10-燃?xì)廨啓C(jī)-第十講-燃燒室原理及結(jié)構(gòu)課件

第五章壓氣機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)1、燃燒室簡(jiǎn)單工作原理2、燃燒室類型與基本結(jié)構(gòu)第五章壓氣機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)1、燃燒室簡(jiǎn)單工作原理燃燒室的作用把壓氣機(jī)送來(lái)的高壓空氣同燃料很好地混合和燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓⑺腿胪钙綔u輪中作功。燃燒室的作用把壓氣機(jī)送來(lái)的高壓空氣同燃料很好地混合和燃燒，產(chǎn)一、燃燒室的工作簡(jiǎn)圖及其要求主要由五部分組成：外殼1、火焰管2、旋流器3、噴油嘴4、混合器5。一、燃燒室的工作簡(jiǎn)圖及其要求主要由五部分組成：簡(jiǎn)單工作原理壓縮空氣和燃料分別輸入燃燒室。高壓空氣經(jīng)導(dǎo)管引入燃燒室分成兩股：一股空氣經(jīng)旋流器3進(jìn)入火焰管，這是燃料燃燒所必需的助燃空氣，稱為一次空氣；一股空氣則進(jìn)入火焰管2與燃燒室外殼1間的環(huán)形空間，這部分主要是冷卻用的空氣，稱為二次空氣。燃油經(jīng)噴油嘴4噴入火焰管內(nèi)，形成霧狀與一次空氣混合。外源點(diǎn)火后近似等壓燃燒，生成高溫高壓的燃燒產(chǎn)物。最關(guān)鍵部分：長(zhǎng)期高溫下工作，必須進(jìn)行冷卻火焰管簡(jiǎn)單工作原理壓縮空氣和燃料分別輸入燃燒室。長(zhǎng)期高溫下工作，必二次空氣的作用大部分用來(lái)冷卻火焰管外壁和燃燒室外殼，一部分冷卻火焰管內(nèi)壁；一部分經(jīng)混合器5進(jìn)入混合區(qū)與燃?xì)饣旌蠐嚼?，把溫度降低到給定的燃?xì)鉁囟龋谎a(bǔ)燃作用。85%~70%15%~30%二次空氣的作用大部分用來(lái)冷卻火焰管外壁和燃燒室外殼，一部分冷結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。燃燒過(guò)程復(fù)雜：

氣體流動(dòng)—三元紊流+化學(xué)反應(yīng)；

傳熱、傳質(zhì)過(guò)程—導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、輻射換熱；

化學(xué)反應(yīng)—碳?xì)淙剂系娜紵龣C(jī)理。結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。對(duì)燃燒室的要求判斷燃燒室性能的好壞，主要是看它能否可靠地、經(jīng)濟(jì)地提供合格的高溫燃?xì)狻?．燃燒要完全要求絕大多數(shù)進(jìn)入燃燒室的燃料，能夠在燃燒室內(nèi)燃燒掉，不發(fā)生嚴(yán)重的積炭和冒煙現(xiàn)象。對(duì)燃燒室的要求判斷燃燒室性能的好壞，主要是看它能否可靠地、經(jīng)燃燒效率特性燃燒效率-衡量燃燒的完善程度Qi—燃燒室的各項(xiàng)熱損失：（1）化學(xué)不完全燃燒（2）機(jī)械不完全燃燒（3）散熱損失冒黑煙、積炭、結(jié)焦等B過(guò)量空氣系數(shù)4.0CO、H2、CH4等燃燒效率特性燃燒效率-衡量燃燒的完善程度冒黑煙、積炭、結(jié)焦等2．燃燒穩(wěn)定

要求燃燒室在燃?xì)廨啓C(jī)的一切工況下均能穩(wěn)定燃燒，不發(fā)生滅火現(xiàn)象以及強(qiáng)烈的火焰脈動(dòng)現(xiàn)象。保證（1）火焰不被高速氣流吹滅(火焰穩(wěn)定器)；（2）不發(fā)生熄火。

