燃烧室设计解析
燃烧与燃烧室设计原理
燃烧与燃烧室设计原理燃烧，指的是物质与氧气发生化学反应时，释放出能量，并产生热、光等现象的过程。
而燃烧室，则是控制燃烧过程的装置。
本文将从燃烧和燃烧室的基本原理入手，介绍燃烧室设计的一些重要原则。
一、燃烧的基本原理燃烧的基本原理是“燃料氧化”，即燃料与氧气发生化学反应，生成二氧化碳、水蒸气和能量。
燃料可以是固体、液体或气体，其中最常见的燃料是石油、天然气和煤炭。
而氧气则来自于空气，空气中氧气的含量约为21%。
在燃烧过程中，燃料需要达到燃点温度才能起火。
一旦起火，就会产生火焰，并伴随着火焰释放出的热量和光线。
火焰的颜色和温度与燃烧所用的燃料种类和燃烧条件有关。
二、燃烧室的基本要素燃烧室是进行燃烧反应的场所，其设计需要考虑以下几个基本要素：1. 空间容积：燃烧室的大小直接影响燃烧的强度和持续时间。
一般来说，燃烧室的容积应根据具体需求确定，容积过小可能导致不完全燃烧，容积过大则会降低燃烧效率。
2. 空气供应：燃烧需要氧气的参与，因此燃烧室的设计中要考虑充足的空气供应。
通常通过进风口或进气口将空气引入燃烧室，确保燃料能够充分与氧气反应。
3. 确保燃料的混合均匀：在燃烧过程中，燃料需要充分与氧气混合才能进行燃烧反应。
因此，燃烧室的设计需要考虑燃料的喷射方式、喷射角度等因素，确保燃料与氧气能够均匀混合。
4. 热量损失控制：燃烧室的设计中需要尽量减少热量损失，提高燃烧效率。
常见的方式包括使用耐高温材料、合理安排燃料喷射口和气流流动等。
三、燃烧室设计的原则在进行燃烧室设计时，需要遵循以下原则：1. 安全性原则：燃烧室的设计应确保燃烧过程稳定且可靠，避免出现意外事故。
必要时，可以采取增加防火材料、排气系统和防爆装置等安全措施。
2. 高效性原则：燃烧室的设计应尽量提高燃烧效率，充分利用燃料的能量。
这可以通过优化空气供应、提高燃料混合均匀度、减少热量损失等方式实现。
3. 可持续性原则：燃烧室的设计应考虑环保因素，减少污染物的排放。
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。
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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。
航空发动机燃烧室设计与优化
航空发动机燃烧室设计与优化第一章：引言航空发动机是飞行器的动力来源，燃烧室是发动机内部最核心的部件之一。
燃烧室的设计和优化对于发动机的性能、燃烧效率和环境影响起着至关重要的作用。
本文将重点探讨航空发动机燃烧室的设计和优化方法。
第二章：燃烧室构造与工作原理2.1 燃烧室的分类与结构燃烧室可以根据其结构和工作方式进行分类。
常见的分类包括缸内燃烧室和缸外燃烧室。
缸内燃烧室即燃料和氧化剂在缸内混合并燃烧，而缸外燃烧室的燃料和氧化剂混合并在喷嘴处点火燃烧。
2.2 燃烧室的工作原理燃烧室是将燃料和氧化剂混合并燃烧产生高温高压气体，驱动涡轮和产生推力。
燃烧室内部的形状和颗粒分布会直接影响混合燃料的燃烧过程。
优化燃烧室设计可以提高燃烧效率，降低发动机的燃料消耗和排放。
第三章：燃烧室设计的要求和挑战3.1 燃烧室的热负荷和热量损失燃烧室内部温度极高，需要经过设计合理的冷却系统来降低热负荷和热量损失。
热量损失会导致发动机的效率下降和部件的损坏，因此燃烧室设计需要考虑良好的散热和冷却效果。
