RU2467791C1 - Cellular mixer - Google Patents
Cellular mixer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467791C1 RU2467791C1 RU2011136592/06A RU2011136592A RU2467791C1 RU 2467791 C1 RU2467791 C1 RU 2467791C1 RU 2011136592/06 A RU2011136592/06 A RU 2011136592/06A RU 2011136592 A RU2011136592 A RU 2011136592A RU 2467791 C1 RU2467791 C1 RU 2467791C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing chamber
- length
- cells
- corrugated surface
- gas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиадвигателестроению.The invention relates to aircraft engine manufacturing.
Известны турбоэжекторные двигатели (патенты: RU 2190772, МПК F02С 3/32, 1999 г.; RU 2386829, МПК F02C 3/32, 2010 г.; RU 2392475, МПК F02C 7/18, 2010 г.), содержащие газовый эжектор с камерой смешения. Недостатком газодинамической схемы турбоэжекторного двигателя является большое удлинение камеры смешения (отношение длины к высоте), что отрицательно сказывается на массе двигателей. Кроме этого из-за высоких температур газа (более 2000 К) возникают проблемы с обеспечением прочности разделительной поверхности газового эжектора.Known turbojet engines (patents: RU 2190772, IPC F02C 3/32, 1999; RU 2386829, IPC F02C 3/32, 2010; RU 2392475, IPC F02C 7/18, 2010) containing a gas ejector with mixing chamber. The disadvantage of the gas-dynamic scheme of the turbojet engine is the large elongation of the mixing chamber (length to height ratio), which negatively affects the mass of the engines. In addition, due to high gas temperatures (more than 2000 K), problems arise with ensuring the strength of the separation surface of the gas ejector.
Известен смеситель, образованный набором ячеек (сот) и состоящий из двух газовых каналов и камеры смешения, причем гофрированная поверхность на входе в камеру смешения образует набор ячеек (патент JP 8-135504 А, МПК F02K, 1/48,1996).A known mixer formed by a set of cells (cells) and consisting of two gas channels and a mixing chamber, and the corrugated surface at the entrance to the mixing chamber forms a set of cells (patent JP 8-135504 A, IPC F02K, 1 / 48,99996).
Уменьшение относительного удлинения камеры смешения с одновременным улучшением охлаждения гофрированной поверхности достигается тем, что соты имеют разую форму и разную длину периметра.Reducing the relative elongation of the mixing chamber while improving the cooling of the corrugated surface is achieved by the fact that the cells have different shapes and different lengths of the perimeter.
Сущность изобретения заключается в том, что разная форма и разная длина периметра сот влияют на размеры (длину) камеры смешения. Известно, что полное смешение двух струй в цилиндрической камере смешения происходит на участке 8÷12 калибров (Г.А.Абрамович. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976, с.560). Соответственно, длина камеры смешения будет тем меньше, чем меньше калибр (толщина) смешиваемых струй. Форма сот позволяет деформировать струи, уменьшая их толщину. Уменьшение длины периметра сот (при неизменной форме сот) также уменьшает длину камеры смешения. Увеличение площади контактной поверхности между струями, которое происходит при уменьшении длины периметра (достигается увеличением количество сот) ускоряет смесеобразование и, соответственно, уменьшается время, потребное для смешения струй (за меньшее время газ проходит меньшее расстояние, что позволяет уменьшить длину камеры смешения). Кроме этого увеличение контактной поверхности снижает тепловую нагрузку (тепловой поток, приходящийся на единицу площади) на гофрированную поверхность.The essence of the invention lies in the fact that different shapes and different lengths of the perimeter of the cells affect the size (length) of the mixing chamber. It is known that the complete mixing of two jets in a cylindrical mixing chamber occurs in the area of 8 ÷ 12 calibers (G.A. Abramovich. Applied gas dynamics. M: Nauka, 1976, p. 560). Accordingly, the length of the mixing chamber will be the smaller, the smaller the caliber (thickness) of the mixed jets. The shape of the honeycomb allows you to deform the jet, reducing their thickness. Reducing the length of the perimeter of the cells (with the shape of the cells unchanged) also reduces the length of the mixing chamber. An increase in the contact surface area between the jets, which occurs when the length of the perimeter decreases (an increase in the number of cells is achieved) accelerates the mixture formation and, accordingly, the time required for mixing the jets decreases (in a shorter time the gas travels a shorter distance, which reduces the length of the mixing chamber). In addition, an increase in the contact surface reduces the heat load (heat flux per unit area) on the corrugated surface.
