CN105650678A - 涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构 - Google Patents

涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构 Download PDF

Info

Publication number
CN105650678A
CN105650678A CN201610016615.2A CN201610016615A CN105650678A CN 105650678 A CN105650678 A CN 105650678A CN 201610016615 A CN201610016615 A CN 201610016615A CN 105650678 A CN105650678 A CN 105650678A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustor
combustion chamber
casing
air inlet
bleed hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610016615.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105650678B (zh
Inventor
黄开胜
王兵
任兆欣
张扬军
诸葛伟林
钱煜平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201610016615.2A priority Critical patent/CN105650678B/zh
Publication of CN105650678A publication Critical patent/CN105650678A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105650678B publication Critical patent/CN105650678B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/26—Controlling the air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明提供了一种涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其包括：第一引气孔，设置在机匣的外表面上，与压气机的压气机用出气口直接连通；第二引气孔，设置在机匣的外表面上，与发动机的发动机用出气口直接连通；以及燃烧室用进气口，设置在燃烧室的外壁上同时连通第一引气孔和第二引气孔。在根据本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构中，机匣上的第一引气孔和第二引气孔可将压气机排出的高压气体以及发动机排出的高温高压燃气引入机匣的内部，基于燃烧室的燃烧室用进气口与机匣的内部连通，从而引入机匣的内部的混合气体经由燃烧室用进气口自然流入燃烧室中。

Description

涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构
技术领域
本发明涉及航空、航海、陆地车辆设备技术领域，尤其涉及一种涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构。
背景技术
涡轮活塞组合循环发动机是一种兼顾常规活塞式柴油机油耗低且经济性好、燃气轮机功率密度高等优点的组合式动力系统，它是能实现高功率密度、部分功率状态低油耗的创新型动力型式，其中的关键循环模式是柴油机与燃气轮机的联合循环(柴-燃联合循环)，在此循环模式中，经压气机压缩后的高增压比大流量空气被分流，分别进入燃气轮机与柴油机，燃气轮机与柴油机同时并联工作。
柴油机燃烧室消耗高压空气后排出的燃气为高压状态，温度较高且富含氧气，可再引入燃气轮机中被利用。柴油机高温燃气与直接进入燃气轮机燃烧室的高压空气相互掺混进而与喷射的燃料混合并发生燃烧，生成高温燃气推动动力涡轮做功并输出功率。然而，柴油机的气缸消耗高压空气后排出的燃气为高压状态，温度较高且富含氧气，可直接引入燃气轮机的燃烧室中而被再次燃烧利用，这就要求设计出一种可同时将柴油机排出的燃气和压气机压缩后的高压空气引入燃烧室的结构。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其能实现将压气机压缩后的高压空气与柴油机排出的高压、高温、富氧燃气这两种非均压异质气流同时引入燃气轮机的燃烧室中混合燃烧。
为了实现上述目的，本发明提供了一种涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其包括：第一引气孔，设置在机匣的外表面上，与压气机的压气机用出气口直接连通；第二引气孔，设置在机匣的外表面上，与发动机的发动机用出气口直接连通；以及燃烧室用进气口，设置在燃烧室的外壁上同时连通第一引气孔和第二引气孔。
本发明的有益效果如下：
在根据本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构中，机匣上的第一引气孔和第二引气孔可将压气机排出的高压气体以及发动机排出的高温高压燃气引入机匣的内部，基于燃烧室的燃烧室用进气口与机匣的内部连通，从而引入机匣的内部的混合气体经由燃烧室用进气口自然流入燃烧室中。
附图说明
图1是根据本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构的立体图，其中外部为机匣，内部为燃烧室；
图2是图1的主视图，示出了机匣上的第一引气孔和第二引气孔在机匣轴向上的分布，并且用虚线示出了位于机匣内部的燃烧室；
图3是燃烧室上的燃烧室用进气口的位置示意图；
图4是图1的另一变形图；
图5是图4中的第一引气孔和第二引气孔沿机匣周向位置示意图；
图6是图5的另一变形图；
图7是使用本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构的系统示意图(其中采用只有一个第一引气孔和一个第二引气孔的燃烧室进气结构)。
其中，附图标记说明如下：
1机匣32压气机用出气口
11第一引气孔4发动机
12第二引气孔41发动机用进气口
2燃烧室42发动机用出气口
21燃烧室用进气口5涡轮机
22燃烧室用出气口51涡轮机用进气口
3压气机6动力涡轮
31压气机用进气口
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构。
参照图1至图7，根据本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构包括：第一引气孔11，设置在机匣1的外表面上，与压气机3的压气机用出气口32直接连通；以及第二引气孔12，设置在机匣1的外表面上，与发动机4的发动机用出气口42直接连通；以及燃烧室用进气口21，设置在燃烧室2的外壁上同时连通第一引气孔11和第二引气孔12。
其中，从压气机用出气口32排出的高压气体经由第一引气孔11进入燃烧室用进气口21、再经由燃烧室用进气口21进入到燃烧室2中，从发动机用出气口42排出的高温高压燃气经由第二引气孔12进入燃烧室用进气口21、再经由燃烧室用进气口21进入到燃烧室2中，从而进入到燃烧室2中的高压气体和高温高压燃气在燃烧室2中混合燃烧，燃烧室2中混合燃烧后形成高温高压的废气穿过机匣1并经由涡轮机用进气口51进入涡轮机5，涡轮机5驱动压气机3而使压气机3压缩经由压气机用进气口31引入到压气机3内的空气，压缩后的空气变为高压气体并经由压气机用出气口32排出，排出的高压气体分流而使一部分高压气体经由第一引气口11及燃烧室用进气口21进入燃烧室2而另一部分高压气体经由发动机用进气口41进入发动机4，发动机用燃料在发动机4内燃烧，形成高温高压燃气并经由发动机用出气口42排出，排出的高温高压燃气经由第二引气口12及燃烧室用进气口21进入燃烧室2内，如此往复循环工作。
在根据本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构中，机匣1上的第一引气孔11和第二引气孔12可将压气机3排出的高压气体以及发动机4排出的高温高压燃气引入机匣1的内部，基于燃烧室2的燃烧室用进气口21与机匣1的内部连通，从而引入机匣1的内部的混合气体经由燃烧室用进气口21自然流入燃烧室2中。
由此，来自压气机3的高压空气与来自发动机4的高温高压燃气在燃烧室2混合燃烧，强化了燃烧过程，提升了燃烧品质。同时，基于燃烧室2与发动机4的连通，可以充分利用发动机4中的余能，从而提高了经由后面所述的燃烧室用出气口22排出的燃气的平均温度，并且提升了发动机4整体热力循环效率。发动机4可无需直接向外排气，而是先将发动机4排出的高温高压燃气引入到燃烧室2中，然后通过燃烧室2向外排气，基于燃烧室2的排气过程需通过动力涡轮6膨胀做功，因此在膨胀做工过程中燃烧室2排出的气体的温度相对发动机4中排出的气体温度会大大降低，从而可明显提升红外隐身特性。
根据本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，在一实施例中，参照图1和图2，第一引气孔11可沿机匣1的轴向布置。
在一实施例中，参照图4至图6，第一引气孔11可沿机匣1的周向布置。
在一实施例中，第一引气孔11可为一个或多个。
根据本发明的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，在一实施例中，参照图1和图2，第二引气孔12可沿机匣1的轴向布置。
在一实施例中，参照图4至图6，第二引气孔12可沿机匣1的周向布置。
在一实施例中，第二引气孔12可为一个或多个。
在一实施例中，参照图1、图2以及图4至图6，第一引气孔11和第二引气孔12可为同一个。进一步地，第一引气孔11(或第二引气孔12)可经由三通管与压气机用出气口32和发动机用出气口42直接连通。
在一实施例中，机匣1与燃烧室2一体制成。
在一实施例中，机匣1与燃烧室2分体制成，并通过焊接(如超声焊接)方式固定连接。当然，机匣1与燃烧室2的固定连接方式不仅限如焊接，还可采用其它的连接方式进行固定。
在一实施例中，机匣1可为圆筒型，但不仅限如此，根据实际需求，机匣1还可设计成其它形状。
在一实施例中，燃烧室用进气口21可为缝隙或圆孔，燃烧室用进气口21只要保证气流平稳进入燃烧室2中即可，其开口大小、形状及位置分布都可适当改变。
在根据本发明所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，涡轮活塞混合动力系统的燃烧室具有：燃烧室用出气口22，贯通燃烧室2的尾部和机匣1的尾部设置，燃烧室2中混合燃烧后形成高温高压的废气经由燃烧室用出气口22穿过机匣1并经由涡轮机用进气口51进入涡轮机5。

