CN114963237A - 一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室 - Google Patents

一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室 Download PDF

Info

Publication number
CN114963237A
CN114963237A CN202210752494.3A CN202210752494A CN114963237A CN 114963237 A CN114963237 A CN 114963237A CN 202210752494 A CN202210752494 A CN 202210752494A CN 114963237 A CN114963237 A CN 114963237A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion chamber
annular
nozzle
nozzles
flow
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.)
Granted
Application number
CN202210752494.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114963237B (zh
Inventor
季炫宇
孔杰
周雄
林顺洪
谭勇虎
杨鲁
徐�明
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.)
Chongqing University of Science and Technology
Original Assignee
Chongqing University of Science and Technology
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 Chongqing University of Science and Technology filed Critical Chongqing University of Science and Technology
Priority to CN202210752494.3A priority Critical patent/CN114963237B/zh
Publication of CN114963237A publication Critical patent/CN114963237A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114963237B publication Critical patent/CN114963237B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F23R3/38—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising rotary fuel injection means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

本发明公开了一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，最大操作压力较大，包括燃烧室主体，燃烧室主体具有燃烧室腔室，燃烧室主体的上端、下端以及两侧端分别设有开口与燃烧室腔室连通，且通过燃烧室顶盖、观察窗口封口，各燃烧室顶盖上分别插入固定有环形喷嘴，燃烧室顶盖上设有若干开口，用于插入流管；两环形喷嘴的相向端设有燃烧器，环形喷嘴包括呈环形的内喷嘴和外喷嘴，内喷嘴的内部空间以及内喷嘴、外喷嘴之间分别形成环形流动区域；观察窗口内设有阶梯圆孔，阶梯圆孔的外侧小径段内嵌固有石英玻璃，观察窗口上沿轴向均匀设有若干排气孔，排气孔绕石英玻璃均匀分布，且与燃烧室腔室连通，用于排出燃烧污染物。

