加力燃烧室的工作原理共33页
航发原理-第三章加力燃烧室
END
2
1. 加力燃烧室的工作特点 2. 加力燃烧室的工作过程 3. 振荡燃烧
一、加力燃烧室工作特点
1.
二、加力燃烧室的基本性能要求
(1) 点火可靠； (2) 燃烧效率高，保证完全燃烧所需的加力燃烧室的长 度，以提高燃烧效率； (3) 总压损失小，通过减小流体阻力来提高总压恢复系 数； (4) 出口温度场尽可能均匀，以减少推力损失； (5) 采用防振屏来防止振荡燃烧； (6) 燃烧稳定性好。
加力燃烧室简图
(3) 稳定器后是两相燃烧，火焰稳定边界宽。
1
三、点火及点火装置
(1) 特点：
① 有利 －气流温度高； ② 不利 － 气流速度大、压力低、氧气少；
6.3 振荡燃烧
一、振荡燃烧的特点和类型
(1) 振荡燃烧是加力燃烧室筒体内燃烧时气柱的脉动现 象，其频率范围相当宽； (2) 基本类型：
① 纵向振荡； ② 横向振荡； ③ 径向振荡
(2) 基本要求：
① 点火迅速可靠； ② 点火范围宽广；
(3) 点火方法：预燃室点火、热射流点火、催化点火和电 嘴直接点火。
二、消除或减弱振荡燃烧的措施
(1) 减弱原始的压力脉动； (2) 改善火焰稳定器的设计； (3) 设置阻尼装置； (4器迎风面积 As = 燃烧室横截面积 A0
本次课的主要内容
第三章 加力燃烧室
王云《航空发动机原理》第4章
6.1加力燃烧室的工作特点
加力燃烧室和主燃烧室工作参数和性能对比表（地面台架数据）
参数或性能 进口气流总压/MPa 进口气流总压/ 进口气流总温/K 进口气流总温/K 气流速度/(m/s)：扩压段进口 气流速度/(m/s) 燃烧段进口 燃烧室出口 气流含氧量 油气比范围 （余气系数范围） 出口气流总温/K 出口气流总温/K 出口温度分布 燃烧效率 冷态阻力系数（按最大截面） 总压恢复系数 主燃烧室 0.80~2.50 500~800 120~180 30~50 160~200 21% 0.002~0.03 33~2.2 1150~1700 周向分布尽可能均匀 径向分布有特殊要求 0.95~0.999 20~30 0.90~0.96 加力燃烧室 0.20~0.30 950~1000 350~450 120~180 250~400 14%~17% 0.002~0.07 33~1 1800~2000 周、径向分布尽可能均匀 0.85~0.92 3~4 0.85~0.90
第6章-加力燃烧室.幻灯片课件
沙丘驻涡稳定器：WP6甲、WP13
气动式稳定器：阿塔（法）
WP6发动机加力燃烧室
单排环形 V形稳定器
双排环形 V形稳定器
WP7发动机加力燃烧室
涡喷7乙发动机加力燃烧室
双排径向式 V形稳定器
蒸发式稳定器
喷油杆——J57-F13、WP7乙 喷油圈——WS发动机（分区、分压供油） 针塞式——F100发动机，制造困难，材料好
喷油杆射流式喷嘴供油
分圈分压式供油
6.3 加力燃烧室的基本构件
5、加力燃烧室壳体
➢ 快卸环结构：联接外壁 ➢ 防震屏：采用多孔的波纹板，造成气流的乱反射和气体
阻尼，有效防止加力燃烧室的震荡燃烧。
喷管操纵套管
复燃燃气
加力燃烧室
喷管
可调推进喷口
6.2 加力燃烧室的工作特点和构造要求
1、进口温度高：950～1100K，含氧量低——加力燃烧室需 要足够长的长度；
2、涡轮出口速度高：350～450m/s——扩压器，火焰稳定器 稳定气流；
3、进口气体压力低——预燃室可靠点火； 4、壳体振动，震荡燃烧——要加强刚度； 5、起动迅速、平稳，对其他部件无影响——可调尾喷口； 6、出口温度高，热应力、热变形大——进行冷却，对机舱
第6章-加力燃烧室.
WP6发动机加力燃烧室的组成
6.1概述
➢ 燃烧过程：扩压、燃烧、排气
扩压器内锥顶截去，使截面积骤然增大，并在该处形 成中心回流区；
火焰稳定器后也形成环形回流区；
扩压段燃油逆流喷入燃气；
加力燃油在压力较低的燃气中燃烧，热循环效率较低， 燃烧效率不高。
第四章 燃烧室的工作原理与结构分析
第二节 扩散燃烧型燃烧室的工作过程与结构
图 4-1 所示的就是一种扩散燃烧型的燃烧室。图 4-3 中则给出了与之相配的喷油嘴的结构图。 从图 4-1 中可以看出：由压气机送来的压缩空气，在逆流进入遮热筒与火焰管之间的环腔 7 时，因受火焰管结构形状的制约，将分流成为几个部分，逐渐流入火焰管，以适应空气流量与燃 料流量的比值总是要比理论燃烧条件下的配比关系大很多的特点。其中的一部分空气称为“一次 空气”，它分别由旋流器 15、端部配器盖板 14、过渡椎顶 13 上的切向孔，以及开在火焰管前段 的三排一次射流孔 11，进到火焰管前端的燃烧区 12 中去。在那儿，它与由燃烧喷嘴 1 喷射出来 的液体燃料或天然气，进行混合和燃烧，转化成为 1500-2000℃的高温燃气。这部分空气大约占 进入燃烧室的总空气量的 25%；另一部分空气称为“冷却空气”，它通过许多排开在火焰管壁面 上的冷却射流孔，逐渐进入火焰管的内壁部位，并沿着内壁的表面流动。这股空气可以在火焰管 的内壁附近形成一层温度较低的冷却空气膜，它具有冷却高温的火焰管壁、使其免遭火焰烧坏的 作用。此外，剩下来的那一部分空气则称为“二次空气”或“掺混空气”，它是由开在火焰管后段 的混合射流孔 10，射到由燃烧区流来的 1500-2000℃的高温燃气中去的，它具有掺冷高温燃气， 使其温度比较均匀地降低到透平前燃气初温设计值的作用。
68
惠州天然气发电有限公司产前培训专用教材
图 4-3 所示的是一种双燃料喷 嘴，它既能向燃烧室的火焰管头部 供给天然气，又能供给液体燃料。 为了增强液体燃料的燃烧速度，专 门 用高压 雾化空气来帮助液体燃 料雾化成为 100μm 左右的细雾 滴。这种细雾滴在进入高温的燃烧 区 后，就 会逐渐蒸发成为气相 燃 料，通过扩散和旋流的湍流的混合 作用，逐渐与燃烧区内的新鲜空气 掺混，在余气系数α =1 的空间范 围内起燃，形成一个温度高达理论 燃烧温度水平的火焰。这种燃料与 空气没有预先均匀混合，而是依靠 图 4-3 MS6001 系列燃气轮机上采用的分管型燃烧室的喷油嘴 扩散和湍流交换的作用，使她们彼 1-雾化空气进口 2-喷嘴本体 3-天然气进口 4-喷嘴的顶盖 此相互掺混，进而在α =1 的火焰 与空气选流器 5-天然气喷口 6-液体燃料喷嘴的组合件 上 面上进行燃烧的现象， 称之为 7-雾化空气切向槽 “扩散燃烧”。那时，燃烧速度主要取决于燃料与空气相互扩散和掺混的时间，而不是取决与它 们的化学反应所需要的时间。这种燃烧现象的一大特点是，火焰面上的α =1 ，其温度甚高，通 常为理论燃烧温度(它总是高于空气中的 N 与 O 起化学反应而生成 NO 时的起始温度 1650℃)。 因而按这种方式组织的燃烧过程必然会产生数量较多的“热 NO ”污染物。 为了解决这类燃烧过程中 NO 排放量超过环保要求的问题，可以采取三种措施，即：①在 高负荷条件下，向扩散燃烧的燃烧室中喷射一定数量的水或水蒸气，借以降低燃烧火焰的温度； ②在余热锅炉中安装所谓的选择性催化还原反应器(SCR)；③采用催化燃烧法。 众所周知：燃烧过程中产生的 NO 有燃料 NO 和热 NO 之分。前者取决于燃料中所含的氮 化合物的数量，燃烧过程中无法控制它的生成。热 NO 则是在燃烧过程的高温条件下，环境中所 含的 N 气与 O 气化合物而成的产物，它是按 Zeldovich 机理生成的。热 NO 的生成率与燃烧火 焰的温度成指数函数关系。在燃烧过程中生成的 NO 之总数 量则不仅是火焰温度的函数， 而且是可燃混合物在火焰温度条 件下逗留时间的线性函数。燃料已定时，燃烧火焰的温度则是 燃料/空气混合化学当量比的函数。图 4-4 中给出了 2 蒸馏油 与 590K 的空气混合燃烧时，燃烧火焰的温度 T 以及 NO 的 反应生成率 dC /dτ与燃烧/空气混合化学当量比的相互变化 关系。 由上图可知： NO 的最高生成率发生在燃烧/空气混合化 学当量比等于 1 的地方，那时，燃烧火焰的温度 T 为最高。 图 4-4 火焰温度 T 以及 因而，倘若能使燃料与较多的空气相混合，即：在比较稀释的 dC /dτ与燃料/空气混合 燃料浓度下进行低温的燃烧，那么，就能减少 NO 排放物的 化学当量的关系 生成。当然，向燃烧火焰区喷散水或水蒸气，以迫使降低燃烧 dC 为 NO 的浓度 火焰的温度，同样能够起到抑制生成 NO 的作用。
燃烧室的基本原理及结构
02:50:49
燃气收集器
❖在分管型和环管型燃烧室中，需要用燃 气收集器（又称燃气过渡段）把火焰简 出口的圆形截面过渡并转变为透平喷嘴 前的扇形截面。
62
02:50:49
燃气收集器 ❖为了提高燃气收集器的工作可靠性，在
型面变化剧烈的地方，可以局部地开启
一些冷却小孔，使壁面获得冷却保护，
并适当减弱一些这个部位的刚度，以消 除一部分内应力。
02:50:49
燃烧室的结构和型式
3、火焰筒
39
02:50:49
燃烧室的结构和型式
4、旋流器
旋流器位于火焰筒的头部，大多为环状围绕燃料喷 嘴安装，可多个使用，也可以多个并列或同心组合应用， 以改善燃烧过程或缩短火焰长度。旋流器可使一次空气 沿火焰筒内壁作螺旋状的旋转运动，有的旋流器能把一 部分空气射入雾化油锥内，可以减少积炭。
14
02:50:48
燃烧过程和气流的组织
❖燃烧室中气流流动过程的组织 ❖燃烧区中燃料浓度场的组织 ❖燃烧区中可燃混合物的形成与
燃烧
15
02:50:48
燃烧室中气流流动过程的组织
❖燃烧区中气流流动过程的组织 ❖混合区中二次掺冷空气与高温燃
气掺混过程的组织 ❖火焰筒壁冷却过程的组织
16
02:50:48
7
02:50:48
对燃烧室的基本要求
❖ 点火可靠,燃烧稳定
▪ 在各种工况，包括工况急剧变化的过程（过渡过 程）, 燃烧室应保证稳定燃烧，即不熄火，无燃 烧脉动。
空气过量系数α：燃烧时实际空气量 L与理论上需要的空气量L0的比值， 即α＝L／L0。
8
02:50:48
对燃烧室的基本要求
❖ 燃烧完全
加力燃烧室构件
航空工程术语
01 简介
03 基本构件
目录
02 加力燃烧室的作用 04 扩压器
目录
05 混合器
07 供油点火装置
06 火焰稳定器 08 加力燃烧室壳体
发动机在达到最大状态后继续增加推力，叫做发动机加力。飞机在起飞、爬升及军用飞机机动飞行时，需要 更大的推力。发动机加力是短时间内增加推力的最好方法。最为广泛采用的加力方法是在涡轮和尾喷管之间安装 加力燃烧室，进行复燃加力。在以往的超声速飞机上，加力燃烧室是发动机不可缺少的基本部件。
