CN112264209B - 一种螺旋管式空气雾化喷嘴 - Google Patents

一种螺旋管式空气雾化喷嘴 Download PDF

Info

Publication number
CN112264209B
CN112264209B CN202010991540.6A CN202010991540A CN112264209B CN 112264209 B CN112264209 B CN 112264209B CN 202010991540 A CN202010991540 A CN 202010991540A CN 112264209 B CN112264209 B CN 112264209B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nozzle
oil
gas
spiral
spiral pipe
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.)
Active
Application number
CN202010991540.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112264209A (zh
Inventor
张群
王晓燕
王紫欣
马晓曦
高耀红
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.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical 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 Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202010991540.6A priority Critical patent/CN112264209B/zh
Publication of CN112264209A publication Critical patent/CN112264209A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112264209B publication Critical patent/CN112264209B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0491—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid the liquid and the gas being mixed at least twice along the flow path of the liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/10—Spray pistols; Apparatus for discharge producing a swirling discharge

Abstract

本发明提供了一种螺旋管式空气雾化喷嘴。此喷嘴采用三次雾化方案，以解决当前燃油雾化不足的问题。喷嘴大体呈收缩圆锥状，其内腔与混合腔的连接处为内部流道喉道。螺旋管固定在内腔中，管壁上分布有斜孔，尾部设置小孔。燃油管固定在流道上游，其出口油罩上的油孔对燃油进行一次雾化。气体从喷嘴头部进入，一部分经轴向旋流器形成外环气体，一部分进入螺旋管形成内环气体。本发明的螺旋管式空气雾化喷嘴通过油罩对燃油进行一次雾化，后外环旋流气体和螺旋管斜孔喷出的内环气体相互剪切、冲击，进行二次雾化，再通过外环混气和螺旋管小孔喷出的内环气体在喉部的强烈剪切作用进行三次雾化，有效增强了空气雾化效果，降低污染物排放。

Description

一种螺旋管式空气雾化喷嘴
技术领域
本发明属于航空燃气轮机燃烧室领域，具体涉及一种螺旋管式空气雾化喷嘴。
背景技术
燃油雾化主要是靠喷嘴来实现的，喷嘴是航空燃气轮机燃烧室中的重要部件，其性能的好坏对燃烧过程有着极大的影响。现阶段燃烧室内部采用两类雾化原理不同的喷嘴：压力雾化和空气雾化。压力雾化是将压力势能转换为动力势能，使气、液两相之间通过强烈的剪切作用从而实现雾化；空气雾化是以空气为介质，使之与液体燃料之间发生撞击、挤压、剪切、撕裂等作用从而将液体燃料破碎。
在不断追求燃烧室的高效燃烧的同时，航空燃气轮机燃烧室压比、温升的也随之提高，在此情况下，空气雾化喷嘴的优势逐渐突显出来，其既能保证燃油和气流实现充分而又均匀地混合，并且具有低供油压力和出口温度场对燃油变化不太敏感等优点，因而常使用在较高性能的航空燃气轮机中。
现阶段航空燃气轮机燃烧室中主要运用的是液膜式空气雾化喷嘴。其主要原理是：液体燃油因供油压力不高，先紧贴内壁形成一层油膜，然后通过内环腔和外环腔的交叉气流形成相剪切的冲击，从而破坏油膜表面的表面张力，碎裂成细小的油滴。目前常用的液膜式空气雾化喷嘴仅对油膜进行一次雾化破碎，雾化程度有限，随着航空燃气轮机对燃烧室燃烧性能要求的不断提高，便会存在燃油雾化不足的问题。本发明利用螺旋管壁上的斜孔、尾部的小孔以及油罩上的油孔对液体燃料进行三次雾化破碎，可以有效提高其空气雾化效果，提高燃烧效率，减小污染物排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种螺旋管式空气雾化喷嘴，以解决现阶段出现的燃油雾化不足的问题。本技术首先通过油罩上的油孔对液体燃料进行一次雾化，然后从螺旋管斜孔喷出的内环气体与外环旋流气体形成冲击剪切作用，对燃油进行二次雾化，最后螺旋管尾部小孔喷出的内环气体辅助外环混气在喉道产生剪切作用，对燃油进行三次雾化，进而优化燃油雾化效果，大大降低发烟度和热辐射量，降低污染物排放，有效提高燃烧室的燃烧效率。
技术方案
本发明的目的在于提供一种螺旋管式空气雾化喷嘴。
本发明技术方案如下：
一种螺旋管式空气雾化喷嘴，采用了三次雾化方案，其特征在于：喷嘴大体呈圆锥状，其内腔与混合腔连接处为喉道；流道上游侧壁处设置一燃油管，燃油管下接带孔油罩；螺旋管设置在腔体中心且位于喉道上游，用以进口气体分流，螺旋管壁上均匀分布着大小相同且倾斜方向大体一致的斜孔，其尾部设置有小孔；喷嘴头部设置一轴向旋流器，其旋流方向如螺旋管斜孔的倾斜方向相反；油雾喷孔沿轴向连通混合腔，位于喷嘴尾部。
所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：油罩整体呈半球状，油罩上设置有大小一致的油孔，孔径为0.5～0.6mm，均匀分布在整个半球面上。
所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：螺旋管内部螺旋线直径呈线性变化，螺距恒定，沿螺旋线形成的螺旋管内径和外径不变，其进口和出口方向沿轴向水平；管壁上斜孔的中轴线与所处位置螺旋管的中轴线夹角基本保持45°，朝气体进口方向倾斜，尾部小孔均匀分布在半球体上，空间角度按0°～180°均匀分布，且孔径均为1～2mm。
所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：位于喷嘴头部的轴向旋流器，其旋流方向与斜孔的倾斜方向相反。
所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：油雾喷孔的中轴线与喷嘴整体保持一致，孔径为0.5～1mm。
所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：内腔收缩段与中轴线的夹角大于30°。
所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：收缩内腔后设置一轴向平直段混合腔，二者连接处为内部流道的喉道，喉道位于螺旋管后，且混合腔的直径与喷嘴进气口内径相当，油雾喷孔位于混合腔末端。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用油罩上的油孔对液体燃料进行一次雾化，形成小油滴，相对于燃油管中的液体燃料直接进入喷嘴内腔，增强了燃料的雾化效果；同时小油滴沿半球表面进入内腔，提高了雾化的均匀性。(2)本发明采用了中间螺旋管，内环气体在螺旋管中高速旋转，随着管道螺旋线直径的线性减小，气体加速旋转。在离心力和内外压差等共同作用下，内环气体沿管壁斜孔高速旋转喷出，与外环旋流气体冲击产生剪切作用，相对于单股旋流气体对液体燃料的破碎，两股旋流相互加速冲击产生的剪切作用更加强烈，从而强化了燃料二次雾化的效果。(3)本发明的喷嘴内部流道存在喉道，内环气体从螺旋管半球体尾部的小孔向四周喷出，辅助外环旋气在喉道处产生强烈的剪切作用，气流此处的速度达到极大值，燃油由此得到了第三次充分雾化。(4)本发明的混合腔中，油气相互均匀混合，且混合腔直径与喷嘴进气口内径相当，适当减小了内部气体流动损失，保证了下游流场一定的稳定性。
附图说明
图1：螺旋管式空气雾化喷嘴的截面视图
图2：螺旋管示意图
图3：燃油管油罩示意图
图4：螺旋管式空气雾化喷嘴的主视图
图5：螺旋管式空气雾化喷嘴的侧视图
图中：1-轴向旋流器，2-内腔，3-燃油管，4-油罩，5-螺旋管，6-混合腔，7-油雾喷孔，8-斜孔，9-小孔
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，本发明提供了一种有效提高液体燃料雾化效果并减少污染排放的螺旋管式空气雾化喷嘴。
具体过程：
气体从喷嘴头部进入，一部分经过轴向旋流器1形成外环气流，另一部分进入螺旋管5形成内环气流。外环气流在内腔2中形成高速旋转的紊流。内环气流在螺旋管5内加速旋转并向下游流动，斜孔8中轴线与所处位置螺旋管道的中轴线有一定距离，且管体呈螺旋状，使经斜孔8喷出的气流产生周向的分速度；斜孔8的中轴线与所处位置处螺旋管的中轴向夹角大致保持45°，且轴向旋流器1的旋流方向与与斜孔8的倾斜方向相反，使得出孔内环气流产生沿上游的轴向速度。燃油管3中的液体燃油通过尾部油罩4上的油孔进行一次雾化，燃料沿半球方向被均匀分解成小油滴进入内腔。外环旋流气体与斜孔8喷出的内环旋流相互冲击碰撞，在强烈的剪切作用下油滴进行二次雾化，进一步被破碎为细小油滴。随着内腔2的收缩以及螺旋管5旋线半径的线性减小，内外环气流加速旋流，紊乱度和剪切作用大幅提高，将强二次雾化效果。内腔2与混合腔6连接处的喉道处，螺旋管尾部小孔9喷出的内环气流辅助外环高速旋流混气在喉道处与细小油滴相互挤压、撕裂和撞击，进行三次雾化，且收缩内腔2与中轴线的夹角大于30°，大的冲击角度强化了气流间的剪切作用，使得雾化效果更加理想。油气混气在平直混合腔6中充分混合后，通过油雾喷孔7进去下游的燃烧区燃烧。

Claims (5)

1.一种螺旋管式空气雾化喷嘴，采用了三次雾化方案，其特征在于：喷嘴大体呈圆锥状，其内腔与混合腔连接处为喉道；流道上游侧壁处设置一燃油管，燃油管下连接着带孔油罩，油罩整体呈半球状，油罩上设置有大小一致的油孔，孔径为0.5～0.6mm，均匀分布在整个油罩半球面上，液体燃油通过油罩上的油孔进行一次雾化，燃油沿油罩半球方向被均匀分解成小油滴进入喷嘴内腔；螺旋管设置在喷嘴内腔腔体中心且位于喉道上游，用以进口气体分流，螺旋管壁上均匀分布着大小相同且倾斜方向大体一致的斜孔；喷嘴头部设置有一轴向旋流器，其旋流方向与螺旋管斜孔的倾斜方向相反；气体从喷嘴头部进入，一部分经过轴向旋流器形成外环气流，另一部分进入螺旋管形成内环气流，外环气流在喷嘴内腔中形成高速旋转的紊流，内环气流在螺旋管内加速旋转并向下游流动，外环旋流气体与螺旋管斜孔喷出的内环旋流气体相互冲击碰撞，在强烈的剪切作用下对油罩作用后的油滴进行二次雾化，使油滴进一步被破碎为细小油滴；螺旋管的尾部设置有小孔，其喷出的内环气流辅助高速旋流混气在喉道处与细小液滴相互挤压、撕裂和撞击，进行三次雾化；油雾喷孔沿轴向连通混合腔，位于喷嘴尾部。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：螺旋管内部螺旋线直径呈线性变化，螺距恒定，沿螺旋线形成的螺旋管内径和外径不变，其进口和出口方向沿轴向水平；管壁上斜孔的中轴线与所处位置螺旋管的中轴线夹角基本保持45°，朝气体进口方向倾斜，尾部小孔均匀分布在螺旋管尾部的半球体上，空间角度按0°～180°均匀分布，且孔径均为1～2mm。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：油雾喷孔的中轴线与喷嘴整体保持一致，孔径为0.5～1mm。
4.根据权利要求1所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：内腔收缩段与中轴线的夹角大于30°。
5.根据权利要求1所述的一种螺旋管式空气雾化喷嘴，其特征在于：内腔收缩段后设置一轴向平直段混合腔，二者连接处为内部流道的喉道，喉道位于螺旋管后，且混合腔的直径与喷嘴进气口内径相当，油雾喷孔位于混合腔末端。
CN202010991540.6A 2020-09-18 2020-09-18 一种螺旋管式空气雾化喷嘴 Active CN112264209B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010991540.6A CN112264209B (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种螺旋管式空气雾化喷嘴

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010991540.6A CN112264209B (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种螺旋管式空气雾化喷嘴

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112264209A CN112264209A (zh) 2021-01-26
CN112264209B true CN112264209B (zh) 2022-06-10

Family

ID=74349272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010991540.6A Active CN112264209B (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种螺旋管式空气雾化喷嘴

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112264209B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114904675B (zh) * 2021-02-08 2023-10-10 中国石油化工股份有限公司 雾化发生装置及雾化方法
CN112923396A (zh) * 2021-03-04 2021-06-08 西北工业大学 一种内置螺旋式的双通道蒸发管
CN113006949B (zh) * 2021-03-04 2022-08-02 西北工业大学 螺旋油管式的三气路空气雾化喷嘴
CN113332471A (zh) * 2021-06-01 2021-09-03 右江民族医学院附属医院 一种疫情防控用消毒室

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106121783A (zh) * 2016-06-29 2016-11-16 中国北方发动机研究所(天津) 一种scr空气混合雾化喷嘴

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE794642A (fr) * 1972-01-28 1973-05-16 Arbed Injecteur de combustibles pour les hauts fourneaux
CN101398186A (zh) * 2008-10-24 2009-04-01 北京大学 自吸式旋流气动雾化喷嘴装置
CN202063879U (zh) * 2011-04-29 2011-12-07 中国石油化工股份有限公司 一种催化裂化进料喷嘴
CN104759372A (zh) * 2015-04-24 2015-07-08 河海大学常州校区 涡街雾化喷嘴
CN106925459A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 天津艾威克自动化技术有限公司 气雾除尘喷嘴
CN107328688B (zh) * 2016-05-12 2020-04-14 李依真 一种喷雾密度测定装置
CN108758625B (zh) * 2018-05-08 2019-11-12 北京航空航天大学 一种燃油切向入射成膜的贫油直喷空气雾化喷嘴

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106121783A (zh) * 2016-06-29 2016-11-16 中国北方发动机研究所(天津) 一种scr空气混合雾化喷嘴

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Study on the Atomization and Dust-Reduction Performance of a New Type of External Pneumatic Vortex Fog Curtain Dust Removal Device in Fully Mechanized Excavation Face;Deji Jing;《Advances in Materials Science and Engineering》;20200131;全文 *
微型燃烧室蒸发管燃油雾化和蒸发特性数值研究;张群;《航空发动机》;20190228;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112264209A (zh) 2021-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112264209B (zh) 一种螺旋管式空气雾化喷嘴
US20090255258A1 (en) Pre-filming air-blast fuel injector having a reduced hydraulic spray angle
CN101435576B (zh) 一种双级引射式预膜气力雾化喷嘴
CN101206029A (zh) 一种微型燃气轮机燃烧室喷嘴
CN101398186A (zh) 自吸式旋流气动雾化喷嘴装置
CN111207414A (zh) 强旋流离心回流式喷嘴
CN111981512B (zh) 一种燃油空气雾化装置
CN109827192A (zh) 一种双油路双旋流结构的空气雾化喷嘴
CN201344531Y (zh) 一种自吸式旋流气动雾化喷嘴
CN113280367A (zh) 一种带有卷流预膜板结构的分级燃烧室头部
CN114413282B (zh) 一种冲压发动机用强化油气掺混的稳定器
CN113294808A (zh) 一种燃气轮机燃烧室空气雾化喷嘴
CN109340819A (zh) 一种增强雾化效果的文氏管装置
CN209744417U (zh) 一种双油路双旋流结构的空气雾化喷嘴
CN114738796A (zh) 内含旋转油管的空气雾化喷嘴
CN113188153B (zh) 一种采用强剪切油气混合燃烧装置及使用其的燃烧室
CN113006949B (zh) 螺旋油管式的三气路空气雾化喷嘴
CN112923397A (zh) 一种双油路双气路复合式燃油喷嘴
CN112902231B (zh) 一种新型的传热式空气雾化喷嘴
CN112431701A (zh) 一种应用于中小型无人机发动机的重油雾化器
CN111911322B (zh) 一种气液同轴撞击式燃油喷嘴
CN216143778U (zh) 燃烧器及预混进气式回流环形燃烧室
CN111520757B (zh) 直射式凹腔旋流喷嘴
CN112146126B (zh) 吸气式爆轰发动机的组合式雾化喷油结构
CN212869751U (zh) 一种小流量油枪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant