[發明專利]一種具有貧油預混預蒸發功能的組合分級燃燒室供油裝置及其工作方法

有效

• 申請號: 202010848691.6
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111964097B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 陳博宇;艾鳳霞;肖建昆;姜樂樂;楊成方;劉俊杰;王烜;蒿鵬宇;李明玉
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/30;F23R3/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張超

本發明公開了一種具有貧油預混預蒸發功能的組合分級燃燒室供油裝置及其工作方法，供油裝置包括蒸發管和旋流器，所述蒸發管與旋流器同軸設置且旋流器的內側固定連接有呈環形陣列設置的葉片，所述葉片的另一端與蒸發管的外側壁固定連接，所述蒸發管靠近旋流器的一端外側壁設有呈環形陣列設置的圓孔，所述圓孔的數量與葉片的數量相同且兩者一一對應；方法為一部分空氣作為助霧化空氣進入蒸發管，增強燃油的霧化效果；一部分空氣流經旋流器與預混預蒸發的燃油進行二次摻混后進入火焰筒參與燃燒。本發明通過蒸發管和旋流器獨特的結構設計和布置方式，實現了組合分級燃燒室主燃級的預混預蒸發，可以減少NOx等污染物的排放。

技術領域

本發明屬于燃燒室技術領域，具體涉及一種具有貧油預混預蒸發功能的組合分級燃燒室供油裝置及其工作方法。

背景技術

隨著人類社會的不斷發展進步，人們對環境保護問題的關注也越來越重視，尤其是對大氣污染物的關注日益加強。航空發動機尾氣作為大氣污染物的來源之一，雖然占全部大氣污染的份額很小，但是由于具有局部性和高空性的特點。因此，國際民航組織(ICAO)對航空發動機的污染排放做出了相應的限制，且越來越嚴格。近三十年來國際民航組織陸續制定了CAEP1、CAEP2、CAEP4、CAEP6、CAEP8等一系列排放標準條例來嚴格控制發動機的污染排放，因此如何減少航空發動機的污染排放，成為了目前航空領域研究的重點課題之一。

航空發動機排放的污染物主要有一氧化碳CO、未燃碳氫HC和氮氧化物NOx等。CO可以和血紅蛋白結合，造成CO中毒；HC中的醛類氣體會刺激呼吸道和眼睛，HC還能與NOx結合形成光化學污染；NOx除了能夠造成光污染，還會形成酸雨，影響植物生長。由于NOx對環境的危害日益嚴重，且NOx較難控制，所以NOx一直是比較受關注的污染物。NOx的產生主要與燃油的當量比、燃燒區的溫度和燃油駐留時間有關。燃油當量趨近于1時，NOx的產生達到峰值；燃燒區的溫度較高、燃油駐留時間較長時，NOx的產生也會變多。

為了降低航空發動機的污染物排放，科研人員提出了一系列的低排放燃燒技術，并設計了相關的燃燒室。然而，這些燃燒室在降低污染物排放的同時，還面臨著其他的技術挑戰。因此，科研人員一方面不斷優化以上低排放技術方案，另一方面提出新的解決方案，組合分級燃燒室就是其中的一種。組合分級燃燒室結合了旋流燃燒室和TVC燃燒室的優點，并采用分級的燃燒組織方式，分別采用凹腔和旋流器作為組合燃燒室的值班級和主燃級。凹腔作為值班級，負責火焰穩定和小狀態下的燃燒組織；旋流器作為主燃級負責大狀態下的燃燒組織。這種燃燒室能夠保證火焰穩定燃燒，也能有效降低出口溫度分布系數。但是，這種燃燒室主燃級采用離心噴嘴直接噴射的供油方式，不利于燃油與空氣的混合，容易產生燃油液滴，產生過量的NOx等污染物。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種具有貧油預混預蒸發功能的組合分級燃燒室供油裝置及其工作方法，用以改善組合分級燃燒室主燃級的供油方式，減少污染物的排放，能在保持火焰穩定性的同時，又能降低NOx的排放，解決了現有的組合分級燃燒室采用離心噴嘴直接噴射的供油方式，不利于燃油與空氣的混合，容易產生燃油液滴，產生過量的NOx等污染物的問題。

技術方案：本發明一種具有貧油預混預蒸發功能的組合分級燃燒室供油裝置，包括蒸發管和旋流器，所述蒸發管與旋流器同軸設置且旋流器的內側固定連接有呈環形陣列設置的葉片，所述葉片的另一端與蒸發管的外側壁固定連接，所述蒸發管靠近旋流器的一端外側壁設有呈環形陣列設置的圓孔，所述圓孔的數量與葉片的數量相同且兩者一一對應。

進一步的，所述蒸發管為一端開口的中空結構，蒸發管的內部安裝有離心噴嘴，所述離心噴嘴噴出燃油后，在蒸發管的內側壁面上形成均勻的油膜。

進一步的，所述蒸發管的開口端面積與所有圓孔的總開口面積比為1:1。

進一步的，所述葉片的數量為10～12個，葉片的軸向長度為旋流器軸向長度的一半，所述旋流器的旋流數在0.5～0.6之間。