简介
WP6发动机的加力燃烧室由扩压器、预燃室、火焰稳定器、喷嘴和加力输油总管、加力燃烧室壳体等组成 。
加力燃烧室的作用
加力燃烧室的功用是在保持发动机最大转速和涡轮前燃气温度不变的情况下，将燃油喷入涡轮后的燃气流中， 利用燃气中剩余的氧气再次燃烧(在双涵道发动机中，还可从外涵道引入新鲜空气)，以进一步提高燃气温度，增 大喷气速度，达到增加推力的目的。当使用加力时，为了保持涡轮前各部件的最大工作状态不变，就必须同时加 大尾喷口的排气面积，以适应燃气比体积的增加。因此，凡是带有加力燃烧室的发动机都必须有面积可调节的尾 喷口(管)配合工作 。
供加力燃烧室的燃油管道及喷射装置应与火焰稳定器相适应，通常有如下三种安排方式:
燃油经穿过加力燃烧室壳体的燃油总管，进入处在燃气流中并与环形稳定器同心安装的环形输油管，从环形 输油管上周向均布的喷嘴逆燃气流方向喷出；
燃油总管穿过扩压器外壳，经整流支板内腔引入内锥体内，并与位于锥体内的输油圈相联接。燃油经输油圈 上的喷嘴向燃气流中喷出；
火焰稳定器
火焰稳定器的功用是使气流产生紊流，形成回流区，加速混气的形成和加强燃烧过程，稳定火焰和提高完全 燃烧度。
汽车发动机中的燃烧室工作原理
汽车发动机中的燃烧室⼯作原理汽车发动机中的燃烧室⼯作原理汽车发动机中的燃烧室⾥，装有⽕花塞，产⽣电⽕花，点燃可燃混合⽓。
在⽕花塞两电极之间，加上直流电压后，可燃混合⽓会产⽣电离。
当电压升⾼到⼀定值时，⽕花塞两级⽓体间隙被击穿，产⽣电⽕花，此时活塞处于压缩⾏程的上⽌点附近，从⽽使⽓体燃烧产⽣巨⼤的压⼒推动活塞向下运动。
点⽕系的作⽤：将电池或发动机的低电压变成⾼电压（20～30kv）在按照发动机各⽓缸的⼯作次序，点燃⽓缸中的可燃混合⽓。
第⼀节概述⼀、点⽕系发展历史⼗九世纪⼋⼗年代，出现磁电机为电源的点⽕系⼆⼗世纪初，出现传统点⽕系，即以蓄电池和发电机为电源的点⽕系⼆⼗世纪六⼗年代，出现电⼦点⽕系⼆⼗世纪七⼗年代初出现⽆触点的电⼦点⽕系。
⽬前，使⽤⼴泛⼆⼗世纪七⼗年代末开始使⽤微机控制点⽕时刻的电⼦控制系统。
⽬前，最先进的：⽆分电器的电⼦点⽕系⼆、点⽕系的分类电机式：应⽤在摩托车及⼤型拖拉机上（1）按点⽕电源分：蓄电池式：应⽤⼴泛电感储能式：应⽤⼴泛（2）按存储能量的⽅式分类：电容储能式：赛车（3）按点⽕信号产⽣的⽅式分类磁感应式（电⼦点⽕系）霍⽿效应式光电式电磁振荡式三、汽车发动机对点⽕系的要求（1）迅速产⽣⾜以击穿⽕花塞间隙的⾼电压⽕花塞两电极之间的距离↑影响⽕花塞击穿电压⽓缸压⼒↓击穿电压↓的因素⽓缸中空⽓的温度↑（2）电⽕花应具备⾜够⾼的能量点⽕能量不⾜时，会使发动机启动困难，发动机的动⼒性下降，油耗和排污增加，甚⾄于发动机不能⼯作。
起动时，通常电⽕花⾄少应具有0.1焦⽿的能量，发动机正常⼯作时，电⽕花只要有0.01～0.05焦⽿的能量就可以点燃混合⽓。
（3）点⽕时刻应适应发动机的⼯况点⽕时刻由点⽕提前⾓表⽰。
当发动机的转速或负载发⽣变化时，可以通过点⽕提前机构进⾏⾃动调节。
转速↑点⽕提前⾓↑，负载↓第⼆节传统点⽕系的⼯作原理及个主要元件1传统点⽕系的组成传统点⽕系的组成由电源（蓄电池）、发电机（图中未画出）、点⽕开关、点⽕线圈、断电器、配电器、电容器、⽕花塞、⾼压导线、阻尼电阻等组成。
燃烧室的基本原理及结构
二次空气
03:50:58
21
燃烧区中气流流动过程的组织