Description

一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室
技术领域
本发明涉及燃烧室技术领域，特别是涉及一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室。
背景技术
目前在燃烧室的燃烧过程中，入口压力较小会使得燃烧室高温区范围扩大，直接导致高温区热力型NOx生成量增加，并且其燃烧室所存在的周期性进气和排气，致使燃烧室空气和燃料流量受限，导致其最大操作压力较小，进一步导致燃烧室在压力限制范围内的工作安全系数较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，最大操作压力较大，工作更安全。
本发明的目的是这样实现的：
一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，
包括燃烧室主体，燃烧室主体具有燃烧室腔室，所述燃烧室腔室的两侧端呈对称设置的锥形圆顶状，
所述燃烧室主体的上端、下端以及两侧端分别设有开口与燃烧室腔室连通，所述燃烧室主体的上端、下端开口通过燃烧室顶盖封口，各燃烧室顶盖上朝燃烧室腔室的中心部位分别插入固定有环形喷嘴，所述燃烧室顶盖上沿轴向均匀设有若干开口，所述开口绕环形喷嘴均匀分布，且与燃烧室腔室连通；所述开口用于插入流管；
所述两环形喷嘴的相向端均为收口结构，所述两环形喷嘴之间设有燃烧器，所述环形喷嘴包括呈环形的内喷嘴和外喷嘴，内喷嘴的内部空间以及内喷嘴、外喷嘴之间分别形成环形流动区域，供燃料、氧化剂进入；
燃烧室腔室的两侧端通过观察窗口封口，所述观察窗口内设有阶梯圆孔，阶梯圆孔的外侧小径段内嵌固有石英玻璃，所述观察窗口上沿轴向均匀设有若干排气孔，所述排气孔绕石英玻璃均匀分布，且与燃烧室腔室连通，用于排出燃烧污染物。
优选地，所述阶梯圆孔的内侧大径段中从外到内嵌固有“O”形环密封圈和平垫圈，“O”形环密封圈和平垫圈伸入燃烧室主体内，形成软接触密封。
优选地，所述观察窗口上排气孔的数量为八个，所述燃烧室顶盖上开口的数量为六个。
优选地，所述内喷嘴和外喷嘴均内置镍铬金属泡沫。
优选地，所述燃烧器通过支撑台架固定于燃烧室主体，燃烧器的喷口处设有石英玻璃罩，燃烧器的火花塞穿过石英玻璃罩，石英玻璃罩用于将气流方引导至火花塞。
优选地，所述石英玻璃罩的上方设有冷却旋管，用于冷凝并过滤水蒸气。
优选地，所述两环形喷嘴的相向端通过间隔片隔开。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1.本发明是在燃烧室腔室增加了“O”形环密封圈以及平垫圈，在最大操作压力的条件下，增强了安全系数；
2.高压燃烧室内两个喷嘴对准的同时采用环形形状设计，通过优化喷嘴内部半径，收缩截面，从而有效的减少物面到外部流动速度处的垂直距离(即边界层厚度)，缩短了它与物体前缘的距离，避免喷嘴内部截面凹形处因速度波动产生漩涡(俗称Taylor–
Figure BDA0003718808780000031
漩涡)，这是由于Taylor–
Figure BDA0003718808780000032
漩涡对垂直雷洛应力(湍流应力)和湍流流动的影响显著；
3.减少边界层厚度可以降低边界层内的粘性流体流过该区域时因速度跌落至0时所造成的质量流量损失，从而影响火焰燃烧长度以及碳氢化合物的不完全燃烧产物。
附图说明
图1：高压燃烧室的总体剖面图；
图2：观察窗口的主视图和侧视图；
图3：燃烧室顶盖的主视图和侧视图；
图4：环形喷嘴的剖面图；
图5：燃烧器总成示意图。
附图标记
附图中，1-石英玻璃；2-观察窗口；3-“O”形密封圈和平垫圈；4-燃烧室主体；5-燃烧器总成；6-环形喷嘴；7-燃烧室顶盖；8-燃烧器所在位置；9-燃烧室腔室；10-间隔片；2-1-排气孔；3-1-开口；4-1-燃料或氧化剂环形流动区域；4-2-同向流动区域；4-3-内部和外部喷嘴；5-1-支撑架；5-2-石英玻璃罩；5-3-燃烧器；5-4-冷却旋管。
具体实施方式
参见图1-5，一种带对冲式环形喷嘴的高压燃烧室，处理对象是碳氢燃料的实验燃烧。通过在燃烧室腔室增加了“O”形环密封圈以及平垫圈，使其在最大操作压力的条件下，增强了安全系数；并且在保证高压燃烧室内两个喷嘴对准的同时采用环形形状设计，从而有效的减少出口边界层厚度，缩短了它与物体前缘的距离，避免喷嘴内部凹形处产生Taylor–
Figure BDA0003718808780000041
漩涡。
一种带对冲式环形喷嘴的高压燃烧室，燃烧室腔室的内部几何结构包括一个有两个锥形圆顶覆盖的区域，以及其顶部的排气孔，通过排气孔排出燃烧污染物。燃烧室的顶部和底部表面都有开口，用以插入环形流管。
所述燃烧器通过支撑台架固定在燃烧室中部，燃烧器喷口处(即火焰位置处)设有一个用来引导气流方向的石英玻璃罩。为了避免燃烧产生的水蒸气凝结在石英玻璃窗上而影响火焰的观测。在玻璃罩上方设置了可以冷凝并过滤掉由燃烧室上部回流向下部的水蒸气的冷却旋管。在玻璃罩下部靠近燃烧器喷嘴处设有一个火花塞，可以放电产生电火花使燃料点燃。
所述石英玻璃窗包括“O”形环密封圈和平垫圈，以避免在组装窗户时，金属与玻璃直接接触，在这样的布置下，进行测试时的操作压力更大，安全系数更高。观察窗口2、燃烧室顶盖7的封口固定方式采用螺钉固定、螺纹固定等方式。
所述环形形状的喷嘴，减少出口边界层厚度的同时还能缩短它与物体前缘的距离，避免凹形处产生Taylor–
Figure BDA0003718808780000042
漩涡。
所述环形喷嘴，根据喷嘴的形状(半径和距离)来设置内喷嘴和外喷嘴(分别作为燃料喷嘴和氧化剂喷嘴)，燃料或氧化剂通过环形喷嘴左侧进入环形流动区域，与同向流动区域的气体(N2/He)一起通过内部和外部喷嘴进入燃烧器中，为提高气流流动的稳定性，燃料喷嘴和氧化剂喷嘴中均内置镍铬金属泡沫。
所述间隔片，通过在喷嘴和燃烧室腔体之间插入适当的垫片(间隔片)来调节上下两个喷嘴之间的分离距离。
所述观察窗口包括8个排气孔和圆柱形区域，通过气孔给燃烧室充压到给定压强进行燃烧实验，燃烧火焰及污染物透过排气孔传至燃烧室外供测试使用。
所示燃烧室顶盖包括6个开口，可用作环形流管内管和外管的连接，环形流管用于通入气体(N2/He)，环形喷嘴的表面为同向流动区域。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，其特征在于：
包括燃烧室主体，燃烧室主体具有燃烧室腔室，所述燃烧室腔室的两侧端呈对称设置的锥形圆顶状，
所述燃烧室主体的上端、下端以及两侧端分别设有开口与燃烧室腔室连通，所述燃烧室主体的上端、下端开口通过燃烧室顶盖封口，各燃烧室顶盖上朝燃烧室腔室的中心部位分别插入固定有环形喷嘴，所述燃烧室顶盖上沿轴向均匀设有若干开口，所述开口绕环形喷嘴均匀分布，且与燃烧室腔室连通；所述开口用于插入流管；
所述两环形喷嘴的相向端均为收口结构，所述两环形喷嘴之间设有燃烧器，所述环形喷嘴包括呈环形的内喷嘴和外喷嘴，内喷嘴的内部空间以及内喷嘴、外喷嘴之间分别形成环形流动区域，供燃料、氧化剂进入；
燃烧室腔室的两侧端通过观察窗口封口，所述观察窗口内设有阶梯圆孔，阶梯圆孔的外侧小径段内嵌固有石英玻璃，所述观察窗口上沿轴向均匀设有若干排气孔，所述排气孔绕石英玻璃均匀分布，且与燃烧室腔室连通，用于排出燃烧污染物。
2.根据权利要求1所述的一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，其特征在于：所述阶梯圆孔的内侧大径段中从外到内嵌固有“O”形环密封圈和平垫圈，“O”形环密封圈和平垫圈伸入燃烧室主体内，形成软接触密封。
3.根据权利要求1所述的一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，其特征在于：所述观察窗口上排气孔的数量为八个，所述燃烧室顶盖上开口的数量为六个。
4.根据权利要求1所述的一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，其特征在于：所述内喷嘴和外喷嘴均内置镍铬金属泡沫。
5.根据权利要求1所述的一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，其特征在于：所述燃烧器通过支撑台架固定于燃烧室主体，燃烧器的喷口处设有石英玻璃罩，燃烧器的火花塞穿过石英玻璃罩，石英玻璃罩用于将气流方引导至火花塞。
6.根据权利要求5所述的一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，其特征在于：所述石英玻璃罩的上方设有冷却旋管，用于冷凝并过滤水蒸气。
7.根据权利要求1所述的一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室，其特征在于：所述两环形喷嘴的相向端通过间隔片隔开。
CN202210752494.3A 2022-06-28 2022-06-28 一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室 Active CN114963237B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210752494.3A CN114963237B (zh) 2022-06-28 2022-06-28 一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210752494.3A CN114963237B (zh) 2022-06-28 2022-06-28 一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114963237A true CN114963237A (zh) 2022-08-30
CN114963237B CN114963237B (zh) 2023-06-23