3.2 燃烧室的气动特性燃烧室内部的气动特性直接影响混合燃料和氧化剂的分布和燃烧效率。
燃烧室设计需要考虑气流的均匀性和速度分布，避免过度湍流和压力波动。
第四章：燃烧室设计与优化方法4.1 流场模拟和计算流体力学利用计算流体力学方法可以对燃烧室内部流场进行模拟和分析。
通过优化燃烧室的形状和喷嘴设计，可以改善气流的分布和流动性能，提高燃烧效率。
4.2 燃烧室材料与冷却技术燃烧室的材料选择和冷却技术对于热负荷和热量损失具有重要影响。
使用高温合金和有效的冷却系统可以提高燃烧室的寿命和稳定性。
第五章：燃烧室设计案例分析5.1 燃烧室进口喷嘴形状优化通过改变进口喷嘴的形状，可以改善气流的分布和速度分布，提高燃烧室的效率。
5.2 冷却系统的优化设计优化冷却系统的设计可以提高燃烧室的散热效果和降低热负荷，从而提高发动机的性能和稳定性。
第六章：总结与展望本文探讨了航空发动机燃烧室的设计与优化方法。
汽车发动机的燃烧室设计
汽车发动机的燃烧室设计汽车发动机作为汽车的核心部件，其性能的优劣直接影响着汽车的动力、燃油经济性以及排放等重要指标。
而在发动机的众多组成部分中，燃烧室的设计起着至关重要的作用。
燃烧室是燃料与空气混合并燃烧的场所，其设计的合理性直接关系到燃烧的效率和质量。
一个理想的燃烧室设计应该能够实现快速、均匀且完全的燃烧过程，同时尽量减少能量的损失和污染物的排放。
首先，我们来谈谈燃烧室的形状。
常见的燃烧室形状有楔形、盆形和半球形等。
楔形燃烧室结构简单，制造容易，但在燃烧过程中可能存在混合气分布不均匀的问题。
盆形燃烧室则在一定程度上改善了混合气的分布，但燃烧速度相对较慢。
而半球形燃烧室由于其空间利用率高，混合气流动顺畅，燃烧速度快且均匀，因此在高性能发动机中较为常见。
燃烧室的容积大小也是设计中需要重点考虑的因素。
较小的燃烧室容积可以提高压缩比，从而增加燃烧压力和温度，提高发动机的功率输出。
但过小的容积可能导致燃烧不完全，增加污染物排放。
相反，过大的燃烧室容积会降低压缩比，使燃烧效率下降，影响发动机的性能。
因此，燃烧室容积的选择需要在功率、燃油经济性和排放之间找到一个平衡。
在燃烧室的设计中，进气道和排气道的布置也非常关键。
合理的进气道设计能够使新鲜空气均匀地进入燃烧室，形成良好的混合气。
进气道的形状、长度和弯曲程度都会影响进气的流动特性。
例如，较长而弯曲的进气道可以增加进气的惯性，提高充气效率，但也可能导致进气阻力增大。
排气道的设计则需要确保燃烧后的废气能够迅速排出，减少排气阻力，以提高发动机的换气效率。
火花塞的位置对于燃烧过程也有着重要的影响。
火花塞通常安装在燃烧室中混合气最容易被点燃的位置，以确保快速而可靠的点火。
一般来说，火花塞应位于燃烧室的中心或靠近中心的位置，这样可以使火焰传播距离最短，燃烧更加迅速和均匀。
此外，燃烧室的材料选择也不容忽视。
由于燃烧室内的温度和压力较高，需要选用能够承受高温、高压和腐蚀的材料。
柴油机燃烧室结构特点分析
柴油机燃烧室结构特点分析柴油机燃烧室是指将柴油喷入燃烧室内，与空气混合后燃烧形成高温高压气体，并将其转化为能量的空间。
燃烧室的设计直接影响柴油机的性能和效率，因此燃烧室的结构设计具有重要的理论和实际意义。
那么，以下将从几个角度分析柴油机燃烧室结构的特点。
一、燃烧室的形状燃烧室的形状是柴油机燃烧室设计的基础，决定了其燃烧效率和能量转化率。
通常根据燃烧室形状的不同，燃烧室可分为圆形、口袋形、散花式、V型等形状。