Claims (10)

1.一种涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，包括：
第一引气孔(11)，设置在机匣(1)的外表面上，与压气机(3)的压气机用出气口(32)直接连通；以及
第二引气孔(12)，设置在机匣(1)的外表面上，与发动机(4)的发动机用出气口(42)直接连通；以及
燃烧室用进气口(21)，设置在燃烧室(2)的外壁上同时连通第一引气孔(11)和第二引气孔(12)；从压气机用出气口(32)排出的高压气体经由第一引气孔(11)进入燃烧室用进气口(21)、再经由燃烧室用进气口(21)进入到燃烧室(2)中，从发动机用出气口(42)排出的高温高压燃气经由第二引气孔(12)进入燃烧室用进气口(21)、再经由燃烧室用进气口(21)进入到燃烧室(2)中，从而进入到燃烧室(2)中的高压气体和高温高压燃气在燃烧室(2)中混合燃烧，燃烧室(2)中混合燃烧后形成高温高压的废气穿过机匣(1)并经由涡轮机用进气口(51)进入涡轮机(5)，涡轮机(5)驱动压气机(3)而使压气机(3)压缩经由压气机用进气口(31)引入到压气机(3)内的空气，压缩后的空气变为高压气体并经由压气机用出气口(32)排出，排出的高压气体分流而使一部分高压气体经由第一引气口(11)及燃烧室用进气口(21)进入燃烧室(2)而另一部分高压气体经由发动机用进气口(41)进入发动机(4)，发动机用燃料在发动机(4)内燃烧，形成高温高压燃气并经由发动机用出气口(42)排出，排出的高温高压燃气经由第二引气口(12)及燃烧室用进气口(21)进入燃烧室(2)内，如此往复循环工作。
2.根据权利要求1所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，第一引气孔(11)沿机匣(1)的轴向布置。
3.根据权利要求1所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，第一引气孔(11)沿机匣(1)的周向布置。
4.根据权利要求1所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，第一引气孔(11)为一个或多个。
5.根据权利要求1所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，第二引气孔(12)沿机匣(1)的轴向布置。
6.根据权利要求1所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，第二引气孔(12)沿机匣(1)的周向布置。
7.根据权利要求1所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，第二引气孔(12)为一个或多个。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，第一引气孔(11)和第二引气孔(12)为同一个。
9.根据权利要求1所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，
机匣(1)与燃烧室(2)一体制成；或
机匣(1)与燃烧室(2)分体制成，并通过焊接方式固定连接。
10.根据权利要求1所述的涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构，其特征在于，燃烧室用进气口(21)为缝隙或圆孔。
CN201610016615.2A 2016-01-11 2016-01-11 涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构 Expired - Fee Related CN105650678B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610016615.2A CN105650678B (zh) 2016-01-11 2016-01-11 涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610016615.2A CN105650678B (zh) 2016-01-11 2016-01-11 涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105650678A true CN105650678A (zh) 2016-06-08
CN105650678B CN105650678B (zh) 2018-04-10

