CN114753931A - 一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构 - Google Patents

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王瑞浩
李政
王锦洋
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Abstract

本发明的目的在于提供一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构，包括回热器、气流流道、环形燃烧室、V型尾喷管，气流流道安装在压气机的出口，环形燃烧室安装在涡轮的进口，V型尾喷管安装在涡轮的出口，回热器安装在V型尾喷管的外部，气流流道里设置空气分流器，空气分流器将气流流道分隔成主流流道、次流流道，供油油道穿过主流流道、次流流道进入环形燃烧室，其端部为供油喷嘴，所述主流流道通向环形燃烧室，次流流道通向回热器，回热器连通供油喷嘴后端的环形燃烧室。本发明将微型燃气轮机内空气分离为冷却空气与燃烧空气，不仅提高了空气对燃烧室内部的冷却效果，同还增加了参与燃烧空气的温度，提高燃烧效率。

Description

一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构
技术领域
本发明涉及的是一种燃气轮机，具体地说是燃气轮机回热器分流结构。
背景技术
微型燃气轮机具有质量轻、小体积、功率大、机动性强的特点，主要由压气机、燃烧室、涡轮组成，是一种典型的动力装置。为了提高微型燃气轮机热效率通常采用回热器对压气机压缩后的空气进行加热后再进入燃烧室燃烧，但是进入燃烧室的空气并不是全部都参与燃烧，还有一部分空气是起到冷却作用。一般情况下，参与燃烧的空气和参与冷却的空气比例是3：7。这就导致回热器提供的热量一部分给到参与冷却的空气，参与冷却的空气经回热器后温度升高，冷却效果降低，并且参与燃烧的空气获得的热量较少，温升较少。
发明内容
本发明的目的在于提供将冷却空气与燃烧空气分离，使冷却空气不经过回热器，增加燃烧空气温度的一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构，包括压气机、涡轮，压气机通过轴连接涡轮，其特征是：还包括回热器、气流流道、环形燃烧室、V型尾喷管，气流流道安装在压气机的出口，环形燃烧室安装在涡轮的进口，V型尾喷管安装在涡轮的出口，回热器安装在V型尾喷管的外部，气流流道里设置空气分流器，空气分流器将气流流道分隔成主流流道、次流流道，供油油道穿过主流流道、次流流道进入环形燃烧室，其端部为供油喷嘴，所述主流流道通向环形燃烧室，次流流道通向回热器，回热器连通供油喷嘴后端的环形燃烧室。
本发明还可以包括：
1、所述空气分流器的纵截面为Y型。
2、所述空气分流器设置在气流流道横截面的1/4-3/10处，主流流道与次流流道的空气流量比为3：1。
3、所述空气分流器的后半段包括短端和长端，后半段短端与环形燃烧室上端相连且相切，后半段长端与回热器叶片相连且相切，其余各连接处均为圆弧过渡，整体结构呈流线型。
本发明的优势在于：本发明提供了一种基于微型燃气轮机的高效回热与冷却的方案设计，将微型燃气轮机内空气分离为冷却空气与燃烧空气，不仅提高了空气对燃烧室内部的冷却效果，同还增加了参与燃烧空气的温度，提高燃烧效率。
附图说明
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为空气分流器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-3，本本发明包括压气机1、轴2、涡轮3、空气分流器4、气流流道5、主流流道5.1、次流流道5.2、环形燃烧室6、供油喷嘴7、供油管道8、回热器9、V型尾喷管10。其中压气机1与涡轮3通过轴2相连，气流流道5内部有空气分流器4将其分为主流流道5.1与次流流道5.2。供油管道8穿过次流流道5.2与主流流道5.1进入道环形燃烧室6内，其前端焊接有供油喷嘴7。涡流后端装有V型尾喷管10，回热器9焊接在V型尾喷管10的壁面外侧。
空气分流器4整体结构成周向一致性，纵截面形状呈“Y”型。
纵截面形状呈“y”型，即空气分流板一分二：
空气分流器4安装位置在气流流道5横截面的1/4-3/10处，根据流道通流面积将冷却空气流量与燃烧空气流量分为3：1。
计算有无分流装置的温度变化
假定有无分流装置时：
回热器所提供的热量Q一定；
压气机出口温度T0一定；
空气定压比热容Cp一定。
无分流装置时：总空气质量流量为M，回热器进口温度Tin,出口温度Tout。
Q＝CpM(Tout-Tin)即燃烧空气和冷却空气温度均为Tout：
Figure BDA0003643493160000031
有分流装置时：燃烧空气质量流量
Figure BDA0003643493160000032
冷却空气质量流量
Figure BDA0003643493160000033
回热器进口温度T′in,出口温度T′out。
其中：T′in＝Tin；
即冷却空气温度为T′in＝Tin＜Tout；
Figure BDA0003643493160000034
燃烧空气温度为
Figure BDA0003643493160000035
Figure BDA0003643493160000036
综上所述：T′in＜Tout，T′out＞Tout，即实现冷却空气温度降低，冷却效果增强，燃烧空气温度升高，燃烧效率提高。
空气分流器4其后半段短端与环形燃烧室6上端相连且相切，后半段长端与回热器9叶片相连且相切，其余各连接处均为圆弧过渡，整体结构呈流线型减小流动阻力。
工作过程如下：空气由压气机1压入气流流道5，再由空气分流器4按照3：1的比例将其分为冷却空气与次燃烧空气。冷却空气通过主流管道5.1直接进入环形燃烧室6，对壁面与内部燃气进行充分的高效冷却；燃烧空气先通过次流流道5.2流进回热器9，由V型尾喷管10中的高温燃气通过回热器9将热量传输给燃烧空气，再从供油喷嘴7后端进入环形燃烧室6，与喷出的燃油充分掺混进行燃烧。燃烧后得到高温燃气推动涡轮3做功后，通过V型尾喷管10排出。

Claims (4)

1.一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构，包括压气机、涡轮，压气机通过轴连接涡轮，其特征是：还包括回热器、气流流道、环形燃烧室、V型尾喷管，气流流道安装在压气机的出口，环形燃烧室安装在涡轮的进口，V型尾喷管安装在涡轮的出口，回热器安装在V型尾喷管的外部，气流流道里设置空气分流器，空气分流器将气流流道分隔成主流流道、次流流道，供油油道穿过主流流道、次流流道进入环形燃烧室，其端部为供油喷嘴，所述主流流道通向环形燃烧室，次流流道通向回热器，回热器连通供油喷嘴后端的环形燃烧室。
2.根据权利要求1所述的一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构，其特征是：所述空气分流器的纵截面为Y型。
3.根据权利要求1所述的一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构，其特征是：所述空气分流器设置在气流流道横截面的1/4-3/10处，主流流道与次流流道的空气流量比为3：1。
4.根据权利要求1所述的一种基于微型燃气轮机的回热器分流结构，其特征是：所述空气分流器的后半段包括短端和长端，后半段短端与环形燃烧室上端相连且相切，后半段长端与回热器叶片相连且相切，其余各连接处均为圆弧过渡，整体结构呈流线型。
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