其中V型燃烧室多用于大功率柴油机，可以减小缸盖宽度，提高燃烧效率，降低振动。
燃烧室的大小是决定柴油机功率和效率的重要因素。
通常情况下，燃烧室越大可获得更高的功率，但同时也会消耗更多的燃料。
因此，在设计柴油机燃烧室时，需要在满足功率输出要求的前提下，兼顾燃油的经济性，尽可能缩小燃烧室的大小。
三、喷油器位置喷油器的位置是在燃烧室内部，燃油的混合组合方式不同，形成了喷油器位置的不同设计。
目前常见的喷油器位置有中心式、边缘式、壁式等位置。
在这些不同的位置设计中，中心式喷油器位置能形成较好的混合，因此被广泛应用于柴油机的燃烧室设计。
四、喷油角度喷油角度决定了喷油的方式，因为柴油喷射的方式不同，混合和燃烧的效率也会发生变化。
通常情况下，较大喷油角度可提高混合气体的混合效率，从而提高燃烧效率。
但是，过大的喷油角度也可能导致燃料过早燃烧，增加噪音和震动。
五、缸壁倾角柴油机燃烧室的缸壁倾角是指缸底和缸头间的倾斜角度。
缸壁倾角的变化会影响燃烧室的形状和喷油器位置的选择。
通常情况下，缸壁倾角越大，燃料的混合效率越高。
但是，对于缸径较小的柴油机而言，缸壁倾角过大会导致喷射和混合的效率不稳定，从而导致燃油经济性和燃烧效率的下降。
综上，设计正确的燃烧室不仅能够提高柴油机的性能和效率，还可以降低污染物的排放，达到环保的效果。
因此，需要在满足功率输出和经济性的前提下，根据不同的工况需求和实际情况，综合考虑以上几个方面的因素来科学设计燃烧室的结构。
发动机燃烧室设计与燃烧过程优化技术
发动机燃烧室设计与燃烧过程优化技术发动机燃烧室是内燃机的核心组成部分，对整个发动机的性能和效率起着至关重要的作用。
燃烧室的设计和燃烧过程的优化技术是提升发动机性能、降低燃料消耗和排放的关键所在。
燃烧室设计的目标是实现高效燃烧，达到最佳的能量转化效率。
在燃烧室设计的过程中，考虑到燃烧稳定性、燃烧速率、温度分布、压力脉动和排放等因素，需要综合考虑多个因素。
下面将具体介绍一些燃烧室设计与燃烧过程优化技术。
首先，燃烧室的几何形状对燃烧效率有着重要影响。
传统的燃烧室设计通常采用缸形几何结构，但近年来发展出了更为复杂的燃烧室形状，如顶置燃烧室、壁式燃烧室和腔式燃烧室等。
这些新型燃烧室可以提供更好的空燃比控制、更好的燃烧稳定性和更低的排放水平。
其次，燃烧室的进气系统设计也至关重要。
优化的进气系统设计可以提供更好的空燃比分布，改善燃烧过程的均匀性和稳定性。
例如，采用多点喷射技术可以实现更好的混合气分布，提高燃烧效率。
同时，通过良好的进气系统设计可以降低进气阻力，提高发动机的进气效率。
第三，燃烧室喷射系统的设计也对燃烧室的燃烧效果有着直接影响。
喷射系统的目标是实现燃料和空气的良好混合，以提供更均匀的燃料分布。
传统的喷射系统通常采用单点喷射，但是近年来多点喷射和直接喷射技术的应用越来越广泛。
这些技术可以提供更好的喷雾分布，提高燃烧效率和稳定性。
此外，通过燃烧室壁面的散热设计，可以有效地减少传热损失，提高燃烧室的热效率。
采用散热涂层和冷却通道技术可以降低燃烧室内壁面的温度，减少热损失。
合理的散热设计可以提高发动机的功率输出，并延长发动机的使用寿命。
燃烧过程的优化技术包括燃烧过程仿真和控制系统的优化。
通过燃烧过程仿真，可以模拟并优化燃烧室的燃烧过程，包括燃气的流动、混合和燃烧。
通过仿真可以评估不同设计参数对燃烧效率的影响，优化燃烧室的设计。
在控制系统的优化方面，利用先进的控制算法和传感器技术，可以实现更精准的燃烧控制。
