航天发动机燃烧室

1、航天发动机燃烧室 目目 录录航空和发动机燃烧室概述航空和发动机燃烧室概述燃烧室的结构燃烧室的结构燃烧室的分类燃烧室的分类燃烧室的工作过程燃烧室的工作过程发展趋势发展趋势航空和发动机燃烧室概述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 。 出口气流温度不能过高 进口参数变化大 待定 工作温度高 燃烧室容积很小 进口气流速度很大 燃烧室工作特点航空和发动机燃烧室概述航空和发动机燃烧室概述2、出口温度场符合要求、出口温度场符合要求1 1、点火可靠、点火可靠4 4、燃烧稳定、燃烧稳定3 3、燃烧完全、燃烧完全6

2、.6.尺寸小重量轻尺寸小重量轻5. 5. 压力损失小压力损失小8. 8. 寿命长寿命长7. 7. 排气污染少排气污染少对主燃烧室对主燃烧室的性能要求的性能要求航空和发动机燃烧室概述航空和发动机燃烧室概述燃烧室结构燃烧室结构基本结构基本结构扩压器扩压器 减速，增压减速，增压喷油嘴喷油嘴 喷油雾化喷油雾化 火焰筒火焰筒 燃烧在其内进行燃烧在其内进行 点火器点火器 启动点火启动点火 旋流器旋流器 形成回流区，火焰稳定器形成回流区，火焰稳定器联焰管联焰管 点燃没有点火器的其他火焰筒点燃没有点火器的其他火焰筒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。点击随着技术发展近来

3、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。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。环管燃烧室环形燃烧室分管燃烧室燃烧室的分类燃烧室的分类 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分管形燃烧室燃烧室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。燃烧室的结构燃烧室的结构燃烧室的分类燃烧室的分类 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

4、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烧室的分类燃烧室的分类燃烧室的分类 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 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燃烧室的分类燃烧室的分类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 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

5、环形燃烧室前端接数个单管火焰筒的头部燃烧室的分类燃烧室的分类燃烧室的分类燃烧室的分类燃烧室工作过程燃烧室工作过程1 1、燃烧室气流流型、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：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过程 旋流器旋流器：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，

6、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。2 2、燃烧室中的燃料分布、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

7、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。 燃烧室工作过程燃烧室工作过程3 3、燃烧室燃烧过程、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。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