燃烧室思考和练习题_答案..

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内燃机学课后思考题及习题答案

内燃机学课后思考题及习题答案

内燃机2-1内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类?表示动力性能的指标有哪些?它们的物理意义是什么?它们之间的关系是什么?表示经济性能的指标有哪些?它们的物理意义是什么?它们之间的关系是什么?答:(1)指示性能指标是以工质对活塞做功为基础的指标。

能评定工作循环进行的好坏。

有效性能指标是以曲轴的有效输出为基础的指标,能表示曲轴的有效输出。

(2)动力性能指标:功率、转矩、转速、平均有效压力、升功率。

(3)功率:内燃机单位时间内做的有效功。

转矩:力与力臂之积。

转速:内燃机每分钟的转数。

Pe=Ttq.n/9550(4)经济性能指标:有效热效率,有效燃油消耗率be。

(5)有效热效率:实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量之比值。

ηet=We/Q1 有效燃油消耗率:单位有效功的耗油量。

关系:be=3.6*106/ηet.Hu2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别?答:平均有效压力是一个假想不变的压力,其作用在活塞顶上使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功,升功率是在标定的工况下,发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。

区别:前者只反应输出转矩的大小,后者是从发动机有效功率的角度对其气缸容积的利用率作出的总评价,它与Pme和n的乘积成正比。

(Pl=Pme·n/30T)2-5充量系数的定义是什么?充量系数的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏?答(1)充量系数每个循环吸入气缸的空气量换算成的进气管状态下的体积。

V1与活塞排量Vs之比(2)充量系数高低反映换气过程进行完善程度。

2-8 过量空气系数的定义是什么?在实际发动机上怎样求得?1)过量空气系数:燃烧1kg燃料的实际空气量与理论空气量之比。

2)实际发动机中Φa 可由废气分析法求得,也可用仪器直接测得;对于自然吸气的四冲程内燃机,也可由耗油量与耗气量按下式求得(Φa=Aa/BLo )2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成?详细分析内燃机机械损失的测定方法,其优缺点及适用场合。

燃烧与燃烧室复习题(全)

燃烧与燃烧室复习题(全)

燃烧复习题(1)为什么说能源与环境问题和燃烧学密切相关?(2)试写出两个以上国际知名燃烧学者的名字。

(3)煤油和氢气的理论空气量各为多少?(4)某燃料由C、H两种元素组成,则其含H量越高,理论空气量。

(5)一般燃料的理论燃烧温度(空气)大约为多少?(6)何为油/气比?何为当量比?何为余气系数?相互之间关系如何?若以RP-3燃料为例,当燃料与空气按化学恰当混合时,各自的值是多少?(7)影响燃料的理论燃烧温度的因素有哪些?(8)不考虑离解时所计算的燃烧温度比理论燃烧温度高还是低?二者相差大约多少?(9)定压燃烧与定容燃烧的理论燃烧温度谁高?大约相差多少?(10)一般碳氢燃料化学恰当比下定容燃烧所造成的压力上升大约为多少?(11)用空气作助燃剂和用纯氧作助燃剂的理论燃烧温度谁高?大约相差多少?(12)理论上,当量比时,燃料的绝热火焰温度Tf达到最大值。

而实际上Tf 最大值出现在当量比时。

(13)热力学第二定律对分析燃烧反应有何帮助?(14)燃烧热力学和化学动力学各关心什么问题?(15)影响燃烧反应速度的因素有哪些?(16)判断燃烧反应是否达到化学平衡的判据是什么?(17)何谓燃烧反应机理?如何用反应机理来预估燃烧反应级数?(18)用实验方法测定燃烧反应级数对分析燃烧反应机理有何帮助?+=+,其反应速率常数为k,根据质量作用定(19)某基元反应方程式为aA bB cC dD律,其反应速度方程可写成W= ,该反应的级数为。