航空发动机的燃烧室设计与优化研究
航空发动机的燃烧室设计与优化研究航空发动机是现代航空技术中不可或缺的重要组成部分，是带动飞行器飞行的动力源。
而发动机的燃烧室则是航空发动机中实现燃烧过程的重要部件。
其设计和优化不仅关系到发动机的使用寿命和安全性，还需要满足能源效率和环保要求。
本文将从航空发动机燃烧室的组成结构、热力学等方面解析其设计与优化研究。
一、航空发动机燃烧室的组成结构航空发动机燃烧室主要由缸体、燃烧室内衬、燃烧室荷载结构、燃烧室防火罩等四部分构成。
这些部件的设计往往会影响到航空发动机燃烧室的压力、温度分布等重要参数。
其中，缸体作为燃烧室主体部件，通常由多个圆柱体组成。
燃烧室内衬则是缸体内部的内壁结构，是气体燃烧过程的直接场所。
燃烧室荷载结构主要保证航空发动机在高速飞行过程中不会因为物理扭曲而失去稳定性。
燃烧室防火罩则是燃烧室外部的保护层，可以防止燃烧室内部的高温气体对发动机的其它部件产生影响。
二、燃烧室设计中的热力学参数航空发动机燃烧室的设计和优化需要考虑多方面参数，其中热力学参数比较重要。
燃烧室内的气体温度、压力、质量流量等参数有着很强的相互作用和影响。
在燃烧室内，燃料与空气进行混合，燃料着火后的燃烧释放出大量热能。
排放废气的温度和压力对飞机的性能影响很大。
因此，需要在不影响发动机功率的同时，尽量保证废气排放温度的低温和压力的高增益。
三、燃烧室设计与优化的技术手段众所周知，现代航空工业的发展速度非常快，有着非常激烈的竞争，也需要先进的燃烧室设计与优化技术手段提升自身竞争力。
首先是模拟技术的应用。
燃烧室是一个非常复杂的体系，现代CFD技术可以帮助工程师更直观地理解燃气动力学过程，优化燃烧室流场，并预测燃烧室的热力学参数。
其次是燃烧室材料和制造工艺的提升。
如高温合金结构材料、先进的制造工艺在一定程度上可以弥补模拟技术的局限性。
再次是优化燃料配方和燃烧技术。
根据不同的使用条件，燃烧室可以使用不同的燃料，使用不同的燃烧技术，以增加燃烧室的效率，降低排放，提高能源利用。
燃烧室设计对发动机性能的影响分析
燃烧室设计对发动机性能的影响分析燃烧室作为内燃机的重要组成部分，其设计的优劣直接影响着发动机的性能。
本文将对燃烧室设计对发动机性能的影响进行分析，探讨不同燃烧室设计参数对发动机性能的影响，以期为燃烧室设计提供一定的参考。
燃烧室设计参数对发动机性能的影响燃烧室设计参数包括燃烧室形状、大小、油气混合方式等。
这些参数的不同组合将直接影响发动机的功率、燃油消耗率、排放等性能指标。
燃烧室形状燃烧室的形状对发动机性能有很大的影响。
常见的燃烧室形状有球形、方形、圆柱形等。
研究表明，球形燃烧室可以提供更好的油气混合，提高燃烧效率，从而提高发动机的功率和燃油经济性。
燃烧室大小燃烧室的大小也是影响发动机性能的重要因素。
燃烧室过大，会导致燃烧延迟，降低发动机的功率和燃油经济性；燃烧室过小，则会导致燃烧不完全，增加排放。
因此，合理选择燃烧室大小对于提高发动机性能至关重要。
油气混合方式油气混合方式影响着燃烧的速率和效率。
常见的油气混合方式有预混合燃烧和边喷射燃烧。
预混合燃烧可以提供更好的燃烧速率，提高发动机的功率和燃油经济性；边喷射燃烧则可以提供更好的排放性能。
因此，选择合适的油气混合方式也是提高发动机性能的关键。
燃烧室设计对发动机性能有着重要的影响。
合理的燃烧室形状、大小和油气混合方式的选择，可以提高发动机的功率和燃油经济性，降低排放。
