RU2467791C1 - Cellular mixer - Google Patents

Cellular mixer Download PDF

Info

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
Application number
RU2011136592/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Леонидович Письменный
Original Assignee
Владимир Леонидович Письменный
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 Владимир Леонидович Письменный filed Critical Владимир Леонидович Письменный
Priority to RU2011136592/06A priority Critical patent/RU2467791C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467791C1 publication Critical patent/RU2467791C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: cellular mixer consists of two gas channels divided by corrugated surface, and mixing chamber. Said corrugated surface makes honeycombs at mixing chamber inlet. Said honeycombs feature different shape and length. Mixing chamber is shaped to, preferably, cylinder.
EFFECT: threefold decrease in mixing chamber length.
2 cl, 2 dwg

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)

1. Сотовый смеситель, состоящий из двух газовых каналов, разделенных гофрированной поверхностью, и камеры смешения, причем гофрированная поверхность на входе в камеру смешения образует соты, отличающийся тем, что соты имеют разную форму и разную длину периметра.1. A cell mixer, consisting of two gas channels separated by a corrugated surface, and a mixing chamber, and the corrugated surface at the inlet of the mixing chamber forms a honeycomb, characterized in that the cells have a different shape and different length of the perimeter. 2. Сотовый смеситель по п.1, отличающийся тем, что камера смешения цилиндрическая. 2. The cell mixer according to claim 1, characterized in that the mixing chamber is cylindrical.
RU2011136592/06A 2011-09-02 2011-09-02 Cellular mixer RU2467791C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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