CN111520752A - 一种微型燃烧室蒸发管结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型燃烧室蒸发管结构，该结构可以有效地提高燃油雾化、蒸发效果，该蒸发管结构通过在壁面上打多斜孔以及在蒸发管内增加肋片，明显地增强了蒸发管内气流的扰动，强化了油气的掺混，提高了燃油的雾化效果，其次，燃油油滴的雾化效果变好也会对燃油油滴的蒸发效果产生有力的影响，蒸发速率会变大，强化了燃油油滴的蒸发，而采用多斜孔加大了接触面积，使得蒸发管表面温度梯度轴向明显较小，雾化效果更好，在管内增加肋片结构，对气流速度的降低有较大作用，增加气流在蒸发管的停留时间，从而达到更好的雾化效果，提高燃烧性能。

Description

一种微型燃烧室蒸发管结构

技术领域

本发明属于微型发动机燃烧室领域，具体涉及一种微型燃烧室蒸发管结构，该结构可以有效强化气流扰动，并能有效改善燃烧室燃油液滴雾化蒸发效果。

背景技术

近年来，微型动力系统已经成为国内研究热点，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。美国国防部预研计划局的小尺寸动力系统计划中，重点支持推力在0.1到100N之间的微型涡轮发动机的相关研究技术：日本正在研制功率为100W的微型涡轮发动机；中国台湾和南京航空航天大学、北京航空航天大学也相继对这部分进行研究。

微型燃烧室的设计之间影响微型发动机的性能好坏。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。在厘米级燃烧室研究方面，美国处于领先地位，而国内的研究相对较少，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，具有较大前景。

对于使用液态燃料的动力装置来说，燃烧反应是以气态进行的，即液态燃料必须变成油蒸汽，而后燃烧。蒸发管因为其在液态燃油雾化蒸发方面的独有优势而被广泛应用于航空燃气轮机燃烧室。但是与此同时，蒸发管的雾化与蒸发效果相对较差，尤其是在启动状态时空气压力低，温度也不高，不能使蒸发管内的燃油良好雾化，导致发动机点火困难。

现代的微型发动机燃烧室一般都对蒸发管内的燃油雾化蒸发效果要求比较严格，但是传统的蒸发管结构因其雾化蒸发效果差等因素难以满足现代微型发动机燃烧室对燃油雾化蒸发效果的要求，故此提出了这种在蒸发管壁上打斜孔，管内加肋片的新型蒸发管，加强了气流的扰动，所以会使发动机的启动状况有所改善，因而具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明索要解决的技术问题是提出一种微型燃烧室蒸发管结构，这种结构可以有效加强气流扰动，改善燃油液滴雾化蒸发效果的微型燃烧室蒸发管结构，该结构在该蒸发管壁面打斜孔，在管内增加肋片。与现有技术相比，本发明的优点是相对于其他蒸发管结构，本结构能有效提升燃油的雾化蒸发效果，并在一定程度下改善蒸发管式燃烧室启动难的状况，同时增加了燃油在蒸发管内停留时间，增加内壁面表面积，增加壁面与混气的换热，结构简单，加工方便。

技术方案

本发明为解决其技术问题采取的技术方案是：提供了一种微型燃烧室蒸发管结构，该蒸发管结构在蒸发管壁面打斜孔，在管内增加肋片，加大了蒸发管内气流的扰动，强化了油气间的掺混，增加了燃油在蒸发管内的停留时间，有利于提升蒸发管内燃油液滴的雾化效果，提高燃烧效率。

蒸发管的结构可以是直管式蒸发管或T型蒸发管或L型蒸发管，蒸发管的直径在5mm～12mm之间变化，蒸发管管壁开孔为斜孔，斜孔半径变化范围为0.2～1mm之间，倾斜角度为30°-60°。

微型燃烧室蒸发管结构上的斜孔在靠近蒸发管进口处分布比较密集，个数为10-12 个，在靠近蒸发管出口处分布比较稀疏，个数为4-6个。

蒸发管内肋片结构分布有中心大圆和周边小圆结构，中心大圆直径尺寸为 2.5mm～5mm，周边小圆直径尺寸设置为0.5mm～2mm之间，绕中心圆形分布，分布数量为15-40个，具体的圆孔直径和数量根据蒸发管的直径设计。

肋片沿蒸发管轴向方向进行线性分布，数量为8-20个，具体的数量根据蒸发管长度确定。

本发明具有以下有益效果：

该结构可以有效地提高燃油雾化、蒸发效果，该蒸发管结构通过在壁面上打多斜孔以及在蒸发管内增加肋片，明显地增强了蒸发管内气流的扰动，强化了油气的掺混，提高了燃油的雾化效果，其次，燃油油滴的雾化效果变好也会对燃油油滴的蒸发效果产生有力的影响，蒸发速率会变大，强化了燃油油滴的蒸发，而采用多斜孔加大了接触面积，使得蒸发管表面温度梯度轴向明显较小，雾化效果更好，在管内增加肋片结构，对气流速度的降低有较大作用，增加气流在蒸发管的停留时间，从而达到更好的雾化效果，提高燃烧性能。

下边将结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明的主视图

图3是本发明的正视图

图4是本发明肋片的示意图

图中1-斜孔，2-肋片，3-肋片上小孔，4-肋片上大孔。

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，本发明主要提供了一种微型发动机蒸发管结构，图中所示蒸发管为直管蒸发管，但该结构可以用于T型或者L型蒸发管，图1是本发明的整体结构示意图。

本发明的微型燃烧室蒸发管结构在管壁上打斜孔，明显地加强了蒸发管内气流的扰动，强化了油气掺混效果，提高了燃油的雾化效果，在蒸发管上打的孔在靠近蒸发管进口处分布比较密集，在靠近蒸发管出口处分布比较稀疏，这样布置开孔方式是因为在蒸发管进口处燃油液滴较大，急需加强油气掺混及扰动以强化雾化破碎效果，而随着燃油雾化蒸发的进行，越接近蒸发管出口处燃油颗粒越小，数量也越多，此时如果保持之前的气流扰动强度会增加燃油液滴的碰撞融合几率使得雾化效果变差，孔型开成斜孔加大了接触面积，使得蒸发管表面温度梯度轴向明显较小，雾化效果更好；另一方面在管内增加肋片结构，燃油和气体混合共同撞击管内肋片，增加两者的掺混，使气流和燃油的速度减慢，使两者在蒸发管的停留时间增加，并且肋片结构的增加，使蒸发管内壁面面积增加，从而使混气与蒸发管的接触面积增大，气流与蒸发管壁面的换热得以增强。

这种微型燃烧室蒸发管结构对蒸发管内的燃油蒸发雾化起促进作用，使蒸发管出口得到雾化良好的燃油预混气，预混的混气经蒸发管出口进入火焰筒内部，由于在蒸发管内已经混合蒸发的很充分，在蒸发管出口能够更好更充分的燃烧，从而达到提高燃烧效率，提高燃烧室性能。

Claims (6)

1.一种微型燃烧室蒸发管结构，其特征在于：在该蒸发管壁面打斜孔，在管内增加肋片结构。

2.根据权利要求1所述的一种微型燃烧室蒸发管结构，其特征在于：蒸发管的结构可以是直管式蒸发管或T型蒸发管或L型蒸发管，蒸发管的直径在5mm～12mm之间变化。

3.根据权利要求1所述的一种微型燃烧室蒸发管结构，其特征在于：蒸发管管壁开孔为斜孔，斜孔半径变化范围为0.2～1mm之间，倾斜角度为30°-60°。

4.根据权利要求1所述的一种微型燃烧室蒸发管结构，其特征在于：微型燃烧室蒸发管结构上的斜孔在靠近蒸发管进口处分布比较密集，个数为10-12个，在靠近蒸发管出口处分布比较稀疏，个数为4-6个。

5.根据权利要求1所述的一种微型燃烧室蒸发管结构，其特征在于：其蒸发管内肋片结构分布有中心大圆和周边小圆结构，中心大圆直径尺寸为2.5mm～5mm，周边小圆直径尺寸设置为0.5mm～2mm之间，绕中心圆形分布，分布数量为15-40个，具体的圆孔直径和数量根据蒸发管的直径设计。

6.根据权利要求1所述的一种微型燃烧室蒸发管结构，轴向方向特征在于：肋片沿蒸发管轴向方向进行线性分布，数量为8-20个，具体的数量根据蒸发管长度确定。

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