因此，在进行燃烧室设计时，需要充分考虑这些因素，以实现发动机性能的最优化。
这是整篇的内容，下一部分将继续深入分析燃烧室设计参数对发动机性能的影响。
燃烧室设计对发动机性能的详细影响分析燃烧室形状的影响不同的燃烧室形状对发动机性能的影响是显著的。
球形燃烧室由于其独特的几何形状，能够提供更好的油气混合，从而提高燃烧效率。
球形燃烧室的设计有助于减少燃烧延迟，增加燃烧速率，进而提高发动机的功率输出。
此外，球形燃烧室还能有效降低NOx排放，对于满足严格的排放标准具有重要意义。
另一方面，方形和圆柱形燃烧室在某些应用中可能更为合适。
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• 2 经济性能要求：燃烧完全 流阻小 • 3 维护保养方面要求：便于维修 拆装
第三部分 设计成果综述
已知设计参数
• 结构尺寸设计部分
• 燃烧室总体布置方案：
单个筒形燃烧室，垂直 布置方案，火焰管内外 气流流动形式为逆流 （原因） • 热力计算结果： 总空气过量系数 α=3.92 天然气质量流 量Gf=0.2799kg/s
• 7 强度校核及选材 燃烧室不是燃气轮机中主要的承力构件，主要承受的是
由于内外压差造成的应力和热应力，尤其是火焰管材料的 选择很重要。燃烧室外壳选用10#钢就满足强度要求，火 焰管选用GH3128
燃烧室外壳按照一端封闭的圆柱体结构进行强度校核，火 焰管按照圆柱体和球形结合体进行强度校核。 经校核所选材料均满足强度要求。
• 8 燃烧室低污染排放内容的研究
NOx的产生机理 针对性的防污措施
a.改进燃烧管理，如采用高空燃比燃烧，选用含氮量少的 燃料，空气预热适中，烟气循环，喷水等
空气流量分配原则
• 一次空气：头部+旋流器+射流孔 主燃区 增效 自动调节空气量
一次空气量的空气过量系数约为2~2.2。其 中由旋流器的空气过量系数为0.25~0.35， 主燃孔约为0.75，其余皆通过补燃孔进入 “主燃区”
• 冷却空气量 初步设计的冷却空气量占总空气量的
30~40%，无法精确地计算出冷却空气量， 一般通过经验公式初步确定：
轴向距离
符号
（m） 流量（kg/s）
Gs
0
1.062
G11 0.0403
0.638
G12 0.0806
0.638
G13 0.1209
0.638
第一排主燃孔 第二排主燃孔
G p1 0.1975 G p2 0.2821
1.593 1.593
补燃孔
Gb 0.4232
第一排掺混孔
Gd1 0.5642
第二排掺混孔 火焰管气膜冷却空气量
第二部分 论文的主体结构
绪论部分 ：研究背景及意义 ；燃烧室设 计的要求和思路；燃烧室设计理论基础
三
大 部 分
设计部分：热力计算；燃烧室总体尺寸 设计；燃烧室气动设计；各主要零部件 设计。
方案后续设计：燃烧室强度计算和校核; 燃烧室选材；喷嘴选型；低排放措施；燃 烧室试验；结构图的绘制。
小型燃机应用 日渐广泛
火焰管除去头部，火 焰管圆柱段长度是 0.733m。管身上会加 工出各种进气孔且均 为平流孔。火焰管管 身采用双层壁多孔式 气膜冷却结构，在火 焰管管身均匀分布直 径5mm小孔。
L2 L1
主
主
补
燃
燃
燃
孔
孔
孔
一
二
L3 L4
L5
掺
掺
混
混
孔
孔
一
二
A
A
A-A向视图
多孔式气膜冷却结构
类型 主燃孔 补燃孔 掺混孔 气膜冷却小
Gd2 0.0160 （注）
Gg
管身均匀 分布
注：第二排掺混孔的轴向参考距离是火焰管出口截面
