一种用于预混气态燃料的旋流装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110440286A(43)申请公布日2019.11.12(21)申请号201910683421.1(22)申请日2019.07.26(71)申请人中国航发沈阳发动机研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区万莲路1号(72)发明人邵志强张善军周晓燕赵凯岚(74)专利代理机构北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)11526代理人刘传准(51)Int.Cl.F23R3/28(2006.01)F23R3/38(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种用于预混气态燃料的旋流装置(57)摘要本申请属于航空发动机及燃气轮机燃烧室设计技术领域，涉及一种用于预混气态燃料的旋流装置，所述装置包括外轮毂及内轮毂，外轮毂同轴套设在内轮毂外部，两者之间形成预混气态燃料的环形流路；外轮毂的内壁沿周向设置有多个外旋流叶片，内轮毂的外壁沿周向设置有多个内旋流叶片，外旋流叶片与内旋流叶片交错分布，内旋流叶片及外旋流叶片的叶片板面方向与轮毂轴线方向形成夹角，以实现沿流路轴线方向流动的预混气态燃料的旋流。本申请用于预混气态燃料的旋流装置，燃料和空气通过旋流装置实现预混合和速度型的改变，解决了局部回流问题，避免了回火烧蚀问题的发生，同时该旋流装置结构简单，燃料和空气的混合效率较高。CN110440286ACN110440286A权利要求书1/1页1.一种用于预混气态燃料的旋流装置，其特征在于，包括：外轮毂(1)；内轮毂(2)，设置在外轮毂(1)内，且与所述外轮毂(1)同轴，所述内轮毂(2)与外轮毂(1)之间形成预混气态燃料的环形流路；所述外轮毂(1)的内壁沿周向设置有向所述流路中延伸的多个外旋流叶片(11)，所述内轮毂(2)的外壁沿周向设置有向所述流路中延伸的多个内旋流叶片(21)，外旋流叶片(11)与内旋流叶片(21)交错分布，每个内旋流叶片(21)沿轮毂径向延伸的端部设置在相邻两个外旋流叶片(11)之间，同理，每个外旋流叶片(11)沿轮毂径向延伸的端部设置在相邻两个内旋流叶片(21)之间；内旋流叶片(21)及外旋流叶片(11)的叶片板面方向与轮毂轴线方向形成夹角，以实现沿流路轴线方向流动的预混气态燃料的旋流。2.如权利要求1所述的用于预混气态燃料的旋流装置，其特征在于，所述内轮毂(2)在具有内旋流叶片(21)的部分沿周向设置有多个支撑板(3)，用于连接所述外轮毂(1)。3.如权利要求1所述的用于预混气态燃料的旋流装置，其特征在于，所述外轮毂(1)还包括沿流路方向在所述外旋流叶片(11)之后的内径相对变小的收缩段(4)，所述内轮毂(2)还包括沿流路方向在所述内旋流叶片(21)之后的延伸段，所述收缩段(4)与所述延伸段(5)形成所述流路的后流路部分。4.如权利要求3所述的用于预混气态燃料的旋流装置，其特征在于，所述外轮毂(1)自具有外旋流叶片(11)的部分向收缩段(4)弧形过渡。5.如权利要求1所述的用于预混气态燃料的旋流装置，其特征在于，所述外轮毂(1)与所述内轮毂(2)沿流路方向在旋流叶片交错处之前设置有前流路部分。6.如权利要求4所述的用于预混气态燃料的旋流装置，其特征在于，所述外轮毂(1)与所述内轮毂(2)在前流路部分沿周向设置有连接外轮毂(1)与内轮毂(2)的支撑立柱。2CN110440286A说明书1/4页一种用于预混气态燃料的旋流装置技术领域[0001]本申请属于航空发动机及燃气轮机燃烧室设计技术领域，特别涉及一种用于预混气态燃料的旋流装置。背景技术[0002]随着人们对环境保护问题的重视，世界各国对燃气轮机燃烧室排放标准的要求越来越严格，一般要求燃气轮机在50％及以上负荷区间，燃烧室排放能维持在较低水平，同时保持较高的燃烧效率。燃烧室排放的污染物主要有氮氧化物、一氧化碳和未然碳氢化合物，其中，氮氧化物NOx为污染物排放的重要指标，为了达到低NOx排放的目的，预混燃烧技术被广泛采用。[0003]贫油预混燃烧，目的是将主燃区温度控制在1670K-1900K之间这样一个狭窄的温度区间内，但是仅控制总的燃料/空气当量比，并不等于就能实现低NOx的目标。由于NOx排放对燃烧温度具有较高的敏感性，有研究表明，5％的燃料与空气的不均匀混合将导致90％左右的NOx贡献度，因此要保证在空间上，可燃混合物中不存在局部的高燃料浓度区域点，即局部的燃料/空气当量比十分接近平均燃料浓度值。因此，在较短的时间内实现燃料与空气较为均匀的预先混合，是干式低排放燃烧设计过程中面临的技术挑战之一。[0004]预混燃烧技术大多采用旋流混合技术来实现燃料和氧化剂的良好混合，但是当工作于这一状态的燃烧室极其容易产生燃烧不稳定，如果旋流流场组织不好，极容易造成回火等问题。为了解决这一