На фиг.1 изображена схема газового эжектора.Figure 1 shows a diagram of a gas ejector.
На фиг.2 изображено сечение входа в камеру смешения.Figure 2 shows a cross section of the entrance to the mixing chamber.
Газовый эжектор (фиг.1) состоит из двух кольцевых каналов («горячий» и «холодный» газ), разделенных гофрированной поверхностью, и цилиндрической камеры смешения, выполненной в форме кольца. Гофрированная поверхность деформирована таким образом, что на входе в камеру смешения 1 имеет точки соприкосновения (в статическом положении для компенсации тепловых расширений допускается наличие технологических зазоров).The gas ejector (figure 1) consists of two annular channels ("hot" and "cold" gas), separated by a corrugated surface, and a cylindrical mixing chamber, made in the form of a ring. The corrugated surface is deformed so that at the entrance to the mixing chamber 1 has points of contact (in the static position, technological gaps are allowed to compensate for thermal expansions).
В результате указанных соприкосновений образуются соты (фиг.2). Существенным является то, что соты имеют разную форму и разную длину периметра (фиг.2, где темным цветом обозначены соты, через которые проходит «горячий» газ, светлым - «холодный» газ).As a result of these contacts, honeycombs are formed (figure 2). It is significant that the cells have different shapes and different perimeter lengths (Fig. 2, where the cells through which the "hot" gas passes are marked in dark color and the "cold" gas in light).
Сотовый смеситель работает следующим образом.The cell mixer operates as follows.
Потоки «горячего» и «холодного» газа движутся по двум каналам, имеющим общую разделительную поверхность. При движении газа формы каналов изменяются таким образом, что потоки «горячего» и «холодного» газов взаимопроникают (перемешиваются), образуя на входе камеру смешения струи различной формы, имеющие различную длину периметра (фиг.2), которые при исчезновении разделительной поверхности оказываются в непосредственном контакте. В результате этого газы смешиваются.The flows of "hot" and "cold" gas move along two channels having a common dividing surface. When the gas moves, the channel shapes change in such a way that the flows of “hot” and “cold” gases interpenetrate (mix), forming at the inlet a mixing chamber of a jet of various shapes having different perimeter lengths (Fig. 2), which, when the separation surface disappears, end up in direct contact. As a result, the gases are mixed.
Уменьшение длины камеры смешения в турбоэжекторных двигателях достигается путем уменьшения длины периметра сот (за счет увеличения их количества) и изменения формы сот, которая подбирается экспериментально.Reducing the length of the mixing chamber in turbojet engines is achieved by reducing the length of the perimeter of the cells (by increasing their number) and changing the shape of the cells, which is selected experimentally.
Для турбоэжекторного двигателя (тяга 150 кН), имеющего расход воздуха в условиях старта ~170 кг/с, количество сот ~300 (форма сот показана на рис.2). При этом толщина (калибр) двух соседних струй составляет ~0,05 м (минимальный размер струй ограничивается величиной сопротивления, которое создают соты). Потребная длина камеры смешения в этом случае исходя из теории подобия составляет 0,4÷0,6 м (10÷12 калибров). Для сравнения, если использовать обычный лепестковый смеситель, то длина камеры смешения составит 1,8÷2,5 м.For a turbojet engine (thrust of 150 kN) with an air flow rate of ~ 170 kg / s under start conditions, the number of cells is ~ 300 (the shape of the cells is shown in Fig. 2). In this case, the thickness (caliber) of two adjacent jets is ~ 0.05 m (the minimum size of the jets is limited by the resistance that the cells create). The required length of the mixing chamber in this case, based on the theory of similarity, is 0.4–0.6 m (10–12 gauges). For comparison, if you use a conventional flap mixer, the length of the mixing chamber will be 1.8 ÷ 2.5 m.