4.247 1.084 1.084 3.330
主要零部件的设计
• 1 火焰管头部设计
半球形，采用三道斑孔氏气膜冷却结构，每道 孔开76个6mm的小孔，β为60度，气膜长度是 45mm。
do
β e
h θ
l’
各位老师好！
• 任务书中预期完成任务： • 1 小型燃气轮机燃烧室热力和结构设计 • 2 绘制燃烧室结构图
汇报内容
• 1 任务书完成情况 • 2 论文主体结构 • 3 设计成果汇报 • 4 燃烧室结构图绘制 • 5 结论
第一部分
任务书完成情况
• 完成燃烧室的热力计算 • 燃烧室的结构和气动设计 • 燃烧室结构图的绘制
Lig 0.68 Lmax 20mm
Lig ——点火器的轴向安装位置（离旋流Lig器的出口距离）
Lmax ——回流区最大直径截面离旋流器出口的距离 ，且
Lmax 0.4ห้องสมุดไป่ตู้ D f
计算结果 Lig 105.91mm2
• 6 燃料喷嘴选型 天然气燃料的使用 双燃料喷嘴
采用单路离心喷嘴和一个多孔式烧气喷嘴 并联组成一个双燃料喷嘴
• 燃烧室尺寸设计结果：
1. 总体 燃烧室外壳直径Dw=0.42m 总长度Lc=1.08m
2 . 火焰管尺寸 火焰管圆柱段横截面积Af=0.06521m2 火焰管管身直径Df=0.2821m（设计参照） 火焰管长度Lf=3.1Df 火焰管头部设计为半球形，长度为0.5Df
燃烧室总体尺寸计算结果
• 气体流量分配 设计部分
旋流器叶片数n=8;
Df
旋流器叶片喉部宽度
b
d1
s
in
180 n
2
c
os
360 n
旋流器通流面积 As
4
D2 d 2
旋流器叶片长度 h As nb
• 4 火焰导管设计
Lt
Am Af 扩张段
Lx 收敛段
按照等速度梯度计算后得到收 敛段截面变化规律为
At
Ax
Am Lt Lx Lt
• 5 点火装置 采用半导体高能点火喷嘴，点火位置确定
三道气膜冷却结构位置确定：
Lt1=0.040m
Lt2=0.080m
Lt3=0.120m
每段斑孔氏气膜冷却机构中环 形结构开口位置，经计算每段 圆环均宽度并考虑加工工艺均 可以取3mm 头部空气过量系数αt=0.45, 空气质量流量 G1=1.914kg/s,11.5%
Lt3 Lt2 Lt1
• 2 火焰管管身设计
Gc 5.14 0.868Afs 106 kg s
其中头部气膜冷却空气量占总冷却空气量的1/3 左右，其余的用作管身冷却
掺混空气量
• 出去一次空气和气膜冷却空气量，剩余的 就是用于掺混的空气，掺混空气由两排掺 混孔进入火焰管。（空气流量分配结果）
进气孔 旋流器
第一排头部冷却孔 第二排头部冷却孔 第三排头部冷却孔
孔
孔直径 36mm 48mm 18mm 5mm
开孔数目
8 双排 8 单排 8 双排 管身均匀分
布
• 3 旋流器设计
逆流
A
径流式旋流器
d1 D
A
b αs
ds
A-A向视图
.
叶片安装角 sw 90 ;
旋流器内径 d1 0.4 ~ 0.425; Df
旋流器内径和外径之比为0.7；
旋流器叶片火焰管入口直径 ds 0.36 ~ 0.4
研
现代燃气轮机
究
技术相对独立
背
的一个领域
景
燃烧室是燃气轮 机三大部件之一
燃烧室两种功能
• 由压气机流出的一 部分气体和燃料混 合进行燃烧，为整 个燃气轮机供应能 量；
另一部分压缩空气
与燃烧后的高温燃气 进行掺混，使其温度 降低至涡轮叶片能够 承受的燃气温度
• 燃烧室设计要求： • 1 工作可靠性要求：点火 效率 寿命 强度 温