RU2642712C1 - Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя - Google Patents
Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642712C1 RU2642712C1 RU2016143906A RU2016143906A RU2642712C1 RU 2642712 C1 RU2642712 C1 RU 2642712C1 RU 2016143906 A RU2016143906 A RU 2016143906A RU 2016143906 A RU2016143906 A RU 2016143906A RU 2642712 C1 RU2642712 C1 RU 2642712C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- air
- afterburner
- nozzles
- cone
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/08—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan with supplementary heating of the working fluid; Control thereof
- F02K3/10—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan with supplementary heating of the working fluid; Control thereof by after-burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
-
- 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
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/16—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
- F23R3/18—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants
- F23R3/20—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants incorporating fuel injection means
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя содержит корпус, подключенный к турбине, сопло, топливные или топливно-воздушные коллекторы, к которым подключены форсунки с распылителями. Форсунки с распылителями снабжены микрозавихрителями. Каждый из микрозавихрителей представляет собой конусообразный корпус форсунки с закруглениями небольшого радиуса R у основания конуса, расположенного вблизи распылителя. Форсунки с микрозавихрителем подключены за коллекторами по потоку воздуха так, что впрыснутое топливо или топливовоздушная смесь совпадает по направлению движения с потоком воздуха и продуктов сгорания за турбиной в форсажной камере сгорания. У основания конуса корпуса форсунки выполнен цилиндрический поясок распылителя. Изобретение позволяет снизить выбросы вредных веществ в атмосферу и уменьшить длину форсажной камеры сгорания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к турбореактивным двигателям (ТРДФ) с форсажной камерой сгорания.
Широко известна форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя, которая содержит корпус, подключенный к турбине, сопло, топливные или топливно-воздушные коллекторы, к которым подключены форсунки с распылителями («Основы конструирования авиационных двигателей, том 2. А.А. Иноземцев и другие. Стр. 131, рис. 7.3. 7 - система коллекторов и форсунок, стр. 133, рис. 7.4. 8 - топливные коллекторы с форсунками, стр. 139, рис. 7.11. 6 - топливные коллекторы). Известная камера принята за прототип.
Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия (КПД) форсажных камер сгорания (к.с.) ТРДФ или ТРДДФ, как находящихся в эксплуатации, так и вновь выпускаемых в производстве, а также повышение экологичности путем снижения вредных выбросов СО, СН, NOx и твердых частиц (сажи) со сгоревшими газами турбореактивных двигателей. Повышение КПД форсажной к.с. позволит снизить расход топлива и вредные выбросы находящихся в эксплуатации ТРДФ и повысить тягу во вновь разрабатываемых ТРДФ.
Технический результат - повышение эффективности горения.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя содержит корпус, подключенный к турбине, сопло, топливные или топливно-воздушные коллекторы, к которым подключены форсунки с распылителями. В отличие от прототипа форсунки с распылителями снабжены микрозавихрителями, каждый микрозавихритель представляет собой конусообразный корпус форсунки с закруглениями небольшого радиуса R у основания конуса, расположенного вблизи распылителя, при этом форсунки с микрозавихрителем подключены за коллекторами по потоку воздуха так, что впрыснутое топливо или топливовоздушная смесь совпадает по направлению движения с потоком воздуха и продуктов сгорания за турбиной в форсажной к.с.
Направление впрыснутого топлива или топливно-воздушной смеси навстречу или поперек потока у прототипов вызывает неполное сгорание заряда (смеси топлива, воздуха и продуктов сгорания) при маневрировании самолета, т.к. разница в удельной массе по объему топлива и воздуха с продуктами сгорания вызывает смещение топлива от оси форсажной к.с., большая разница коэффициентов избытка воздуха в поперечном сечении форсажной к.с. вызывает появление сажи в реактивном потоке за самолетом. Повышение скорости сгорания заряда при генерировании микровихрей в потоке исключает неполноту сгорания заряда и выброс сажи из самолета. Кроме того, снижается гидравлическое сопротивление потоку в форсажной камере. В отдельных случаях у основания конуса корпуса форсунки выполнен цилиндрический поясок распылителя для удаления зоны распыла топлива от зоны генерирования микровихрей и улучшения распыла топлива.
Технический результат достигается следующим образом.
Форсунка с распылителем снабжена микрозавихрителем для генерирования микровихрей путем срыва потока за турбиной с закругленных кромок основания конуса корпуса форсунки. Наличие микровихрей в потоке за турбиной обеспечивает при впрыске топлива скоростное тепловыделение (сгорание), вследствие чего температура и давление продуктов горения в форсажной к.с. повышаются больше, чем в крупномасштабном турбулентном потоке без микровихрей. Это приводит к повышению эффективности горения и, как следствие, к повышению КПД и тяги.
Сущность изобретения поясняют чертежи.
На фиг. 1 - топливные или топливовоздушные коллекторы форсажной камеры сгорания с подключенными форсунками.
На фиг. 2 изображено сечение А-А на фиг. 1 с форсункой, у основания которой расположен распылитель с пояском.
На фиг. 3 изображено сечение А-А на фиг. 1 с форсункой, у основания которой расположен распылитель без пояска.
Форсажная к.с. состоит из корпуса и сопла (не изображены), топливного или топливовоздушного коллектора 1 с форсунками 2, имеющими распылители 3 и конусные микрозавихрители 4, которые устанавливаются перед распылителем 3. Микрозавихритель 4 имеет коническую часть 5 и радиус закругления R конической части у основания конуса 6 (фиг. 1 и фиг. 3). В отдельных случаях у основания конуса корпуса форсунки выполнен цилиндрический поясок 7 распылителя.
Форсажная к.с. работает следующим образом.
После включения режима форсажа давление в топливном или топливовоздушном коллекторе 1 повышается и топливо или топливовоздушная смесь впрыскивается в форсажную к.с. через распылитель 3 форсунки 2. Скоростной поток воздуха и продуктов горения за турбиной огибает конусообразный корпус форсунки 2, происходит срыв потока с закругленных кромок радиусом R у основания конуса 6 микрозавихрителей 4. У основания конуса 6 генерируются микровихри, имеющие вращательное и поступательное движение и образующие конус распыла. В зоне конуса распыла смеси воздуха и продуктов горения топливо, впрыснутое через распылители 3 форсунки 2, интенсивно смешивается со смесью воздуха и продуктов горения.
Происходит скоростной подвод кислорода, находящегося в смеси воздуха и продуктов горения, к частицам распыленного топлива. Наличие микровихрей в потоке за турбиной обеспечивает при впрыске топлива скоростное тепловыделение (сгорание), вследствие чего температура и давление продуктов горения в форсажной к.с. повышаются больше, чем в крупномасштабном турбулентном потоке без микровихрей (доказано испытателями в дизелях, в которых горение происходит при постоянном давлении, как и в основной, и форсажной камерах сгорания ТРДФ, что наличие скоростных микровихрей во вращающемся потоке заряда в к.с. дизеля настолько повышает скорость тепловыделения, что расход топлива на минимальных оборотах холостого хода понижается в 1,5 раза по сравнению с крупномасштабным вращающимся потоком воздуха без микровихрей. При повышении оборотов дизеля эффект повышения кпд снижается. Также доказано испытаниями одноцилиндрового бензинового двигателя УМ3-341А на ПАО «УМПО»).
Таким образом, генерирование микровихрей форсажной к.с. повышает кпд форсажной к.с. Повышение кпд в форсажной к.с. может быть использовано для повышения тяги во вновь разрабатываемых ТРДФ или для снижения расхода топлива и выброса СО, СН, NOx и сажи в модернизируемых форсажных к.с., находящихся в ремонте или в эксплуатации ТРДФ. У находящихся в ремонте ТРДФ форсажная к.с. модернизируется за счет установки топливных или топливовоздушных коллекторов с корпусом форсунок, выполненных в форме конусообразных микрозавихрителей, а регулировка топливной аппаратуры форсажа производится для получения тяги, установленной для данного типа ТРДФ.
Во вновь разрабатываемых форсажных к.с. повышение тяги может быть достигнуто экранированием корпуса в зоне максимальной температуры из более термостойкого материала или изготовлением сопел ТРДФ и внутреннего корпуса форсажной камеры сгорания из более термостойкой стали, а также более эффективным охлаждением внутреннего корпуса форсажной камеры сгорания. Во всех случаях модернизации форсажных к.с. направление впрыска топлива должно совпадать с направлением потока воздуха и горячих газов в форсажной к.с.
Предложенное изобретение позволяет при незначительном изменении технологии изготовления форсунок добиться дешевой модернизации форсажных к.с. ТРДФ для повышения их кпд и существенного снижения выбросов в атмосферу дыма, СО, СН, NOx. Кроме того, возникает возможность уменьшить длину форсажной к.с., т.е. снизить массу и затраты на изготовление ТРДФ.
Claims (2)
1. Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя, содержащая корпус, подключенный к турбине, сопло, топливные или топливно-воздушные коллекторы, к которым подключены форсунки с распылителями, отличающаяся тем, что форсунки с распылителями снабжены микрозавихрителями, каждый микрозавихритель представляет собой конусообразный корпус форсунки с закруглениями небольшого радиуса R у основания конуса, расположенного вблизи распылителя, при этом форсунки с микрозавихрителем подключены за коллекторами по потоку воздуха так, что впрыснутое топливо или топливовоздушная смесь совпадает по направлению движения с потоком воздуха и продуктов сгорания за турбиной в форсажной камере сгорания.