Family

ID=82970605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210752494.3A Active CN114963237B (zh) 2022-06-28 2022-06-28 一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114963237B (zh)

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB624779A (en) * 1946-01-09 1949-06-16 Bendix Aviat Corp An improved burner for gaseous, liquid or powdered solid fuel
GB1099959A (en) * 1965-10-28 1968-01-17 Janos Miklos Beer Improvements in or relating to burners for pulverised coal or like solid fuel or for liquid or gaseous fuel
US4082497A (en) * 1976-03-29 1978-04-04 Ex-Cell-O Corporation High capacity quiet burner for hot air heating system
CN2463692Y (zh) * 2001-02-15 2001-12-05 肖芳 一种高效节能燃烧器
CN102062020A (zh) * 2011-01-05 2011-05-18 北京航空航天大学 一种方形内通道透明燃烧室
CA2845156A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-12 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor for gas turbine engine
CN204203183U (zh) * 2014-11-20 2015-03-11 武汉理工大学 点火电极间隙可调式定容燃烧装置
CN104674156A (zh) * 2015-01-04 2015-06-03 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种高速燃气热喷涂用燃油雾化喷嘴
CN204438189U (zh) * 2014-12-30 2015-07-01 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机燃烧室的双燃料喷嘴
CN105952552A (zh) * 2016-04-29 2016-09-21 北京航空航天大学 一种小型火箭发动机光学诊断用的矩形透明燃烧室
CN106016363A (zh) * 2016-05-17 2016-10-12 中国人民解放军63820部队吸气式高超声速技术研究中心 一种点火器
US20170067635A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-09 General Electric Company System and method having annular flow path architecture
CN107131498A (zh) * 2017-05-24 2017-09-05 郑州釜鼎热能技术有限公司 一种降低氮氧化物和有机挥发物排放的瓦斯燃烧加热炉
CN110259603A (zh) * 2019-07-08 2019-09-20 西北工业大学 固体燃料扩散燃烧精细化诊断燃烧器
CN112174473A (zh) * 2020-11-06 2021-01-05 重庆科技学院 一种污泥热解气化系统
CN112303665A (zh) * 2020-11-02 2021-02-02 西北工业大学 混合燃烧可视化燃烧器
CN114234193A (zh) * 2021-12-28 2022-03-25 武汉理工大学 一种高度可控速度边界的非稳态对冲火焰燃烧器结构
CN114608834A (zh) * 2022-04-12 2022-06-10 上海交通大学 一种应用于航空发动机喷雾燃烧研究的模型装置

