[發(fā)明專利]一種出口處內(nèi)置旋流器的蒸發(fā)管、燃燒室、發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710879384.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107676816B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉富強(qiáng);盧海濤;穆勇;楊金虎;劉存喜;胡春艷;徐綱;朱俊強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F23R3/32
• 分類號(hào): F23R3/32;F23R3/38
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種出口處內(nèi)置旋流器的蒸發(fā)管，旋流器包括中心通道以及設(shè)置在中心通道周向外圍的旋流通道，采用該結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)管一方面可以利用空氣的旋流作用，促進(jìn)燃油液滴的破碎霧化，改善燃油霧化質(zhì)量，提高燃油和空氣的摻混作用。另一方面可以在蒸發(fā)管出口下游區(qū)域形成一定尺寸的穩(wěn)定的回流區(qū)，增加停留時(shí)間，同時(shí)提高火焰在蒸發(fā)管燃燒室頭部燃燒的穩(wěn)定性，降低燃燒室貧油熄火極限。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于將傳統(tǒng)蒸發(fā)管燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和具有中心通道和旋流通道的旋流器穩(wěn)焰優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，極大提升蒸發(fā)管燃燒室燃油霧化質(zhì)量和火焰穩(wěn)定性。本發(fā)明提出的蒸發(fā)管出口帶旋流器的方案，可用于微小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)和地面燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)和地面燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種出口處內(nèi)置旋流器的蒸發(fā)管以及包含該蒸發(fā)管的燃燒室、發(fā)動(dòng)機(jī)，能有效改善燃油和空氣摻混效果，提高火焰穩(wěn)定性。

背景技術(shù)

采用蒸發(fā)管類型的燃燒室廣泛應(yīng)用于微小型動(dòng)力設(shè)備如航空發(fā)動(dòng)機(jī)和地面燃?xì)廨啓C(jī)，如荷蘭AMT、英國(guó)Rolls-Royce、Artesjet等一系列的產(chǎn)品。與常燃燒室相比，此種燃燒室具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低等優(yōu)勢(shì)，蒸發(fā)管一般和直射噴嘴匹配，但由于缺乏專用的油氣混合裝置，燃油霧化效果較差，導(dǎo)致燃燒不夠充分，且由于沒(méi)有專用穩(wěn)焰裝置，容易出現(xiàn)貧油熄火現(xiàn)象。

國(guó)內(nèi)外高性能微小型發(fā)動(dòng)機(jī)由于成本和空間限制，大都采用簡(jiǎn)單緊湊的蒸發(fā)管燃燒室，通過(guò)直射式噴口和蒸發(fā)管來(lái)匹配實(shí)現(xiàn)燃油霧化蒸發(fā)和摻混，這種結(jié)構(gòu)加單且易于加工，采用此種方案可以在較短的燃燒停留時(shí)間條件下實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較良好的燃燒性能。但由于采用蒸發(fā)管的燃燒室在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有噴油嘴，沒(méi)有離心甩油盤(pán)，燃油從直射孔進(jìn)入蒸發(fā)管，靠從蒸發(fā)管進(jìn)入的空氣進(jìn)行加溫霧化蒸發(fā)，由于燃油供油壓力低，霧化蒸發(fā)效果差，貧油熄火差，且在低工況工作時(shí)，會(huì)造成燃燒效率下降。

現(xiàn)有技術(shù)中的微型燃燒室蒸發(fā)管，有通過(guò)改變蒸發(fā)管壁面的形狀，提高管壁與燃燒室內(nèi)高溫氣體的接觸面積，增加換熱效果，從而提高在蒸發(fā)管內(nèi)燃油的霧化效果?；蛲ㄟ^(guò)在蒸發(fā)管內(nèi)部增加肋片結(jié)構(gòu)，通過(guò)增大燃油與蒸發(fā)管的接觸面積來(lái)強(qiáng)化換熱效果，肋片結(jié)構(gòu)在一定程度上能夠降低氣流的流速，從而達(dá)到提高燃油和空氣混合物在蒸發(fā)管內(nèi)的停留時(shí)間，換熱效果得到加強(qiáng)。這些方案基本上是通過(guò)增加燃油和空氣在蒸發(fā)管內(nèi)的換熱面積來(lái)改善摻混效果，提高燃燒效率，但是這些措施是在蒸發(fā)管內(nèi)部，并無(wú)法改變油氣混合物在蒸發(fā)管出口下游沒(méi)有穩(wěn)定的回流區(qū)這一關(guān)鍵特征，無(wú)法改善高溫燃?xì)庠谙掠蔚耐Ａ魰r(shí)間，在低負(fù)荷狀態(tài)容易發(fā)生熄火現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題：為克服上述現(xiàn)有蒸發(fā)管燃燒技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種出口處內(nèi)置旋流器的蒸發(fā)管方案，在蒸發(fā)管出口處安裝旋流器，油氣混合物經(jīng)過(guò)中心通道及旋流通道后在旋流作用下，在下游摻混效果改善，且有助于提高霧化質(zhì)量，改善貧油熄火特性；且在中心通道氣流以及旋流通道的旋流作用會(huì)在下游產(chǎn)生一定尺寸的回流區(qū)，能夠提高燃燒穩(wěn)定性。

本發(fā)明的解決技術(shù)方案：本發(fā)明提出了一種出口處內(nèi)置旋流器的蒸發(fā)管方案，在不改變?cè)姓舭l(fā)管結(jié)構(gòu)和尺寸的前提下，在蒸發(fā)管出口段內(nèi)置一個(gè)小型旋流器，蒸發(fā)管內(nèi)油氣混合物從旋流器葉片通道內(nèi)流出，在空氣旋流作用下，油氣迅速劇烈摻混，改善霧化效果，提高燃燒效率。

本發(fā)明提出的一種出口處內(nèi)置旋流器的蒸發(fā)管方案，由于采用了帶有中心通道和旋流通道的旋流器，在旋流器下游和燃燒室頭部之間形成具有一定尺寸的低速回流區(qū)，增加油氣混合物和高溫燃?xì)庠谌紵覂?nèi)的停留時(shí)間，可有效改善燃燒火焰的穩(wěn)定性。

具體地，本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

一種出口處內(nèi)置旋流器的蒸發(fā)管，所述蒸發(fā)管包括依次連通的蒸發(fā)管進(jìn)口段、蒸發(fā)管中間段和蒸發(fā)管出口段，其特征在于，

所述蒸發(fā)管出口段的出口處內(nèi)置有旋流器，所述旋流器包括中心通道以及設(shè)置在所述中心通道周向外圍由多個(gè)旋流葉片與所述蒸發(fā)管出口段的內(nèi)壁構(gòu)成的旋流通道，并且所述中心通道的長(zhǎng)度與各旋流葉片沿所述蒸發(fā)管出口段軸向的長(zhǎng)度相同，