2. Форсажная камера сгорания ТРДФ по п. 1, отличающаяся тем, что у основания конуса корпуса форсунки выполнен цилиндрический поясок распылителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143906A RU2642712C1 (ru) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143906A RU2642712C1 (ru) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2642712C1 true RU2642712C1 (ru) | 2018-01-25 |
Family
ID=61023889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016143906A RU2642712C1 (ru) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2642712C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2937631A1 (de) * | 1979-09-18 | 1981-04-02 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Brennkammer fuer gasturbinen |
US4850197A (en) * | 1988-10-21 | 1989-07-25 | Thermo King Corporation | Method and apparatus for operating a refrigeration system |
SU1332950A1 (ru) * | 1985-12-12 | 1991-12-07 | Предприятие П/Я М-5147 | Форсажна камера сгорани турбореактивного двигател |
RU2157907C2 (ru) * | 1997-09-02 | 2000-10-20 | Артамонов Александр Сергеевич | Реактивный двигатель |
RU2219440C2 (ru) * | 2001-02-22 | 2003-12-20 | Государственное предприятие Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" им. акад. А.Г. Ивченко | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
RU2472027C1 (ru) * | 2011-07-12 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | Фронтовое устройство форсажной камеры со стабилизатором пламени изменяемой геометрии |
-
2016
- 2016-11-08 RU RU2016143906A patent/RU2642712C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2937631A1 (de) * | 1979-09-18 | 1981-04-02 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Brennkammer fuer gasturbinen |
SU1332950A1 (ru) * | 1985-12-12 | 1991-12-07 | Предприятие П/Я М-5147 | Форсажна камера сгорани турбореактивного двигател |
US4850197A (en) * | 1988-10-21 | 1989-07-25 | Thermo King Corporation | Method and apparatus for operating a refrigeration system |
RU2157907C2 (ru) * | 1997-09-02 | 2000-10-20 | Артамонов Александр Сергеевич | Реактивный двигатель |
RU2219440C2 (ru) * | 2001-02-22 | 2003-12-20 | Государственное предприятие Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" им. акад. А.Г. Ивченко | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
RU2472027C1 (ru) * | 2011-07-12 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | Фронтовое устройство форсажной камеры со стабилизатором пламени изменяемой геометрии |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101776027B (zh) | 吸气式液体燃料脉冲爆震发动机 | |
US8347630B2 (en) | Air-blast fuel-injector with shield-cone upstream of fuel orifices | |
RU2439430C1 (ru) | Форсуночный модуль камеры сгорания гтд | |
US11543130B1 (en) | Passive secondary air assist nozzles | |
CA2845458C (en) | Slinger combustor | |
CN100365254C (zh) | 导向气体注射系统(hgis)的直接注射系统 | |
CN203940469U (zh) | 一种加力燃烧室供油装置 | |
RU2642712C1 (ru) | Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя | |
RU2347098C1 (ru) | Способ работы сверхзвукового пульсирующего прямоточного воздушно-реактивного двигателя и сверхзвуковой пульсирующий прямоточный воздушно-реактивный двигатель | |
CN102996223A (zh) | 柴油机预混合燃烧系统 | |
CN204921139U (zh) | 一种直喷式柴油机燃烧装置 | |
CN116641794A (zh) | 一种带有爆震加力燃烧室的航空发动机 | |
CN210422802U (zh) | 一种水下氧气煤油喷气发动机 | |
CN114233465A (zh) | 氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法 | |
Shervani-Tabar et al. | Numerical study on the effects of different injection patterns in an annulus injector on the performance of a diesel engine | |
TWI695929B (zh) | 柴油引擎氫氣預助燃方法 | |
RU2386082C1 (ru) | Устройство для подготовки и подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания | |
CN111997715A (zh) | 一种用于发动机的无气源辅助的燃烧器 | |
CN206111373U (zh) | 红外线发生器 | |
CN2893176Y (zh) | 收缩扩张型喷管预燃室分隔式燃烧室柴油内燃机 | |
CN1948741A (zh) | 汽油内燃机油、水单独雾化,同步工作技术 | |
CN2764957Y (zh) | 一种内燃机 | |
Kang et al. | The effect of combustion chamber geometry and injection timing on diesel emission | |
CN116480508A (zh) | 具有带有用于增加火焰离地长度的中心体的喷射管道的燃料喷射器和喷嘴组件 | |
CN105201700B (zh) | 一种内燃机有机液体燃料即时气化的方法 |