Использование сотового смесителя позволяет снизить удельную массу турбоэжекторного двигателя как минимум на 3÷5 процента (за счет уменьшения его продольных размеров на 5÷10 процентов).The use of a honeycomb mixer allows reducing the specific gravity of the turbojet engine by at least 3–5 percent (by reducing its longitudinal dimensions by 5–10 percent).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136592/06A RU2467791C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Cellular mixer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136592/06A RU2467791C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Cellular mixer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2467791C1 true RU2467791C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=49254786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011136592/06A RU2467791C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Cellular mixer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2467791C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3625009A (en) * | 1970-06-05 | 1971-12-07 | Boeing Co | Multi-tube noise suppressor providing thrust augmentation |
SU1542597A1 (en) * | 1988-05-18 | 1990-02-15 | Уфимский Нефтяной Институт | Static mixer |
JPH08135504A (en) * | 1994-11-11 | 1996-05-28 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Air-fuel mixing device for engine of aircraft |
RU2153091C1 (en) * | 1999-01-12 | 2000-07-20 | Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского | Planar soundsuppression nozzle of air-breathing jet engine |
US6276127B1 (en) * | 1999-06-22 | 2001-08-21 | John R. Alberti | Noise suppressing mixer for jet engines |
US20070204751A1 (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-06 | Georg Wirth | Static mixer and exhaust gas treatment device |
RU2007117865A (en) * | 2006-05-15 | 2008-11-20 | Зульцер Хемтех Аг (Ch) | STATIC MIXER |
RU2010100558A (en) * | 2010-01-11 | 2011-07-20 | Владимир Леонидович Письменный (RU) | CELL MIXER |
-
2011
- 2011-09-02 RU RU2011136592/06A patent/RU2467791C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3625009A (en) * | 1970-06-05 | 1971-12-07 | Boeing Co | Multi-tube noise suppressor providing thrust augmentation |
SU1542597A1 (en) * | 1988-05-18 | 1990-02-15 | Уфимский Нефтяной Институт | Static mixer |
JPH08135504A (en) * | 1994-11-11 | 1996-05-28 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Air-fuel mixing device for engine of aircraft |
RU2153091C1 (en) * | 1999-01-12 | 2000-07-20 | Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского | Planar soundsuppression nozzle of air-breathing jet engine |
US6276127B1 (en) * | 1999-06-22 | 2001-08-21 | John R. Alberti | Noise suppressing mixer for jet engines |
US20070204751A1 (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-06 | Georg Wirth | Static mixer and exhaust gas treatment device |
RU2007117865A (en) * | 2006-05-15 | 2008-11-20 | Зульцер Хемтех Аг (Ch) | STATIC MIXER |
RU2010100558A (en) * | 2010-01-11 | 2011-07-20 | Владимир Леонидович Письменный (RU) | CELL MIXER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20140096528A1 (en) | Cooling for Combustor Liners with Accelerating Channels | |
EP2532963B1 (en) | Reverse-flow annular combustor for reduced emissions | |
JP2005114347A (en) | Gas turbine engine combustor and engineering method of the same | |
EP2956647B1 (en) | Combustor liners with u-shaped cooling channels and method of cooling | |
EP2778530A1 (en) | Combustor for gas turbine engine | |
RU2573427C2 (en) | Fuel-air mix combustion and ramjet engine with spin detonation wave | |
US20150040576A1 (en) | Counter swirl doublet combustor | |
WO2004081452A3 (en) | Expander cycle rocket engine with staged combustion and heat exchange | |
CA2540561A1 (en) | Combustion method and apparatus for carrying out same | |
CN111520760A (en) | Combustion chamber flame tube wall surface structure adopting impact/gas film double-wall composite cooling mode | |
RU2467791C1 (en) | Cellular mixer | |
EP3147567B1 (en) | Single skin combustor with heat transfer enhancement | |
CN113217949A (en) | Combustion chamber diverging and cooling structure and ramjet combustion chamber | |
EP3179167B1 (en) | Single skin combustor heat transfer augmenters | |
US3355884A (en) | Annular combustion chambers for gas turbine engines with improved guide vanes for mixing air with combustion gases | |
CN115628464A (en) | Three-channel scramjet engine combustion chamber | |
CN205505079U (en) | Supersonic combustion chamber of accurate isothermal | |
RU2765592C1 (en) | Nozzle with nozzle elements arranged in circumferential rows that alternate between counterclockwise twisting and clockwise twisting | |
CN106438052B (en) | Fuel injector arrangement, burner and gas turbine | |
EA036037B1 (en) | Two-staged combustion chamber | |
RU61846U1 (en) | COMBUSTION CAMERA OF A REACTIVE ENGINE | |
RU162387U1 (en) | DOMESTIC FLOWING DIRECTION OF HIGH-SPEED DIRECT FLOW | |
CN112267956B (en) | Combustion chamber of double-component liquid propellant rocket engine and combustion control method | |
US9909532B2 (en) | Exhaust liner flange cooling | |
RU2626892C2 (en) | Gas-turbine engine direct-flow combustion chamber |