微型发动机燃烧室环形凹凸壁面蒸发管.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CN106196172A(43)申请公布日2016.12.07(21)申请号201610550387.7(22)申请日2016.07.13(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)发明人张群黎超超杨省喆李逸飞邢力汪玉明闫东博(51)Int.Cl.F23R3/32(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称微型发动机燃烧室环形凹凸壁面蒸发管(57)摘要本发明提供了一种微型发动机燃烧室环形凹凸壁面蒸发管，可以有效增强换热，增加混气停留时间，提高燃油雾化蒸发效果。在蒸发管内壁面合理设计环形内凹结构，内壁面空间利用率得以增加，燃油混气流经蒸发管，在凹腔内形成回流区，速度减小，燃油与空气混合空间增大，在蒸发管内的停留时间增加，雾化蒸发的时间变长，混气与蒸发管壁面的接触面积增大，对换热有增强作用；在凹腔同位置蒸发管外壁面设计环形凸台，能够保证蒸发管强度的同时，能够增强火焰筒内高温气流与蒸发管换热，提高蒸发管内温度，两方面作用使微型发动机燃烧室蒸发管内燃油雾化蒸发效果增强。CN106196172ACN106196172A权利要求书1/1页1.微型发动机燃烧室环形凹凸壁面蒸发管，包括蒸发管内壁面环形内凹结构及外壁面凸台结构，其特性在于：在蒸发管生成均匀分布的内壁面环形内凹结构及外壁面环形凸台结构。2.根据权利要求1所述环形凹凸壁面蒸发管，其特征在于：蒸发管内壁面环形内凹结构深度为0.5～2mm，环形宽度为0.5～3mm，均匀分布在蒸发管内。环形内凹结构的具体尺寸应根据蒸发管的整体尺寸进行比例分配，在满足强度要求的前提下，对壁面内凹进行尺寸设置。3.根据权利要求1或2所述环形内凹壁面蒸发管，其特征在于：在内壁凹腔结构的同等位置进行外壁面设置环形凸台结构，环形凸台结构尺寸外高度为0.5～2mm，宽度为0.5～3mm，具体尺寸应根据蒸发管具体尺寸进行分配，所处位置与环形内凹结构处于同一位置，均匀分布在蒸发管外壁面上，从而能够保证蒸发管强度。4.根据权利要求1、2或3所述的一种微型发动机燃烧室蒸发管壁面结构设计方案，其特征在于：蒸发管环形内凹外凸结构在轴向方向进行等距分布，整个蒸发管分布的数量为5～50个，具体分布情况根据实际的蒸发管尺寸进行调整设计。2CN106196172A说明书1/3页微型发动机燃烧室环形凹凸壁面蒸发管技术领域[0001]本发明属于微型发动机燃烧室领域，具体涉及一种蒸发管壁面结构设计并能有效改善燃烧室内燃油雾化蒸发效果，从而提高微型燃烧室内的燃烧效率。背景技术[0002]自二十世纪八十年代微型发动机的概念出现以来，微型发动机及其相关技术的研究取得了不小的进步。微型动力系统在近几年已成为国内外研究热点，其中微型涡轮发动机是最有前途的动力之一，具有体积小、重量轻、输出能量大、密度高等优点。微型燃烧室的设计是微型涡轮发动机中关键环节，也是最重要的部分，与常规尺度燃烧室相比，此种燃烧室具有特征尺寸小和面容比大的特点，致使气流停留时间段、散热损失大，从而导致燃烧不稳定现象的出现。[0003]国内外虽然开展了微型燃烧室的相关研究工作，但对于微型燃烧室的流动特征和性能的研究较少，厘米级的燃烧室一般为环形燃烧室，它主要用于厘米级发动机中，有蒸发管式环形燃烧室和离心甩油盘环形折流燃烧室。蒸发管式的环形燃烧室被广泛采用，液体燃料经过蒸发管时，逐渐蒸发为气态，在燃烧之前和蒸发管里面的空气已经初步掺混，这样缩短了气流在燃烧室滞留的时间，并且能够较好的燃烧，同时，它没有旋流器，也没有用来产生稳定涡的钝体，但火焰筒的内外壁面开着很多有规律的掺混孔，孔与蒸发管出口气流能产生稳定涡，使燃油更加充分燃烧，并使出口温度满足涡轮进口的要求。采用此种方式供油方式可以在较短的燃烧停留时间条件下获得较高的燃烧性能。[0004]微型发动机燃烧室性能的好坏直接决定发动机性能的好坏，而对于燃烧室性能好坏，燃油燃烧效率起关键性作用。蒸发管的使用能够提高燃油的雾化蒸发，从而提高燃烧效率，以往常采用直筒或者L型光滑壁面等结构，能够提高燃烧效率，但效果较差，这方面的研究还有待提高，蒸发管壁面结构设计具有研究前景，对燃烧室性能提高有很大帮助。发明内容[0005]本发明所要解决的技术问题是提出一种能够增强微型燃烧室内燃油蒸发雾化效果的蒸发管新型壁面结构设计方案。本技术采用环形内凹外凸结构设计：内凹结构能够增大蒸发管内流通区域，增加燃油在蒸发管内停留时间；外凸结构能够增强蒸发管传热，提高燃油雾化蒸发效果。环形结构的设计和加工都很简单，在工程使用中有多方面优势。[0006]技术方案[0007]本发明的目的在于提供一种微型发动机燃烧室环形凹凸壁面蒸发管。[00