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB624779A (en) * 1946-01-09 1949-06-16 Bendix Aviat Corp An improved burner for gaseous, liquid or powdered solid fuel
GB1099959A (en) * 1965-10-28 1968-01-17 Janos Miklos Beer Improvements in or relating to burners for pulverised coal or like solid fuel or for liquid or gaseous fuel
US4082497A (en) * 1976-03-29 1978-04-04 Ex-Cell-O Corporation High capacity quiet burner for hot air heating system
CN2463692Y (zh) * 2001-02-15 2001-12-05 肖芳 一种高效节能燃烧器
CN102062020A (zh) * 2011-01-05 2011-05-18 北京航空航天大学 一种方形内通道透明燃烧室
CA2845156A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-12 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor for gas turbine engine
CN204203183U (zh) * 2014-11-20 2015-03-11 武汉理工大学 点火电极间隙可调式定容燃烧装置
CN204438189U (zh) * 2014-12-30 2015-07-01 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机燃烧室的双燃料喷嘴
CN104674156A (zh) * 2015-01-04 2015-06-03 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种高速燃气热喷涂用燃油雾化喷嘴
US20170067635A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-09 General Electric Company System and method having annular flow path architecture
CN105952552A (zh) * 2016-04-29 2016-09-21 北京航空航天大学 一种小型火箭发动机光学诊断用的矩形透明燃烧室
CN106016363A (zh) * 2016-05-17 2016-10-12 中国人民解放军63820部队吸气式高超声速技术研究中心 一种点火器
CN107131498A (zh) * 2017-05-24 2017-09-05 郑州釜鼎热能技术有限公司 一种降低氮氧化物和有机挥发物排放的瓦斯燃烧加热炉
CN110259603A (zh) * 2019-07-08 2019-09-20 西北工业大学 固体燃料扩散燃烧精细化诊断燃烧器
CN112303665A (zh) * 2020-11-02 2021-02-02 西北工业大学 混合燃烧可视化燃烧器
CN112174473A (zh) * 2020-11-06 2021-01-05 重庆科技学院 一种污泥热解气化系统
CN114234193A (zh) * 2021-12-28 2022-03-25 武汉理工大学 一种高度可控速度边界的非稳态对冲火焰燃烧器结构
CN114608834A (zh) * 2022-04-12 2022-06-10 上海交通大学 一种应用于航空发动机喷雾燃烧研究的模型装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王慧: "发动机环形燃烧室点火过程可视化实验研究", vol. 10, no. 6, pages 1 - 4 *
王高峰: "环形燃烧室周向点火机理基础研究进展", vol. 33, no. 1, pages 2 - 3 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114963237B (zh) 2023-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2195074A1 (en) Low nox burner
US5624252A (en) Low no burner
GB1481647A (en) Combustion apparatus for a gas turbine engine
RU96123904A (ru) Камера сгорания
CN114963237A (zh) 一种对冲式带环形喷嘴的高压燃烧室
CA2085504A1 (en) Gas Burner Having Tangential Counter-Rotation Air Injectors and Axial Gas Injector Tube
US9052112B2 (en) Combustor and method for purging a combustor
JP2002106826A5 (zh)
RU103171U1 (ru) Запальное устройство
RU2213299C1 (ru) Газовая горелка
US3986817A (en) Grid burner pilot igniter
CN210088853U (zh) 一种可燃气体燃烧器
CN207849421U (zh) 一种爆燃点火器
CN208735899U (zh) 节能型超低氮立式锅炉
CN218209566U (zh) 一种窑炉加热燃烧器用烧嘴
CN112050209B (zh) 强制风冷全氧多级燃烧器
CN102405375B (zh) 热力后燃烧装置的燃烧器
KR100807057B1 (ko) 열교환 기능과 연소기능이 일체화된 공해물질 저감형보일러
RU2817578C1 (ru) Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя
CN217635624U (zh) 一种烧嘴砖及低NOx燃烧器
CN218209567U (zh) 一种等离子体复合烧嘴及陶瓷炉窑
CN213146968U (zh) 冷凝式壁挂炉上的换热器
CN215062046U (zh) 一种铝合金熔炼炉的点火枪结构
CN220152729U (zh) 一种渐扩式引射燃烧器
CN216591756U (zh) 一种天然气助燃装置

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