燃料分布不均匀使燃烧 室内燃烧在各种突变情况下保持稳定。
燃烧室的结构
燃烧室的分类 • 环管形燃烧室只有
一个整体的燃烧室， 在本例中燃气轮机 的外壁就是燃烧室 的外壁，在燃烧室 内有若干个火焰筒 （包括过渡段）绕 燃气轮机主轴排列
燃烧室的分类
• 燃料（燃油或天然气）通过燃烧室端部燃 料入口进入，由燃烧器喷嘴喷入火焰筒， 喷入的天然气与压气机压入的高压空气在 燃烧室火焰筒里混合燃烧。燃烧使气体温 度剧烈上升，膨胀的高温高压燃气从过渡 段喷出，进入透平做功
燃烧室。
点击随着技术发展近 来已有许多大型燃气 轮机开始采用环形燃 烧室，带单独头部的 环形燃烧室主要用在
航空发动机。
分管燃烧室
环管燃烧室
环形燃烧室
• 由若干个 管式燃烧 室组成一 个整体的 燃烧室称 为分管形 燃烧室
由若干个管式燃烧室组成一个整体的燃烧室称为分管形 燃烧室
燃烧室的分类
一般燃气轮机有六 个至十几个燃烧室 ，由于各燃烧室相 互独立，故称为分 管形燃烧室。图示 为有10个单独燃烧 室的分管形燃烧室 。
燃烧室的分类 • 全环形燃 烧室只有 一个整体 的环形燃 烧室空间， 也只有一 个环形火 焰筒
在环形燃烧室空间内有火焰筒，火焰筒也是环形结构，火焰筒前方 圆周有多个孔是空气入口（安装涡流器位置），火焰筒环形出口对 向涡轮叶片
燃烧室的分类
• 带单独头部的 环形燃烧室与 环形燃烧室仅 火焰筒不同， 其结构相当一 个短全环形燃 烧室前端接数 个单管火焰筒 的头部
航天发动机燃烧室
目录
航空和发动机燃烧室概述 燃烧室的结构 燃烧室的分类 燃烧室的工作过程
发展趋势
航空和发动机燃烧室概述
• 燃烧室：是燃气涡轮发动机的重要部件，其功用是把 高 压空气与燃油混合燃烧，将化学能转变为热能， 形成高温高压的燃气 。
航空和发动机燃烧室概述
• 待定
• 进口气流速 度很大
• 燃烧室容积 很小
减速，增压 喷油雾化 燃烧在其内进行 形成回流区，火焰稳定器 启动点火 点燃没有点火器的其他火焰筒
燃烧室的分类
分管形燃烧室是 较老式结构，现在用 的较少，其他形式燃 烧室是在该基础上发 展而来。
环管形燃烧室较多用在能 源等大型涡轮发动机上， 目前在燃气——蒸汽联合 循环发电系统中使用的燃 气轮机大多数采用环管形
燃烧室的分类
燃烧室工作过程
1、燃烧室气流流型 在燃烧室内建立适当的气流流型是组织燃烧的基础。 满足要求： ➢产生回流区，确保可靠点火，火焰稳定及燃烧完全； ➢能促进燃油与空气混合，形成所需要的浓度场； ➢在壁面形成保护气膜，使壁温在允许的范围内； ➢通过掺混、降温形成所要求的出口流场和温度场。
燃烧室工作过程
• 燃烧室工作 特点
• 进口参数变化大
• 出口气流温度 不能过高
• 工作温度高
航空和发动机燃烧室概述
对主燃烧室 的性能要求
1、点火可靠
3、燃烧完全 5. 压力损失小
7. 排气污染少
2、出口温度场符合要求 4、燃烧稳定 6.尺寸小重量轻 8. 寿命长
燃烧室结构
基本结构
ຫໍສະໝຸດ Baidu
• 扩压器 • 喷油嘴 • 火焰筒 • 旋流器 • 点火器 • 联焰管
从主燃孔导入二股空气，一部分向主燃 区补充新鲜空气，一部分截断回流区。从补 燃孔进入的空气，用于补充燃烧；从掺混孔 进入的空气，与高温燃气混合，降低燃气温 度，形成所要求的出口温度。从气膜孔进入 的空气用来在火焰筒壁面附近形成保护气膜， 使壁温在容许范围内。
谢谢 THANKS
旋流器：在装有旋流器的燃烧室中，少量空气形成了气体的回流。 气流的轴向速度分布：形成顺流区、逆流区、过渡区。 过渡区：形成气流速度等于火焰传播速度的条件，既满足火焰稳定的 条件。速度梯度大，紊流强度大，发生着强烈的稳流质量交换的过程， 提供了不断流向火焰筒前端的高温燃气，这促使燃料迅速蒸发，并保证 新鲜混气被不断点燃。 主燃孔：将空气导入火焰筒前部参加燃烧过程。由于空气的进入流速 较高，因此在每一主燃孔处均形成一气柱状射流。阻止旋流器下游气流 的旋转，使回流区截止在主燃孔所在的截面附近。 气膜孔：形成保护气膜，使壁温在容许的范围内。 补燃孔及掺混孔：以柱状射流的形式进入火焰筒，经过掺混、降温形 成所要求的出口温度场。