[發明專利]一種可調控旋流強度的單級軸向旋流器

在審

• 申請號: 202210467763.1
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114909676A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 張群;范穎靜;夏怡真;周子豪;吳智迪;楊卓蒙
• 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

本發明提出一種可調控旋流強度的單級軸向旋流器，旋流器葉片內部為中空結構，作為燃油流動的通道，旋流器外環各葉片之間設置燃油噴油孔，同時葉片前緣也設置了噴油孔，以保證對燃燒室的供油。旋流器中心直流道設置了流通孔板，以及能夠調節中心直流進氣量的圓盤。旋流器中心流道的設計，可以降低旋流器的旋流強度，縮短燃燒室回流區的范圍，從而減少煙氣在燃燒室高溫區的停留時間，降低燃燒室NOx的排放量。調節中心流道進氣量的圓盤，可以在燃燒室的不同工況下，將旋流器的旋流強度穩定在合適的范圍，有利于燃燒室的燃燒穩定，同時，有效的防止了回火現象的發生。

技術領域

本發明屬于燃氣渦輪發動機技術領域，具體涉及一種可調控旋流強度的單級軸向旋流器。

背景技術

能源的構成、開發利用和消費情況，標志著一個國家的科技水平、經濟實力和文明程度。燃氣輪機自問世以來，已取得巨大的發展，并一直處于加速發展的態勢，燃燒室是燃氣輪機三大核心部件之一，高性能燃氣輪機技術的發展主要依靠燃燒室技術的進步。從污染物排放上，燃燒室的發展經歷了從常規排放到低排放，進而到超低排放的歷程。

旋流燃燒技術是借助于強旋流固有的離心效應、渦旋效應來控制反應混合和火焰傳播。旋流的主要作用是形成中心回流區，實現火焰穩定、改善燃料混合、提高效率等。但回流區使燃料保持較長的停留時間，將導致熱力型NOx大量生成。本發明基于傳統的單級軸向旋流器結構，將燃油通道設計在中空的旋流葉片當中，噴油孔設置在葉片前緣以及旋流器外環相鄰葉片之間，保證燃燒室的供油；旋流器中心通道設置了流通孔板，以及調控旋流強度的調控圓盤，能夠維持燃燒室的燃燒穩定，縮短煙氣在回流區的滯留時間，減少NOx的排放量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種可調控旋流強度的單級軸向旋流器。與現有的技術結構相比，本發明的優點是在傳統的單級軸向旋流器結構的基礎上，將旋流器葉片設計為中空結構，作為燃油通路，并將燃油噴油孔設置在旋流器外環相鄰葉片之間，以及旋流器葉片前緣，用以保證對燃燒室的供油；同時，在旋流器中心直流道設置了流通孔板，縮短了燃燒室回流區的范圍，減少了煙氣在高溫區的滯留時間，有效降低了NOx的排放量；調節旋流器旋流強度的調節圓盤，可以使得旋流器在不同工況下，維持在合適的旋流強度，有利于燃燒室的穩定燃燒。

技術方案

本發明的目的在于提供一種可調控旋流強度的單級軸向旋流器，它將旋流器葉片設計成中空結構，作為燃油流通的通道，燃油噴油孔設置在旋流器外環相鄰葉片之間，以及旋流器葉片前緣，以保證燃燒室的供油，旋流器中心直流道設計了流通孔板，以及調控圓盤，縮短了燃燒室回流區的范圍，減少了煙氣在高溫區的滯留時間，降低NOx的排放量，使得燃燒室能夠穩定燃燒。

本發明技術方案如下：

一種可調控旋流強度的單級軸向旋流器，包括軸向旋流器葉片、燃油通道、中心直流道流通孔板以及調控圓盤，其特征在于：基于傳統的單級軸向旋流器結構，本發明將燃油通道設置在中空的葉片結構內，噴油孔設置在旋流器外環相鄰葉片之間，以及葉片前緣，以保證對燃燒室的供油。同時，在旋流器中心直流道設計了流通孔板以及調控圓盤，能夠縮短燃燒室回流區范圍，減少煙氣在高溫區的滯留時間，降低NOx的排放，并且保證旋流器在不同工況下，維持在合適的旋流強度，穩定燃燒室的燃燒。

所述單級軸向旋流器葉片，其特征在于：葉片設計成了中空結構，作為燃油流動的通道，旋流器一周共設置18個葉片結構，葉片前緣及外環相鄰葉片間噴油孔直徑為2mm，旋流器軸向寬度為30mm。

所述單級軸向旋流器中心直流道流通孔板，其特征在于：旋流器中心流道直徑為45mm，中心直流道流通孔板上的流通孔直徑為3.5mm，流通孔在孔板上呈中心放射狀均勻分布，流通孔板厚度為8mm。

所述單級軸向旋流器調控圓盤，其特征在于：調控圓盤通過改變圓盤流通面積來達到調控旋流強度的目的，防止回火情況的發生，維持燃燒室的穩定燃燒，調控圓盤的最大流通面積為旋流器中心流道橫截面積的1/2。