CN108131686A - 微型发动机燃烧室旋转喷射式蒸发管 - Google Patents

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张群
海涵
张鹏
王鑫
寇睿
李承钰
宋亚恒
黎超超
李逸飞
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    • 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
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Abstract

本发明提供了一种微型发动机燃烧室旋转喷射式蒸发管结构，该结构可以有效提高微型燃烧室内燃油与空气掺混程度,使得燃油分布更加均匀，燃烧更加充分，提高燃烧效率。通过在蒸发管末端采用四个旋转的支管路结构，使得气流从四个旋转的支管路结构出口同时喷出，且都同时具有蒸发管轴向速度和径向速度，所以四股气流将会相互作用，形成旋流，从而提高油气混合程度，并且在燃烧室内能够形成一定的回流区，从而稳住气流，使得火焰更加稳定，促进更好地燃烧。

Description

微型发动机燃烧室旋转喷射式蒸发管
技术领域
本发明属于微型发动机燃烧室领域，具体涉及一种新型蒸发管设计并能有效提高燃油与空气掺混程度，使得燃油分布更加均匀，并能稳住气流，提高燃烧效率。
背景技术
近年来，微型动力系统已成为国内研究热点，微型发动机也成为最有前途的动力之一，它具有体积小、重量轻、输出能量大、密度高等优点。微型燃烧室是微型发动机的重要组成部分,其设计也是微型发动机设计的关键环节。
在微型燃烧室中，一般有蒸发管供油和离心甩油盘供油两种供油方式。其中，蒸发管供油因结构简单，雾化效率高等优点而被广泛采用，其特点是在管内部燃油逐渐蒸发，并且与来流形成一定的掺混，使油气在之后的燃烧中能够更加充分，进而蒸发管可以充分利用燃烧释放的温度来加热管内的燃油，使管内燃油雾化更加充分，从而形成良性的循环。因此，蒸发管的结构设计对燃烧室内火焰的稳定性及燃烧效率起着关键的作用。
目前，对于蒸发管结构方面的设计类型主要有直筒型和“L”型，燃油经这两种蒸发管在燃烧室内与空气参混程度不够理想，且燃烧不够稳定。本次设计的新的蒸发管结构，从提高燃油与空气参混程度方面考虑，在蒸发管出口头部有所创新，在稳住气流的同时，提高燃烧效率。
发明内容
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油气掺混程度并稳定火焰的旋转喷射式蒸发管结构设计方案。本技术在蒸发管末端采用四个旋转的支管路结构，该结构能有效增强燃烧室内气流旋转效果，提高燃油与空气掺混程度，使得燃油分布更加均匀，提高燃烧效率，并且在燃烧室内能够形成一定的回流区，稳住气流。同时，本发明结构的设计和加工都比较简单，在实际工程应用中有较大优势。
技术方案
本发明的目的在于提供一种微型发动机燃烧室旋转喷射式蒸发管结构。
本发明技术方案如下：
蒸发管末端采用四个旋转的支管路结构，每个支管路结构相同且依次互相垂直地连接于蒸发管，且每个支管路结构中均使用弯管使得支管路结构的气流出口速度垂直于气流进入支管路结构时的速度，弯管中心线所在平面与蒸发管轴线所成角度为45°～60°，并且每个支管路结构的气流出口速度向前。
所述旋转喷射式蒸发管结构,其蒸发管壁面厚度为1～2mm，直径为5～10mm，长度为4～10cm；每个支管路出口结构壁面厚度为1～2mm，直径为4～8mm；四个旋转的支管路结构整体宽度为16～24mm；具体的支管路结构壁面厚度和直径以及四个旋转的支管路结构整体宽度应根据实际的蒸发管尺寸进行调整设计。
采用本发明可以取得以下有益效果：
1.本发明在蒸发管末端采用四个旋转的支管路结构，可以有效增强燃烧室内气流旋转效果，提高燃油与空气掺混程度，使得燃油分布更加均匀，燃烧更加充分，提高燃烧效率；
2.由于旋转喷射气流，在燃烧室内能够形成一定的回流区，可以稳住气流，有利于燃烧室内火焰的稳定；
3.本发明结构较为简单，易于加工，能够与微型燃烧室很好配合。
附图说明
图1：蒸发管整体示意图
图2：蒸发管右视图
图3：蒸发管截面图
图中：1-蒸发管入口 2-蒸发管 3-支管路结构 4-支管路结构出口
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
结合图1、图2和图3，本发提供了一种可以提高燃油与空气参混程度并稳住气流的微型发动机燃烧室旋转喷射式蒸发管结构。图1为蒸发管整体示意图，图2为从管口方向看到的蒸发管右视图，可以明显看出四个旋转的支管路结构依次互相垂直地连接于蒸发管，图3为蒸发管截面图，可以看出支管路结构与蒸发管内部的连接情况。
根据图1所示，燃油与空气的混合气流从蒸发管入口(1)进入蒸发管(2)，在蒸发管(2)内，燃油受热蒸发，并于蒸发管(2)和支管路结构(3)贯通处，垂直进入支管路结构(3)，经支管路结构(3)的弯管，速度方向再次改变90°，且弯管中心线所在平面与蒸发管(2)轴线所成角度为45°～60°，所以气流最终在支管路结构出口(4)处同时具有蒸发管(2)的轴向速度和径向速度。因为气流从四个旋转的支管路结构同时喷出，且又都同时具有蒸发管(2)的轴向速度和径向速度，故四股气流之间将会相互作用，形成旋流，可以提高燃油和空气掺混程度，使得燃油在燃烧室内分布更加均匀，燃烧更加充分，提高燃烧效率；另一方面，旋流可以在燃烧室内形成一定的回流区，从而稳住气流，使得火焰更加稳定，促进更好地燃烧。

Claims (3)

1.微型发动机燃烧室旋转喷射式蒸发管，其特征在于：蒸发管末端采用四个旋转的支管路结构，每个支管路结构相同且依次互相垂直地连接于蒸发管,且每个支管路结构中均使用弯管使得支管路结构的气流出口速度垂直于气流进入支管路结构时的速度。
2.根据权利要求1所述的一种微型发动机燃烧室旋转喷射式蒸发管，其特征在于：每个支管路出口结构的弯管中心线所在平面与蒸发管轴线所成角度为45°～60°，并且每个支管路出口结构的气流出口速度向前。
3.根据权利要求1或2所述的一种微型发动机燃烧室旋转喷射式蒸发管，其特征在于：每个支管路出口结构壁面厚度为1～2mm，直径为4～8mm；四个旋转的支管路出口结构整体宽度为16～24mm；具体的支管路出口结构壁面厚度和直径以及四个旋转的支管路出口结构整体宽度应根据实际的蒸发管及燃烧室尺寸进行调整设计。
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