一种新型传热式空气雾化喷嘴.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CN112902231A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110289536.X(22)申请日2021.03.02(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市碑林区友谊西路127号(72)发明人张群王晓燕王紫欣马晓曦高耀红(51)Int.Cl.F23R3/38(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种新型传热式空气雾化喷嘴(57)摘要本发明提供了一种新型热传递式空气雾化喷嘴结构。此喷嘴以多孔介质的导热、辐射效应和蓄热能力，以解决当前燃油雾化不足的问题。喷嘴尾部的发散型热罩由多孔介质材料制成，吸收燃料燃烧时产生的热量并向上游辐射传递；新型中心锥主要由内部空心油腔、导油扇和引气管组成。油腔燃油吸收热量后部分蒸发形成气态燃油，内外压差增加，使得燃油加速喷出，与逆向气流碰撞雾化；导油扇沿中心锥主体周向排列，其扇叶倾斜角度与旋流器类似，产生的旋流作用加强了燃油与空气的掺混程度，同时也增加了混气在喷嘴内的滞留时间。内环混气向下游扩展，直至中心锥的唇口与外环气流形成相剪切的冲击。此结构有效增强了燃油的雾化效果，并降低污染物排放。CN112902231ACN112902231A权利要求书1/1页1.一种新型传热式空气雾化喷嘴，采用了新型中心锥和多孔介质热罩相结合的三次雾化方案，其特征在于：混合腔内部采用了新型中心锥，其内壁面与中心锥外壁面形成的气流通道逐渐收缩，混合腔壁面和中心锥内部均设置油腔，通过导油扇连接形成通畅的油路；中心锥的头部设置喷油孔，主体部分被导气管沿轴向贯穿；导气管内部气流通道收缩，其尾部设置喷气孔；发散型多孔介质热罩置于燃烧室内部，其头部与中心锥尾部连接。2.根据权利要求1所述的一种新型传热式空气雾化喷嘴，其特征在于：各导流扇大小相同，并沿周向均匀对称地排列在中心锥外围，其个数分布和间距应根据中心锥实际外径大小进行设置；内部设置多个大小相同的圆柱导油腔，使燃油从燃油孔进入中心锥油腔；外部扇叶沿周向偏斜一定角度，形状与旋流器相类似。3.根据权利要求1所述的一种新型传热式空气雾化喷嘴，其特征在于：新型中心锥设置在混合腔中心，且两者中轴线重合；中心锥大致呈“牵牛花”型，其尾部超出衬套少许，其头部壁面上沿周向对称分布着大小相同的喷油孔，排列方式可顺排亦可插排。4.根据权利要求1所述的一种新型传热式空气雾化喷嘴，其特征在于：导气管沿轴向贯穿中心锥，且两者中轴线重合；导气管直径沿轴向方向线性减小，头部位于混合腔进口处，尾部直至中心锥尾部，且在导气管尾部壁面上，沿周向均匀分布着大小相同的喷气孔，具体个数分布和间距应根据导气管的外径大小和尾部长度进行设置。5.根据权利要求1所述的一种新型传热式空气雾化喷嘴，其特征在于：多孔介质热罩的头部与中心锥的尾部相连接，整体沿轴向方向呈阶梯发散型圆桶状，具体阶梯数量和间距应根据燃烧室火焰筒的长度进行设置。2CN112902231A说明书1/3页一种新型传热式空气雾化喷嘴技术领域[0001]本发明属于航空发动机燃烧室领域，具体涉及一种新型传热式空气雾化喷嘴。背景技术[0002]随着航空发动机燃烧室压比、温升的不断提高，离心式喷嘴在使用中暴露出一些问题，比如，在高压下喷雾锥角变小影响了主燃区的燃油分布，增加了冒烟和辐射，也使燃烧室出口温度场品质变差。而且，由于燃气轮机的燃油规范放宽，燃烧室的冒烟、积碳和壁温高等问题尤为严重。相比之下，空气雾化喷嘴能够保证燃油和气流实现充分而有均匀地混合等优点，因此运用的较为广泛。高性能发动机的发展，对燃油供给系统提出了一些更高的要求：在更短的燃烧区内完全燃烧，以缩短燃烧室长度、减轻其重量；更好地主持主燃区浓度场；更高要求的点火性能及贫油熄火范围；更低的污染物排放，以满足未来航空燃气轮机低污染排放要求。[0003]传统的空气雾化喷嘴结构使得燃油在向下游的流动过程中受到内、外两股旋流空气剪切力的作用，形成比较小的雾化颗粒。这种空气雾化喷嘴的不足之处在于一次雾化容易造成燃油雾化质量不佳，进而导致温度分布不均匀，影响整个燃烧室的燃烧效率。考虑到另一种喷嘴——蒸发管的结构特性，融合两者的优点，在此基础上可以发展一种组合式的新型空气雾化喷嘴。[0004]本发明利用多孔介质的特性，吸收燃烧产生的热量并通过多孔介质的导热和辐射效应传递给新型中心锥和上游气体，使得一部分燃油在混合腔内可直接蒸发为气态，大大增强了燃油的雾化作用，也解决了燃料空间分布不均的问题，从而实现提高燃烧效率，减小污染物排放的目的。发明内容[0005]本发明所要解决的技术问题是提出一种新型传热式空气雾化喷嘴，以解决现阶段出现的燃油雾化不足、燃料空间分布不均等的问题。本技术中，置于火焰区中的