[發明專利]一種燃氣輪機燃燒室旋流噴嘴

在審

• 申請號: 201911357611.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111023156A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 張群;李程鎬;劉強;楊福正;曹婷婷;程祥旺;胡凡;李小龍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種燃氣輪機燃燒室旋流噴嘴，由內外旋流槽，內外旋流腔以及最外部的空氣通路組成。兩股燃油分別由內旋流腔壁內部的通路和內旋流腔壁與外旋流腔壁之間的通路進入噴嘴，經由旋流槽的導流，燃油進行離心貼壁旋轉運動。到達收縮段后，內旋流腔的燃油一部分由于離心力的作用透過收縮段的多孔介質材料加工的壁面，由于孔隙極小，滲透過程燃油進行了非常好的破碎霧化，內旋流腔的燃油在滲透到外旋流腔時與外旋流腔燃油進行碰撞破碎霧化，而后再與部分外旋流腔的燃油經由外旋流腔壁收縮段的多孔介質材料滲透到空氣通路，進一步破碎，并由空氣經噴口吹出，另一部分燃油則不經過多孔介質滲透，直接由內外旋流腔中心噴嘴經空氣剪切后噴出。該噴嘴良好的霧化效果有利于燃氣輪機燃燒室進行組織燃燒，擴大其工作范圍，提高燃燒效率。

技術領域

本發明屬于燃氣輪機燃燒室領域，具體涉及一種燃氣輪機燃燒室旋流噴嘴。

背景技術

近半個世紀以來，燃氣輪機作為一種能源轉換的動力裝置，始終在軍事、航空和發電等領域占據著主導的地位。人們為改善燃氣輪機的工作性能進行了不懈的努力，使得現代燃氣輪機具備了熱效率髙、功率密度大、工作可靠性好和成本低等優點，且燃氣輪機技術仍在不斷進步和提升。

燃氣輪機廣泛使用的同時給能源供給和環境污染也帶來了巨大的考驗，提高燃氣輪機的能源利用率，降低污染物的排放是現階段燃氣輪機研發工作中迫切需要解決的關鍵問題。長期以來，作為對燃氣輪機能源利用效率及污染物排放有著重要影響的因素之一，燃料的噴射和霧化過程一直都受到國內外研究者的關注。高質量的燃料噴射和霧化過程可實現燃氣輪機更為高效和潔凈的燃燒，達到節能和減排的目的。

燃油的破碎霧化過程是燃氣輪機工作過程的重要環節之一，對燃氣輪機的燃燒過程和排放性能有著直接而重要的影響。作為燃油破碎霧化的上游邊界，噴嘴內燃油的流動特性，以及噴嘴對燃油的初始霧化作用就顯得尤為重要。

因此，利用噴嘴內流動特性及空氣對燃料破碎和霧化的影響，對噴嘴進行合理設計，能夠為現代燃氣輪機噴霧過程和組織煅燒提供更有效的控制手段。根據燃燒室所處不同工況，誘導燃油發生破碎，提高燃油霧化效果，改善燃燒室內燃油空氣摻混水平，對于實現能源的高效清潔利用有著重要影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種燃氣輪機燃燒室旋流噴嘴，通過進行雙旋流腔與空氣通路相結合的整體結構與多孔介質材料的合理運用，實現了在噴嘴中燃油的多次數、多種類破碎霧化，大大提高了現有燃氣輪機氣動噴嘴的霧化效果，有利于燃氣輪機燃燒室進行組織燃燒，擴大其工作范圍，提高燃燒效率。

技術方案

本發明的目的在于提供一種燃氣輪機燃燒室旋流噴嘴。

本發明技術方案如下：

一種燃氣輪機燃燒室旋流噴嘴，包括內旋流腔壁直通段、內旋流腔壁收縮段、外旋流腔壁直通段、外旋流腔壁收縮段、外部空氣通路壁面、內旋流槽和外旋流槽、內旋流腔和外旋流腔。旋流噴嘴為兩層旋流腔加外空氣通路設計，燃油靠離心力經過收縮段的多孔介質壁面的小孔進行滲透，達到破碎的效果。此外，透過內旋流腔壁收縮段的燃油顆粒與外旋流腔中的燃油進行碰撞破碎，部分二者混合物經由外旋流腔壁收縮段繼續滲透到外部空氣通路，在氣流作用下剪切破碎，并由噴口吹出。內旋流腔壁收縮段和外旋流腔壁收縮段所用多孔介質并無具體要求，根據具體霧化要求選擇不同孔隙的多孔介質材料；內外旋流槽選擇同向、反向可根據實際設備進行設計，旋流槽尺寸也不進行具體限制，旋流數可達到強旋效果并且在實際設備中可完成加工安裝即可；內外旋流腔高度、內外旋流壁直通段及收縮段厚度、具體收縮角度根據加工的實際情況以及材料強度要求和噴嘴性能要求確定。

本發明具有以下有益效果：