3、“火焰稳定器” — 旋流器
03:50:58
22
燃烧区中气流流动过程的组织
4、经火焰筒上孔、缝的气流流动
03:50:58
23
燃烧区中气流流动过程的组织
4、经火焰筒上孔、缝的气流流动
03:50:58
38
燃烧室的结构和型式
3、火焰筒
03:50:58
39
燃烧室的结构和型式
4、旋流器
旋流器位于火焰筒的头部，大多为环状围绕燃料喷嘴 安装，可多个使用，也可以多个并列或同心组合应用， 以改善燃烧过程或缩短火焰长度。旋流器可使一次空气 沿火焰筒内壁作螺旋状的旋转运动，有的旋流器能把一 部分空气射入雾化油锥内，可以减少积炭。
35
燃烧室的结构和型式
2、扩压器
扩压器是由燃烧室内、外壳和火焰街头 部构成的一个扩压通道，用它来降低速度， 提高压力，保证燃烧的顺利进行和减少压力 损失ρ通常，在扩压器中需把压气机的出口 流速降低3～5倍。
03:50:58
36
燃烧室的结构和型式
2、扩压器
扩压器是由燃烧室内、外壳和火焰街头
部构成的一个扩压通道，用它来降低速度， 提高压力，保证燃烧的顺利进行和减少压力 损失ρ通常，在扩压器中需把压气机的出口 流速降低3～5倍。
03:50:58
55
点火装置
电站燃气轮机常用的点火器
（1）电火花塞点火器
利用电极高压放电或半导 体表面放电，点燃燃料空气混 合物。
03:50:58
56
点火装置
电站燃气轮机常用的点火器
航空发动机燃烧室工作原理
航空发动机燃烧室工作原理宝子们！今天咱们来唠唠航空发动机燃烧室那点事儿。
这航空发动机的燃烧室啊，就像是航空发动机的“小心脏”里最火热的部分，可神奇啦。
你想啊，飞机要飞起来，得有巨大的能量推动它。
这能量从哪儿来呢？很大一部分就来自燃烧室。
燃烧室的任务呢，就是把燃料和空气搅和在一起，然后点把火，让它们轰轰烈烈地燃烧起来，释放出超级多的能量。
那燃料是怎么进到燃烧室的呢？就像我们给小炉灶添柴火一样，航空发动机有专门的供油系统把燃料小心翼翼地送进来。
这燃料可不是随随便便就进来晃悠的哦，它得按照精确的量来。
太多了呢，可能就会燃烧不完全，产生黑烟，还浪费燃料；太少了呢，那产生的能量就不够飞机撒欢儿飞啦。
再说说空气，空气可是个超级重要的小伙伴。
它就像一群热情的小助手，呼呼地涌进燃烧室。
这空气的进入量也有大学问。
要是空气不够，燃料就不能充分燃烧，就像你想烤个香喷喷的红薯，结果火不够旺，红薯烤得半熟不熟的，多闹心呀。
而且啊，空气进入燃烧室的时候，还不是乱哄哄地挤进去的，它得有一定的速度和方向，这样才能和燃料配合得完美无缺。
当燃料和空气在燃烧室里相遇的时候，就像是一场超级盛大的派对开始啦。
不过这个派对有点特别，它得点上火才能嗨起来。
这点火的过程也不简单呢。
有专门的点火装置，就像咱们打火机一样，只不过这个“打火机”可高级多了，它要在合适的时机，精准地把火点燃。
一旦点着了，哇塞，那场面可壮观了。
燃料和空气就开始疯狂地反应，释放出大量的热能。
这燃烧产生的热能可不得了，它会让燃烧室内的温度急剧升高，压力也蹭蹭地往上冒。
就像一个小火炉瞬间变成了一个超级大火炉。
这些高温高压的气体可不会闲着，它们就像一群被激发了斗志的小战士，迫不及待地要冲出去，去推动发动机的其他部件，比如说涡轮。
你看啊，燃烧室里的这些气体冲向涡轮的时候，就像是一群大力士在推一个巨大的风车。
涡轮被推动之后呢，就开始带动发动机的其他部分运转起来，最后让飞机的螺旋桨或者喷气口有力量去工作。