熄火極限—指一定的油氣比范圍（fmin~fmax）

其差值越大，穩(wěn)定性越好。

一般油氣比f(wàn)=1/40~1/330過(guò)量空氣系數(shù)=2.73~22.5富油熄火貧油熄火2．燃燒穩(wěn)定要求燃燒室在燃?xì)廨啓C(jī)的一切工況下均能穩(wěn)定燃燒3.整體尺寸要小、結(jié)構(gòu)要緊湊

要求容積熱強(qiáng)度越大越好。

固定式:

QV=30~200W/(m.N)

移動(dòng)式:

QV=100~300W/(m.N)4.壓力損失要小要求燃燒室內(nèi)的粘性摩擦、渦流阻力以及熱阻力等越小越好。一般燃燒室總壓保持系數(shù)：B=0.92~0.98壓力損失增加1%，整機(jī)效率下降2%。3.整體尺寸要小、結(jié)構(gòu)要緊湊要求容積熱強(qiáng)度越大越好。壓力損5．燃燒室出口溫度場(chǎng)要均勻要求使燃?xì)鉁囟却笮〖胺植季鶆?，避免葉片受熱不均勻而變形、甚至被燒壞。整個(gè)燃燒室不同部位溫度相差不大于50C；存在多個(gè)燃燒室時(shí),平均溫差不超過(guò)15~20C。6.起動(dòng)、點(diǎn)火性能要好7.排氣污染少8.壽命長(zhǎng)運(yùn)輸式燃機(jī)：3000~10000小時(shí)航空：300~1000小時(shí)船用：4000~10000小時(shí)固定式燃機(jī)：大于20000小時(shí)5．燃燒室出口溫度場(chǎng)要均勻要求使燃?xì)鉁囟却笮〖胺植季鶆?，上述各?xiàng)要求往往又存在矛盾，很難同時(shí)滿足。一般基本要求：燃燒完全、燃燒過(guò)程穩(wěn)定、足夠的使用壽命以及外形尺寸小等。上述各項(xiàng)要求往往又存在矛盾，很難同時(shí)滿足。二、燃燒室類型與基本結(jié)構(gòu)分類：圓管型、分管型、環(huán)形和環(huán)管型逆流式和順流式基本結(jié)構(gòu)：

一次空氣的配氣結(jié)構(gòu)、火焰管壁的冷卻結(jié)構(gòu)、燃?xì)饣旌蠙C(jī)構(gòu)、燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)、點(diǎn)火機(jī)構(gòu)等。按總體結(jié)構(gòu)：按氣流流動(dòng)：二、燃燒室類型與基本結(jié)構(gòu)分類：按總體結(jié)構(gòu)：按氣流流動(dòng)：1、圓筒型具有圓筒形的外殼和火焰管；多采用逆流式結(jié)構(gòu)（緊湊）；可按1-2個(gè)；可直立或橫臥于燃機(jī)上方，或直立于燃機(jī)側(cè)面。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維修、使用壽命缺點(diǎn)：空間利用率差、容積熱強(qiáng)度較低；調(diào)試時(shí)所需風(fēng)源較大。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于小功率燃機(jī)及部分中等功率燃機(jī)。1、圓筒型具有圓筒形的外殼和火焰管；圓筒型圓筒型2、分管型一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)中設(shè)置若干分開(kāi)的小燃燒室，通常8-12個(gè)，圍繞燃機(jī)軸線均勻布置，各燃燒室之間由聯(lián)焰管聯(lián)接。每個(gè)燃燒室有單獨(dú)的外殼、火焰管、噴油嘴，但僅有2個(gè)點(diǎn)火器，其它則靠聯(lián)焰管點(diǎn)燃。123452、分管型一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)中設(shè)置若干分開(kāi)的小燃燒室，通常8-12分管型

優(yōu)點(diǎn)：尺寸較小，易組織燃燒；易調(diào)試、易拆卸。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，較笨重；需冷卻的火焰管表面較多；啟動(dòng)點(diǎn)火較慢；周向溫度不均勻度大；壓力損失大。應(yīng)用：大功率工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)；已較少應(yīng)用。549混合區(qū)混合器14分管型

優(yōu)點(diǎn)：尺寸較小，易組織燃燒；易調(diào)試、易拆卸。59混3、環(huán)形燃燒室在燃燒室內(nèi)殼、外殼體所形成的環(huán)形空腔內(nèi)，安裝一個(gè)由內(nèi)、外環(huán)構(gòu)成的火焰管。在環(huán)形火焰管頭部沿周向均勻布置若干噴嘴和旋流器（12~20個(gè)）。優(yōu)點(diǎn)：

空間利用率高，尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊；需冷卻保護(hù)的火焰管面積較少，比容積熱強(qiáng)度高；可獲最佳的流路配合，壓力損失??；啟動(dòng)點(diǎn)火性能好。3、環(huán)形燃燒室在燃燒室內(nèi)殼、外殼體所形成的環(huán)形空腔內(nèi)，安裝一環(huán)形燃燒室缺點(diǎn)：調(diào)試時(shí)耗氣量大；油氣匹配難、組織燃燒難；出口溫度場(chǎng)的穩(wěn)定性差；高溫下火焰管易變形；難拆卸。應(yīng)用：

廣泛應(yīng)用于航空燃機(jī)中。環(huán)形燃燒室缺點(diǎn)：4、環(huán)管型在燃燒室內(nèi)、外殼體所形成的環(huán)形腔內(nèi)，沿周向均勻布置若干管形火焰管（8-12個(gè)），以點(diǎn)火傳焰用的聯(lián)焰管連接。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均介于分管型與環(huán)形兩燃燒室之間。優(yōu)點(diǎn)：尺寸較??；易組織燃燒；易調(diào)試。缺點(diǎn)：氣體流動(dòng)比較復(fù)雜，擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)困難；存在傳焰問(wèn)題，啟動(dòng)點(diǎn)火性能較差。應(yīng)用：航空型燃機(jī)(順流式)；工業(yè)型燃機(jī)(逆流式)。4、環(huán)管型在燃燒室內(nèi)、外殼體所形成的環(huán)形腔內(nèi)，沿周向均勻布置火焰穩(wěn)定器

（旋流器）改善氣流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定高速氣流中的火焰，使燃燒工況得到改善的裝置。主要作用：在火焰管的前部造成一個(gè)特殊形態(tài)的速度場(chǎng)，以便強(qiáng)化燃料和空氣的混合作用，并為燃燒火焰的穩(wěn)定提供條件。工作過(guò)程：具體見(jiàn)教材P120-122（自學(xué)）。高速氣流中的低速區(qū)火焰穩(wěn)定器

（旋流器）改善氣流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定高速氣流中的火三、燃燒室的工作過(guò)程特點(diǎn)：一、進(jìn)入燃燒室的空氣量比理論空氣量多得多。

總=3.7~12二、氣流速度高，燃料停留時(shí)間很短。

一般26~40m/s，航空70m/s以上主要過(guò)程：（1）燃料的霧化；（2）燃料與空氣的混合；（3）著火、穩(wěn)焰與燃燒；（4）高溫燃?xì)馀c二次空氣的混合摻冷。三、燃燒室的工作過(guò)程特點(diǎn)：第五章壓氣機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)1、燃燒室簡(jiǎn)單工作原理2、燃燒室類型與基本結(jié)構(gòu)第五章壓氣機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)1、燃燒室簡(jiǎn)單工作原理燃燒室的作用把壓氣機(jī)送來(lái)的高壓空氣同燃料很好地混合和燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，并送入透平渦輪中作功。燃燒室的作用把壓氣機(jī)送來(lái)的高壓空氣同燃料很好地混合和燃燒，產(chǎn)一、燃燒室的工作簡(jiǎn)圖及其要求主要由五部分組成：外殼1、火焰管2、旋流器3、噴油嘴4、混合器5。一、燃燒室的工作簡(jiǎn)圖及其要求主要由五部分組成：簡(jiǎn)單工作原理壓縮空氣和燃料分別輸入燃燒室。高壓空氣經(jīng)導(dǎo)管引入燃燒室分成兩股：一股空氣經(jīng)旋流器3進(jìn)入火焰管，這是燃料燃燒所必需的助燃空氣，稱為一次空氣；一股空氣則進(jìn)入火焰管2與燃燒室外殼1間的環(huán)形空間，這部分主要是冷卻用的空氣，稱為二次空氣。燃油經(jīng)噴油嘴4噴入火焰管內(nèi)，形成霧狀與一次空氣混合。外源點(diǎn)火后近似等壓燃燒，生成高溫高壓的燃燒產(chǎn)物。最關(guān)鍵部分：長(zhǎng)期高溫下工作，必須進(jìn)行冷卻火焰管簡(jiǎn)單工作原理壓縮空氣和燃料分別輸入燃燒室。長(zhǎng)期高溫下工作，必二次空氣的作用大部分用來(lái)冷卻火焰管外壁和燃燒室外殼，一部分冷卻火焰管內(nèi)壁；一部分經(jīng)混合器5進(jìn)入混合區(qū)與燃?xì)饣旌蠐嚼?，把溫度降低到給定的燃?xì)鉁囟?；補(bǔ)燃作用。85%~70%15%~30%二次空氣的作用大部分用來(lái)冷卻火焰管外壁和燃燒室外殼，一部分冷結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。燃燒過(guò)程復(fù)雜：

氣體流動(dòng)—三元紊流+化學(xué)反應(yīng)；

傳熱、傳質(zhì)過(guò)程—導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、輻射換熱；

化學(xué)反應(yīng)—碳?xì)淙剂系娜紵龣C(jī)理。結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。對(duì)燃燒室的要求判斷燃燒室性能的好壞，主要是看它能否可靠地、經(jīng)濟(jì)地提供合格的高溫燃?xì)狻?．燃燒要完全要求絕大多數(shù)進(jìn)入燃燒室的燃料，能夠在燃燒室內(nèi)燃燒掉，不發(fā)生嚴(yán)重的積炭和冒煙現(xiàn)象。對(duì)燃燒室的要求判斷燃燒室性能的好壞，主要是看它能否可靠地、經(jīng)燃燒效率特性燃燒效率-衡量燃燒的完善程度Qi—燃燒室的各項(xiàng)熱損失：（1）化學(xué)不完全燃燒（2）機(jī)械不完全燃燒（3）散熱損失冒黑煙、積炭、結(jié)焦等B過(guò)量空氣系數(shù)4.0CO、H2、CH4等燃燒效率特性燃燒效率-衡量燃燒的完善程度冒黑煙、積炭、結(jié)焦等2．燃燒穩(wěn)定

要求燃燒室在燃?xì)廨啓C(jī)的一切工況下均能穩(wěn)定燃燒，不發(fā)生滅火現(xiàn)象以及強(qiáng)烈的火焰脈動(dòng)現(xiàn)象。保證（1）火焰不被高速氣流吹滅(火焰穩(wěn)定器)；（2）不發(fā)生熄火。

熄火極限—指一定的油氣比范圍（fmin~fmax）

其差值越大，穩(wěn)定性越好。

一般油氣比f(wàn)=1/40~1/330過(guò)量空氣系數(shù)=2.73~22.5富油熄火貧油熄火2．燃燒穩(wěn)定要求燃燒室在燃?xì)廨啓C(jī)的一切工況下均能穩(wěn)定燃燒3.整體尺寸要小、結(jié)構(gòu)要緊湊

要求容積熱強(qiáng)度越大越好。

固定式:

QV=30~200W/(m.N)

移動(dòng)式:

QV=100~300W/(m.N)4.壓力損失要小要求燃燒室內(nèi)的粘性摩擦、渦流阻力以及熱阻力等越小越好。一般燃燒室總壓保持系數(shù)：B=0.92~0.98壓力損失增加1%，整機(jī)效率下降2%。3.整體尺寸要小、結(jié)構(gòu)要緊湊要求容積熱強(qiáng)度越大越好。壓力損5．燃燒室出口溫度場(chǎng)要均勻要求使燃?xì)鉁囟却笮〖胺植季鶆?，避免葉片受熱不均勻而變形、甚至被燒壞。整個(gè)燃燒室不同部位溫度相差不大于50C；存在多個(gè)燃燒室時(shí),平均溫差不超過(guò)15~20C。6.起動(dòng)、點(diǎn)火性能要好7.排氣污染少8.壽命長(zhǎng)運(yùn)輸式燃機(jī)：3000~10000小時(shí)航空：300~1000小時(shí)船用：4000~10000小時(shí)固定式燃機(jī)：大于20000小時(shí)5．燃燒室出口溫度場(chǎng)要均勻要求使燃?xì)鉁囟却笮〖胺植季鶆?，上述各?xiàng)要求往往又存在矛盾，很難同時(shí)滿足。一般基本要求：燃燒完全、燃燒過(guò)程穩(wěn)定、足夠的使用壽命以及外形尺寸小等。上述各項(xiàng)要求往往又存在矛盾，很難同時(shí)滿足。二、燃燒室類型與基本結(jié)構(gòu)分類：圓管型、分管型、環(huán)形和環(huán)管型逆流式和順流式基本結(jié)構(gòu)：

一次空氣的配氣結(jié)構(gòu)、火焰管壁的冷卻結(jié)構(gòu)、燃?xì)饣旌蠙C(jī)構(gòu)、燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)、點(diǎn)火機(jī)構(gòu)等。按總體結(jié)構(gòu)：按氣流流動(dòng)：二、燃燒室類型與基本結(jié)構(gòu)分類：按總體結(jié)構(gòu)：按氣流流動(dòng)：1、圓筒型具有圓筒形的外殼和火焰管；多采用逆流式結(jié)構(gòu)（緊湊）；可按1-2個(gè)；可直立或橫臥于燃機(jī)上方，或直立于燃機(jī)側(cè)面。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維修、使用壽命缺點(diǎn)：空間利用率差、容積熱強(qiáng)度較低；調(diào)試時(shí)所需風(fēng)源較大。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于小功率燃機(jī)及部分中等功率燃機(jī)。1、圓筒型具有圓筒形的外殼和火焰管；圓筒型圓筒型2、分管型一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)中設(shè)置若干分開(kāi)的小燃燒室，通常8-12個(gè)，圍繞燃機(jī)軸線均勻布置，各燃燒室之間由聯(lián)焰管聯(lián)接。每個(gè)燃燒室有單獨(dú)的外殼、火焰管、噴油嘴，但僅有2個(gè)點(diǎn)火器，其它則靠聯(lián)焰管點(diǎn)燃。123452、分管型一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)中設(shè)置若干分開(kāi)的小燃燒室，通常8-12分管型

優(yōu)點(diǎn)：尺寸較小，易組織燃燒；易調(diào)試、易拆卸。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，較笨重；需冷卻的火焰管表面較多；啟動(dòng)點(diǎn)火較慢；周向溫度不均勻度大；壓力損失大。應(yīng)用：大功率工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)；已較少應(yīng)用。549混合區(qū)混合器14分管型

優(yōu)點(diǎn)：尺寸較小，易組織燃燒；易調(diào)試、易拆卸。59混3、環(huán)形燃燒室在燃燒室內(nèi)殼、外殼體所形成的環(huán)形空腔內(nèi)，安裝一個(gè)由內(nèi)、外環(huán)構(gòu)成的火焰管。在環(huán)形火焰管頭部沿周向均勻布置若干噴嘴和旋流器（12~20個(gè)）。優(yōu)點(diǎn)：

空間利用率高，尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊；需冷卻保護(hù)的火焰管面積較少，比容積熱強(qiáng)度高；可獲最佳的流路配合，壓力損失?。粏?dòng)點(diǎn)火性能好。3、環(huán)形燃燒室在燃燒室內(nèi)殼、外殼體所形成的環(huán)形空腔內(nèi)，安裝一環(huán)形燃燒室缺點(diǎn)：調(diào)試時(shí)耗氣量大；