(20)一般碳氢燃料的燃烧反应级数约为。

(21)既然目前认为,氢氧燃烧为链反应,为何氢氧系统在不同压力和温度下具有不同的爆炸特性?(22)何为Arrhenius公式?若用一条直线来表示,则横坐标与纵坐标分别是什么?(23)何谓活化能?其物理意义是什么?(24)在温度改变时,反应A 与反应B相比,反应速度改变较少,则反应A的活化能EA 与反应B的活化能EB大小关系。

(25)燃烧反应速度、火焰传播速度有何不同?(26)一般碳氢燃料的层流火焰传播速度多大?(27)氢气的层流火焰传播速度多大?(28)用广义雷诺比拟分析二维平板边界层有何特色?(29)何为水面蒸发时的斯蒂芬流现象?(30)何为DI数?何为DII数?各自的物理意义是什么?(31)在燃烧物理学中有四种守恒方程,即:总质量守恒、、及组份守恒方程。

燃烧室思考和练习题 答案1

燃烧室思考和练习题 答案1

燃烧室及污染排放思考和练习题(1)航空燃气轮机燃烧室的功用是什么?把燃料中的化学能经过燃烧释放出来,转变为热能,直接加入到发动机空气中,提高做功能力(2)航空燃气轮机燃烧室采取何种技术措施来满足发动机对燃烧室的性能要求?①扩压降速②燃油雾化③低速区或回流区稳定火焰④空气分股(3)为什么早期的燃烧室体积和长度都比现在燃烧室大?早期燃烧室多采用单管燃烧室,由于独立的单管火焰筒和单管机匣导致长度较长,现在多采用环形燃烧室,结构紧凑,长度较短早期的燃烧室容热强度(单位工作压力、单位燃烧室容积下,每小时燃烧的燃油所放出的热量)小,所以体积和长度大。

(燃烧室长度 Lc:所有的燃烧室都必须足够长到能容纳一个低速火焰稳定区和一个高速混合区,以降低出口温度分布。

燃烧室长度与火焰头部的比例 (Lc/Hd) 随着燃烧室技术的发展不断降低。

)(4)燃烧室火焰筒内为什么要分区?以燃烧室油气比0.03来说明。

(5)请叙述燃烧室的正常工作过程,点火起动过程和熄火过程。

正常工作过程:气流流动过程的组织-燃料浓度场的组织-燃烧区中可燃混合物的形成、着火与燃烧-混合区中二次掺冷空气与高温燃气掺混过程组织-火焰管壁冷却过程点火启动过程:燃烧室在地面状态情况下,由起动机带动发动机至一定的转速,燃烧室喷油,采用点火装置点火,在一定时间内使燃烧室所有的燃油喷嘴喷出的油雾都能着火熄火过程:(6)燃烧室的主要结构部分包括什么,各有什么作用?①扩压器:降低压气机出口流速,恢复动压头利于组织燃烧②机匣:安装火焰筒,连接发动机压气机部分和涡轮、加力燃烧室部分,是承力件,同时,机匣和火焰筒组成环腔二股气流的通道③喷嘴:用于燃油雾化及空间分布④旋流器:使气流旋转,产生中心回流区,强化稳定燃烧过程⑤帽罩:使空气按照环腔,头部所需量分股时,流动不发生分离,以减小流动损失⑥火焰筒:燃烧室承温部件,实现油气两相流的稳定燃烧,并在下游与冷空气掺混,满足出口温度分布需求(7)在某一个燃烧室出口测量的CO浓度为200ppm,未燃碳氢的浓度为50ppm,这两个浓度值是在压力1.0325×105Pa,温度288K条件下测得的,燃烧室油气比0.025,煤油的热值是43500kJ/kg ,请问,该燃烧室的燃烧效率是多少?4411000CO CO CH CH C EI Hu EI Hu Hu η+=-(8)为什么要规定燃烧室的出口温度品质?出口温度分布系数和平均径向温度分布系数的定义是什么,典型的数值范围,对涡轮的影响如何?燃烧室出口温度分布关系到涡轮的工作环境; 出口温度分布系数:指燃烧室出口温度最大值超出平均值的量与燃烧室温升之比4max 443ave ave aveT T OTDF T T -=-,0.25-0.35,越低越好 平均径向温度分布系数:燃烧室出口径向温度分布沿周向平均后与出口燃气平均温度之差,再与进出口燃气平均温度之差之比4443r ave ave ave T T RTDF T T -=-,不超过0.15(9)某燃烧室进、出口平均温度分别为800K 、1650K ,实测出口温度分布数据如下表习1,请分析出口温度分布的品质。