Family

ID=56487377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610016615.2A Expired - Fee Related CN105650678B (zh) 2016-01-11 2016-01-11 涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105650678B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5388396A (en) * 1992-04-30 1995-02-14 Alliedsignal Inc. Low carbon particle producing gas turbine combustor
WO2011061059A2 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Alstom Technology Ltd Reheat combustor for a gas turbine engine
CN102538008A (zh) * 2010-11-30 2012-07-04 株式会社日立制作所 燃气轮机燃烧器及燃料供给方法
CN102575844A (zh) * 2009-10-13 2012-07-11 斯奈克玛 用于涡轮发动机的燃烧室的多点喷射器
CN102748125A (zh) * 2011-06-29 2012-10-24 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 高压涡轮活塞复合热动力系统
CN103754103A (zh) * 2014-01-22 2014-04-30 清华大学 涡轮活塞混合动力系统和车辆
CN104024737A (zh) * 2011-10-31 2014-09-03 西门子公司 用于燃气轮机的燃烧室和燃烧器装置
CN105386875A (zh) * 2015-12-18 2016-03-09 清华大学 涡轮活塞混合动力系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5388396A (en) * 1992-04-30 1995-02-14 Alliedsignal Inc. Low carbon particle producing gas turbine combustor
CN102575844A (zh) * 2009-10-13 2012-07-11 斯奈克玛 用于涡轮发动机的燃烧室的多点喷射器
WO2011061059A2 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Alstom Technology Ltd Reheat combustor for a gas turbine engine
CN102538008A (zh) * 2010-11-30 2012-07-04 株式会社日立制作所 燃气轮机燃烧器及燃料供给方法
CN102748125A (zh) * 2011-06-29 2012-10-24 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 高压涡轮活塞复合热动力系统
CN104024737A (zh) * 2011-10-31 2014-09-03 西门子公司 用于燃气轮机的燃烧室和燃烧器装置
CN103754103A (zh) * 2014-01-22 2014-04-30 清华大学 涡轮活塞混合动力系统和车辆
CN105386875A (zh) * 2015-12-18 2016-03-09 清华大学 涡轮活塞混合动力系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105650678B (zh) 2018-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7284377B2 (en) Method and apparatus for operating an intercooler for a gas turbine engine
CN102175044B (zh) 燃烧室掺混燃烧导向耦合结构
RU2012114576A (ru) Схемы расположения полостей камеры сгорания для поэтапного изменения подачи топлива в камеры сгорания с захваченным вихрем
CN105257429B (zh) 组合式火箭发动机
RU2015141082A (ru) Система и способ для камеры сгорания турбины
CN102777934B (zh) 驻涡柔和燃烧室
CN105386875A (zh) 涡轮活塞混合动力系统
CN112524641A (zh) 一种新型涡轮级间燃烧室
CN203309935U (zh) 单筒式燃气轮机燃烧室
CN102538016B (zh) 一种用于化学回热循环的内旋流式双燃料喷嘴
CN201535209U (zh) 一种发动机缸盖的废气再循环通道结构
CN105569742A (zh) 燃气轮机涡前引气装置
CN104234867A (zh) 超燃冲压发动机
CN105650678A (zh) 涡轮活塞混合动力系统的燃烧室进气结构
CN202118947U (zh) 驻涡柔和燃烧室
CN211399862U (zh) 一种节能减耗的高效率燃烧室
CN105698218B (zh) 涡轮活塞混合动力系统的燃烧室引气机构
CN202228175U (zh) 低温进气发动机
EP2634489A1 (en) Fuel nozzle assembly for use in turbine engines and method of assembling same
CN203394631U (zh) 发动机燃烧室增压机构
CN201486659U (zh) 固体燃料燃气轮机
CN212657760U (zh) 一种家用燃气灶双引擎增压混气引射系统
CN201354680Y (zh) 双燃料节能涡轮喷气发动机
CN115468189B (zh) 一种apu用环形低排放燃烧室
CN109139264A (zh) 一种应用环形回热器的微型涡轮发电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180410

Termination date: 20220111

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee