CN112902227A - 微型发动机燃烧室多通道式蒸发管 - Google Patents

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张群
王紫欣
马晓曦
王晓燕
高耀红
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    • 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
    • F23R3/30—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices
    • F23R3/32—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices being tubular

Abstract

本发明提供了微型发动机燃烧室多通道式蒸发管，燃油从头部输油孔进入，一部分燃油从蒸发管外圈进入，直达蒸发管底部，再回流通过蒸发管外圈的内侧通道(通道2)，燃油则通过内圈上布置的燃油孔喷入主通道(通道3)中，与主通道中的燃油混合输出燃烧。该结构一方面极大地增加了燃油与蒸发管的接触面积，使得换热效果加强；另一方面，内圈壁面上布置的燃油孔不仅可以使外圈的燃油与主通道内的燃油混合，而且可以加强蒸发管内气流的扰动，强化汽油的掺混，提高燃油的雾化效果。并且外圈的迷宫式通道可以有效地降低燃油混气的流速，从而达到提高燃油混气在蒸发管内的停留时间，达到最佳的雾化蒸发效果，该结构有助于提升微型发动机的整体性能。

Description

微型发动机燃烧室多通道式蒸发管
技术领域
本发明属于微型发动机燃烧室领域，具体涉及一种微型发动机燃烧室多通道式蒸发管并能有效改善燃烧室内燃油雾化蒸发效果，从而提高微型燃烧室内的燃烧效率。
背景技术
微型燃烧室的设计是微型涡轮发动机中的关键，也是最重要的部分，与常规尺度的燃烧室相比，此种燃烧室具有特征尺寸小和面容比大的特点，从而使得气流停留时间短，散热损失大，最后导致火焰筒中出现不稳定燃烧的现象。新一代微型发动机采用的燃烧室主要有两种：直流环形燃烧室和回流环形燃烧室。两者对比分析，高性能微型发动机采用直流环形燃烧室是主流发展方向。这种微型直流环形燃烧室受到空间布局的限制，在燃油雾化、蒸发方面一般采用结构简单、供油压力低的蒸发管供油。液体燃料经过蒸发管时，逐渐蒸发为气态，在燃烧之前和蒸发管里的空气已经初步掺混，这样缩短了气流在燃烧室滞留的时间，并且能够较好地燃烧，采用此种方式供油可以在较短的燃烧停留时间下获得较高的燃烧性能。
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，而多通道式蒸发管则可以有效地解决这个问题，此外，这种迷宫式蒸发管因其加强了对气流的扰动，所以也会使发动机的启动状况有所改善，而且其结构简单，加工方便，因此具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种微型发动机燃烧室多通道式蒸发管，对燃烧室内燃油雾化和蒸发有较好的改善和提高效果。与现有技术相比，本发明的优点是相对于其他微型燃烧室蒸发管，本结构能增加燃油在蒸发管内停留时间，增大气流的紊流度，增加气流与蒸发管的接触面积，从而能够强化蒸发管换热效果，提高燃油在蒸发管内的蒸发雾化效果。
技术方案
本发明的目的在于提供一种微型发动机燃烧室多通道式蒸发管。
本发明技术方案如下：
微型发动机燃烧室多通道式蒸发管，包括蒸发管内多通道和内圈壁面上布置的燃油孔结构，其特征在于：蒸发管内的多通道和内圈蒸发管壁上设置的燃油孔。
所述的微型发动机燃烧室多通道式蒸发管，其特征在于：外圈的双通道结构。该结构主要有内外两个通道，其中外侧通道(通道1)高度为1～4mm，内侧通道(通道2)高度为1～3mm。
所述的微型发动机燃烧室多通道式蒸发管，其特征在于：在蒸发管内圈蒸发管壁(蒸发管壁3)上布置多个燃油孔结构。燃油孔直径为1～3mm，沿轴向和周向均匀分布，具体的尺寸和数量根据蒸发管的实际尺寸设计。
本发明具有以下有益效果：
蒸发管的雾化蒸发效果对微型发动机燃烧室的性能有很大影响，其主要影响燃烧室的燃烧效率，即燃烧效率越高，燃烧室的性能就越好。与普通蒸发管相比，多通道式蒸发管增加了内壁面与气流的接触面积，强化了换热，同时在流经外侧的两个通道时燃油混气的流速会在一定程度上有所降低，从而达到提高燃油混气在蒸发管内的停留时间，使燃油在蒸发管内更充分地蒸发混合。蒸发管内壁面上的燃油孔结构不仅可以使外圈的燃油与主通道内的燃油混合，而且可以加强蒸发管内气流的扰动，强化汽油的掺混，提高燃油的雾化效果，对蒸发管内的燃油雾化蒸发有促进作用，有助于提升微型发动机的整体性能。
附图说明
图1：微型发动机燃烧室多通道式蒸发管整体三维结构示意图
图2：微型发动机燃烧室多通道式蒸发管俯视图
图3：微型发动机燃烧室多通道式蒸发管A-A方向剖视图
图4：微型发动机燃烧室多通道式蒸发管B局部放大图
图中：1－蒸发管壁面1，2－蒸发管壁面2，3－蒸发管壁面3(内圈壁面)，4－燃油孔，5－蒸发管通道1，6－蒸发管通道2，7－蒸发管通道3(主通道)
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、图3、图4，本发明提供了一种新的可以有效增强换热和提高燃油蒸发雾化的微型发动机燃烧室多通道式蒸发管结构设计。其中，图1为微型发动机燃烧室多通道式蒸发管的三维结构示意图，图2为微型发动机燃烧室多通道式蒸发管的俯视图，图3为微型发动机燃烧室多通道式蒸发管A-A方向剖视图，可以看出蒸发管内部的通道布置以及燃油孔的布置情况，图4为微型发动机燃烧室多通道式蒸发管B局部放大图。
空气经蒸发管进口进入蒸发管，蒸发管上端进行喷油，燃油与空气形成混气，经蒸发管蒸发雾化，进入火焰筒内进行燃烧。蒸发管管口的燃油混气会分成两股气流，一股气流进入蒸发管外圈通道1内，在轴向气流速度的作用下到达蒸发管底端，再进入通道2内，通道2内的燃油混气经过蒸发管壁面3即内圈壁面上布置的燃油孔4喷入通道3即主通道中，与主通道中的一股燃油混气混合，同时，会对主通道中的燃油混气有扰动作用，强化汽油的掺混，也可在一定程度上降低燃油混气的流速，提高燃油的雾化效果。该结构使蒸发管内燃油混气与蒸发管内壁的接触面积增大，强化换热，且燃油与空气混合的空间增大，同时让混气在蒸发管内的停留时间增加，使燃油混气在蒸发管内更充分地蒸发混合。
在蒸发管内得到雾化蒸发好的燃油混气，之后进入火焰筒内进行燃烧放热，让燃油混气更充分地燃烧，有效地提高燃烧室的燃烧效率，使得发动机燃烧室的燃烧性能得到很大的改善，从而发动机的整体性能在一定程度上也能得到提升。

Claims (3)

1.微型发动机燃烧室多通道式蒸发管，包括蒸发管内多通道和内圈壁面上布置的燃油孔结构，其特征在于：蒸发管内的多通道和内圈蒸发管壁上设置的燃油孔。
2.根据权利要求1所述的微型发动机燃烧室多通道式蒸发管，其特征在于：外圈双通道结构。该结构主要有内外两个通道，其中外侧通道(通道1)高度为1～4mm，内侧通道(通道2)高度为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的微型发动机燃烧室多通道式蒸发管，其特征在于：在蒸发管内圈蒸发管壁(蒸发管壁3)上布置多个燃油孔结构。燃油孔直径为1～3mm，沿轴向和周向均匀分布，具体的尺寸和数量根据蒸发管的实际尺寸设计。
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