CN107966297A - 一种内锥喷射式不等温进气掺混装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内锥喷射式不等温进气掺混装置，包括主进气口1、主进气腔2、副进气口3、副进气腔4、转弯段5、锥形喷口6、掺混段7、掺混栅格8、副掺混段9、掺混出口10；掺混装置为由主进气口1、主进气腔2、掺混段7、掺混栅格8、副掺混段9、掺混出口10构成一直段的掺混主体装置，在掺混段7前部与主进气口1垂直方向依次设有副进气口3、副进气腔4、转弯段5，锥形喷口6的锥尖指向掺混出口10，主进气腔2为进口小出口大的锥形，副掺混段9为进口大出口小的锥形。本发明进气掺混装置的主要作用是使流入其中的两股不同温度的气流在其中间掺混段进行混合，在掺混装置出口得到所需的温度均匀的流场。

Description

一种内锥喷射式不等温进气掺混装置

技术领域

本发明属于管路设计技术领域，具体涉及一种不等温进气掺混装置。

背景技术

不等温进气掺混装置属某航空发动机试验器进气系统调温装置，据试验器的主要技术指标和气源进气状态下的供气管路气源参数，设计内锥喷射式不等温进气掺混装置，为试验件提供一定参数的进气，以满足试验件进口气流所需的温度场要求。根据不同的试验项目状态参数选择不同的进气管路(高温或低温、中温)，将气源站提供的不同压力温度的压缩空气引入试验器，试验所需空气经过滤器和流量调节后，由掺混装置调温到试验进口所需温度，压缩空气经过流量计量并调节到试验所需参数后进入试验器。

掺混装置是某试验器气源进气系统中的一个重要部件，其主要作用是使流入其中的两股不同温度的气流在其混合段进行混合，高温或低温与中温混合后，通过改变热/冷空气流量从而改变掺混后空气的温度，在掺混装置出口得到所需的温度均匀的流场。现有进气掺混装置不能实现垂直交叉进气喷射掺混。

发明内容

本发明的目的：

不等温进气掺混装置属某航空发动机试验器进气系统，据试验器的需求技术指标和气源进气状态下的供气管路气源参数，设计的锥壁孔式不等温进气掺混装置，以满足试验件进口气流所需的温度场要求，为试验件提供一定参数的进气。

使流入其中的两股不同温度的气流在其混合段进行混合，高温或低温、中温混合后，通过改变热/冷空气流量从而改变掺混后空气的温度，在掺混装置出口得到所需的温度均匀的流场。

本发明的技术方案：

一种内锥喷射式不等温进气掺混装置，包括主进气口1、主进气腔2、副进气口3、副进气腔4、转弯段5、锥形喷口6、掺混段7、掺混栅格8、副掺混段9、掺混出口10；掺混装置为由主进气口1、主进气腔2、掺混段7、掺混栅格8、副掺混段9、掺混出口10构成一直段的掺混主体装置，在掺混段7前部与主进气口1垂直方向依次设有副进气口3、副进气腔4、转弯段5，锥形喷口6的锥尖指向掺混出口10，主进气腔2为进口小出口大的锥形，副掺混段9为进口大出口小的锥形。锥形喷口6采用锥孔喷流式结构，形状为等边锥形，锥边上有规律的布有多排一定孔径的圆形出气孔，两排孔位两两相错，每排孔的数量随锥边截面的外径尺寸增大而增加，总开孔面积之和与副进气口3管道截面积相等，锥形喷口6的锥角由主、副进气量的比例确定。

进一步的，主进气腔2的长度为副掺混段9的两倍。

进一步的，副进气口3在掺混段7前部上方与主进气腔2中心垂直，锥形喷口6的锥尖指向掺混出口10，锥形喷口6与主进气腔2、掺混段7、副掺混段9同轴。

掺混段7为直筒结构，前与主进气腔2、上与副进气腔4、后与副掺混段9相连。

掺混栅格8、副掺混段9、掺混出口10相连接构成辅助掺混通道。

本发明的有益效果：

掺混装置使流入其中的两股不同温度的气流在其混合段进行混合，高温或低温与中温混合后，通过改变热/冷空气流量从而改变掺混后空气的温度，在掺混装置出口得到所需的温度均匀的流场。

本发明结构简单，仅有主进气段、副进气段和掺混段三大部分组成，具有加工工艺简单，成本低，适合制造各种尺寸的掺混装置，满足主附掺混进气要求的特点。此外，本装置没有相关的辅助设施和安装简单，进一步降低了生产成本，具有较大的应用价值。

附图说明

图1内锥喷射式不等温进气掺混装置结构示意图。

其中，1-主进气口、2-主进气腔、3-副进气段、4-副进气腔、5-转弯段、6-锥形喷口、7-掺混段、8-掺混栅格、9-副掺混段、10-掺混出口。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

请参阅附图1，一种内锥喷射式不等温进气掺混装置，包括主进气口1、主进气腔2、副进气口3、副进气腔4、转弯段5、锥形喷口6、掺混段7、掺混栅格8、副掺混段9、掺混出口10，主进气腔2为进口小出口大的锥形，副掺混段9为进口大于出口的锥形。

掺混装置为由主进气口1、主进气腔2、掺混段7、掺混栅格8、副掺混段9、掺混出口10构成一直段的掺混主体装置，在掺混段7前部与主进气口1垂直方向设有副进气口3、副进气腔4、转弯段5，锥形喷口6的锥尖指向掺混出口10。

主进气通道由主进气口1、主进气腔2、与掺混段7相连接构成，其长度为副掺混段9的两倍。

副进气通道由副进气口3、副进气腔4、转弯段5、锥形喷口6相连接构成，副进气口3在掺混段7前部上方与主进气腔2中心垂直，锥形喷口6的锥尖指向掺混出口10。

锥形喷口6采用锥孔喷流式结构，形状为等边锥形，锥边上有规律的布有多排一定孔径的圆形出气孔，两排孔位两两相错，每排孔的数量随锥边截面的外径尺寸增大而增加，总开孔面积之和与副进气口3管道截面积相等，锥形喷口6的锥角由主、副进气量的比例确定。

掺混段7为直筒结构，前与主进气腔2、上与副进气腔4、后与副掺混段9相连。

辅助掺混通道由掺混栅格8和副掺混段9通过法兰连接在与掺混出口10连接构成，副掺混段9为进口大于出口的锥形。

还可据需要在掺混装置的出口段设置高效的丝网除尘器以隔阻、捕集气流中大于一定尺寸的固态或液态杂质颗粒。丝网安装质量的好坏直接关系到运行安全，可分割气团有利于流场均匀，还可挡住前方管道中来的杂物，以确保试验件冷气进气空气颗粒度要求。在固定除尘网时不能出现凹凸不平、单根和局部受力的情况，并且要考虑到防尘网的更换、清洗等方面的情况。

根据使用情况，在流速较慢的情况下，掺混效果很好，而且掺混装置的直径取进气管道直径中较大者的1.2～1.5倍为宜，冷空气进入掺混装置采用锥孔喷流式结构，考虑喷射距离设置总开孔面积。

在设计掺混装置时，需考虑管路压损的匹配、平衡。计算流阻损失时，对于气体管道，由于空气本身有粘滞性以及空气与管壁间有一定的摩擦作用，考虑到气体密度很小，上升管段静压阻力损失和加速度阻力损失都可忽略不计，这样管段阻力损失主要包括气流内摩擦引起的沿程阻力损失和气流流经锥形喷口气孔时，其流速的大小和方向发生变化，由此产生局部涡流所引起的局部阻力损失。掺混锥形喷口气孔压损较大，但掺混进气的高、低温气使用流量较小，且进气总流速较慢，可以通过提高供气压力和流量来补偿压损；且掺混段截面积远大于进气口截面积，掺混流速较慢，压损减小。

上述实施方式揭示了本发明内锥喷射式不等温进气掺混装置的常用实施方式，但不限于上述实施方式，在上述所揭示的基础上还可以作进一步的改进。如可据进气参数和试验器需求，增加副气进气口数量、改变掺混段长度尺寸、改变锥形喷口上开孔数及大小、改变副进气腔容积等。如高温使用对加工材料、焊接变形控制、加工精度、修配技术、间隙控制有较高要求。本发明的掺混装置对类似两种温度不同的主副进气掺混应用，具有较大的实际应用价值。

Claims (6)

1.一种内锥喷射式不等温进气掺混装置，由主进气口(1)、主进气腔(2)、副进气口(3)、副进气腔(4)、转弯段(5)、锥形喷口(6)、掺混段(7)、掺混栅格(8)、副掺混段(9)、掺混出口(10)；其特征在于：锥形喷口(6)采用锥孔喷流式结构，形状为等边锥形，锥边上有规律的布有多排一定孔径的圆形出气孔，两排孔位两两相错，每排孔的数量随锥边截面的外径尺寸增大而增加，总开孔面积之和与副进气口(3)管道截面积相等，锥形喷口(6)的锥角由主、副进气量的比例确定；主进气口(1)、主进气腔(2)、掺混段(7)、掺混栅格(8)、副掺混段(9)、掺混出口(10)构成一直段的掺混主体装置，在掺混段(7)前部与主进气口(1)垂直方向依次设有副进气口(3)、副进气腔(4)、转弯段(5)，锥形喷口(6)的锥尖指向掺混出口(10)，主进气腔(2)为进口小出口大的锥形，副掺混段(9)为进口大出口小的锥形。

2.根据权利要求1所述的掺混装置，其特征在于：所述主进气腔(2)的长度为副掺混段(9)的两倍。

3.根据权利要求1所述的掺混装置，其特征在于：所述副进气口(3)在掺混段(7)前部上方与主进气腔(2)中心垂直。

4.根据权利要求1所述的掺混装置，其特征在于：所述锥形喷口(6)与主进气腔(2)、掺混段(7)、副掺混段(9)同轴。

5.根据权利要求1所述的掺混装置，其特征在于：所述掺混栅格(8)、副掺混段(9)、掺混出口(10)相连接构成辅助掺混通道。

6.根据权利要求1所述的掺混装置，其特征在于：掺混出口(10)还设置有高效的丝网除尘器。