上海理工大学燃烧学思考题及答案

上海理工大学燃烧学思考题及答案

1. 1. 说明煤的化学组成、挥发份及灰分、水分、碳分等对煤质特性的影响?煤的化学组成主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等元素组成:碳是煤中主要的可燃元素,在燃烧过程中放出大量的热;煤的炭化程度越高,含碳量就越大;含碳量高的煤难以着火与燃烬,但是发热量很高。

氢也是煤中主要的可燃元素,有效氢的发热量很高,是碳发热量的3~4倍,煤中氢含量先随着炭化程度的增加而增加,当煤中含碳量为85%时达到最大值,然后随着炭化程度的增加而下降。

氧是煤中有害的不可燃元素,煤中含氧量随着炭化程度的增加而下降,煤中氧含量的存在会使煤发热量降低。

氮是煤中的有害不可燃元素,其存在不但降低煤的发热量,而且会生成NOx等污染物;硫是煤中的有害元素,在煤燃烧过程中会生成SOx等有害污染物。

挥发分是煤在隔绝空气条件下加热到850℃时析出的气体。

挥发分含量多的煤,着火容易,着火温度低,燃烬容易;挥发分含量少的煤,着火温度高,着火困难,燃烬非常困难。

灰分是指煤中所含的矿物质在燃烧过程中经过高温分解和氧化作用后生成的一些固体残留物。

灰分含量高的煤不仅使煤的发热量减小,而且影响煤的着火与燃烧。

由于燃烧烟气中飞灰浓度大,使受热面易受污染影响传热、降低效率,并使受热面易磨损而减少寿命。

同时,对排烟中的含尘量必须采用高效除尘措施,使排烟中含尘降低到合格的排放指标。

在煤的使用过程中,一定要重视煤的灰熔点,否则容易造成结渣,不利于燃烧过程中空气的流通和气流均匀分布,破坏燃烧过程的稳定运行。

水分是煤中的不可燃成分,其存在不仅降低了燃料的可燃质含量,含水量大的燃料发热量低,不易着火、燃烧,而且在燃烧时还要消耗热量使其蒸发和将蒸发的水蒸气加热,降低燃烧室温度,使锅炉效率降低,并使排烟损失加大,还易在低温处腐蚀设备。

含水量大的煤使得制粉设备制粉困难,需要高温空气或烟气干燥。

同时,水分大的煤也不利于运输,并使成本增加。

但是,在高温火焰中水蒸气对燃烧具有催化、媒介作用,可以加速煤粉焦碳的燃烧,可以提高火焰黑度,增加火焰及烟气的辐射放热强度,加强燃烧室炉壁的辐射换热。

内燃机机思考题含答案

内燃机机思考题含答案

第一章复习题1.四冲程汽油机通常由哪些机构与系统组成?它们各有什么作用?曲柄连杆机构,作用是发动机借以产生动力,并将活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。

配气机构,作用是使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排出废气。

供给系,作用是把汽油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸,以供燃烧,并将燃烧生成的废气排出发动机。

点火系,作用是保证按规定时刻及时点燃被压缩的可燃混合气。

润滑系,作用是将一定压力的润滑油供给作相对运动的零件工作表面之间以形成液体摩擦,减少摩擦阻力,减轻机件的磨损,并冷却摩擦零件,清洗摩擦表面,缓和冲击,分散应力,辅助密封。

冷却系,作用是把受热机件的热量散到大气中,以保证发动机在正常温度范围内工作。

起动系,作用是使静止的发动机起动并转入自行运转。

2.四冲程柴油机经过哪四个活塞行程完成一个工作循环?期间,曲轴旋转了几周?配气凸轮轴旋转了几周?喷油泵凸轮轴旋转了几周?四冲程柴油机每个工作循环经历进气、压缩、作功、排气四个行程,相应地曲轴旋转了两周,配气凸轮轴旋转四周,喷油泵凸轮轴旋转四周。

3.二冲程汽油机曲轴旋转几周完成一个工作循环?期间,第一活塞行程的定义是什么?包括哪些过程?第二活塞行程的定义是什么?包括哪些过程?两周。

第一行程:活塞自下止点上移到上止点,包括气缸内扫气、排气、压缩过程和曲轴箱内的进气过程;第二行程:活塞自上止点下移到下止点,包括气缸内燃气膨胀作功、排气、扫气过程和曲轴箱内新鲜可燃混合气的预压缩过程。

4.飞轮的作用是什么?二冲程汽油机的飞轮与四冲程汽油机的飞轮相比哪个飞轮的转动惯量大?多缸机的飞轮与单缸机的飞轮相比哪个飞轮的转动惯量大?飞轮的作用是①储存作功行程时的动能,克服活塞上行时的压缩负功,维持工作循环周而复始,并使曲轴转速均匀。

②通过飞轮上的齿圈起到起动和输出机械能的作用。

四冲程汽油机的飞轮转动惯量大。

单缸机的飞轮转动惯量大。

5.内燃机压缩比的定义是什么?选择汽油机压缩比的主要依据是什么?选择柴油机压缩比的主要依据是什么?汽油机的压缩比与柴油机的压缩比为何不一样?压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积之比。

燃烧与燃烧室-试卷答案

燃烧与燃烧室-试卷答案

北京航空航天大学2006-2007 学年第二学期期末《燃烧与燃烧室》考试卷(120分钟)班级______________学号 _________姓名______________成绩 _________2007年7月日班号学号姓名成绩《燃烧与燃烧室》期末考试卷(120分钟)注意事项:1、本试卷为闭卷,随身不得携带任何书本;2、可准备计算器题目:一、填空题……………………………………………………………( 50 分)二、概念题……………………………………………………………( 22 分)三、分析题……………………………………………………………( 28 分)一.填空题(50分,每空1分)1.在燃烧物理学中有四种守恒方程,即总质量守恒、动量守恒、能量守恒 及 组分守恒 方程。

Zeldovich 变换的目的是从表观上消掉方程的源项,而广义Reynolds 比拟的目的是使动量守恒方程,能量守恒方程,组分守恒方程具有相同的形式,从而无量纲温度,无量纲速度和无量纲浓度的分布相同。

2.采用JANAF 表时,其标准状态是指压力为0.1013MPa ,温度为 25℃ 的状态。

3.理论燃烧温度越高,说明燃料热值越 大 ,或反应物预热温度越大,或余气系数越 接近1 ,或空气的含氧量越大4.油气比f 、余气系数a 与理论空气量L 之间满足f*a*L=15.甲烷在常温常压空气中的理论燃烧温度约为2300K ,不考虑离解时的火焰温度比考虑离解时的要高,用纯氧作助燃剂时火焰温度要高,大约高3500K6.若用一条直线来表示Arrhenius 公式,则横坐标与纵坐标分别是1/T 和lnk7.在温度改变时,反应A 与反应B 相比,反应速度改变较少,则反应A 的活化能Ea 与反应B 的活化能Eb 之间的关系Ea 〈Eb8.一般碳氢燃料的燃烧反应级数约为 1.7~2.2 。

9.氢气的层流火焰传播速度大约为1-3m/s,焰锋厚度越薄,说明层流火焰传播速度越大 10. 扩散火焰焰锋处的当量比等于111. 层流火焰高度随着体积流量增加而增加,湍流火焰高度随着喷嘴直径的增加而增加 12. 当其他条件相同时,随着旋流数的增加,火焰长度将 缩短 。

《内燃机构造与原理》练习与思考-参考答案(大连海事大学出版社)

《内燃机构造与原理》练习与思考-参考答案(大连海事大学出版社)

《内燃机构造与原理》练习与思考-部分参考答案教 材:内燃机构造与原理 全国交通运输职业教育教学指导委员会规划教材主 编:刘善平出 版 社:大连海事大学出版社出版时间:2013 年 8月书 号:ISBN 978­7­5632­2876­6第一章 内燃机基本知识一、填空题1.热力发动机按燃料燃烧的位置可分为外燃机和 内燃机 两种。

2.内燃机根据其热能转换为机械能的机构的型式及其运动方式主要构件的,可分为 往复活塞式和回转式两大类。

3.四冲程发动机的工作循环包括四个活塞冲程,即进气行程、压缩行程、做功行程和 排气行程。

4.二冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转 1 周,进、排气门各开启 1 次,活塞 在气缸内由下止点向上止点运行时,完成扫气—压缩冲程,由上止点向下止点运行时,完成 做功—扫气行程。

5.四冲程汽油机与四冲程柴油机着火方式不同。

汽油机利用电火花在压缩冲程末期点 燃可燃混合气属于点燃式, 柴油机则是通过喷油器将高压燃油在压缩冲程末期喷入缸内高温 高压的空气中,自行着火燃烧属于 压燃式。

6.内燃机的动力性指标包括有效转矩、平均有效压力、转速 和有效功率等。

7.内燃机的经济性指标主要是指有效热效率和有效燃油消耗率。

8.内燃机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩;内燃机在单位时间内输出的有效功称为 有效功率;内燃机实际循环的有效功与所消耗的燃料热量的比值称为有效热效率;内燃机每 输出 1 KW﹒h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率;内燃机在标定工况下,单位 内燃机排量所输出的有效功率称为升功率。

二、判断题(正确打√、错误打×)1.往复式内燃机的活塞从上止点运动到下止点,其顶面所扫过的气缸容积称为气缸总 容积。

(×) 2.一般往复式内燃机在进气冲程中,进气门在活塞到达上止点就立即开启;活塞越过 下止点后立即关闭。

3.在进气行程中,柴油机吸入的是柴油和空气的混合物。

思考题-燃烧学

思考题-燃烧学
思考题:Leabharlann 1.试用下列参数表示第i种组分的浓度:
1) , ;2) , ;3) , , ;
2.对于反应速率表到式 ,式中M表示混合物的所有成分,则:
1)该反应的反应级数为多少?
2)试阐明反应速率是如何依赖于压力的。
3.对于一个二级反应,若两个参加反应的反应物分别为 和 ,其初始浓度不相等,分别为 和 ,反应过程中两者消耗的浓度相等,均为 ,反应过程中的瞬时浓度分别为 和 ,试确定该二级反应的半衰期的表达式 ;,并分析影响半衰期的因素。
4.设某一反应当温度由400℃增至410℃时,反应速率将增加至原来的e(e=2.718)倍,试计算出该反应的活化能Ea,并简要数码反应活化能的物理意义及其影响因素。
5.对于反应序列:
1)写出N2O5、NO2、N2O3、O2、O3浓度变化的方程;
2)假定组分NO2和NO3处于稳定状态,求出它们的浓度;
3)就NO的生成速率而言,稳定假设的结果意味着什么?
6.如三级反应 的反应速率为:
而且反应物A和B中均无惰性气体,试说明反应物A的相对浓度Ai对反应速率的影响情况,定性画出变化曲线(若反应过程中温度与压力保持不变),并求出反应速率达到最大值时的相对浓度Ai。
7.在低压下,如假设没有壁面反应,则 的反应可以认为是按下面的机理进行的:
8.在火箭的燃烧室内含有H原子和OH游基,其浓度为: ,温度为3000K,总的气体浓度为: ,若这些气体是在1000K的温度下从燃烧室排出,此时H2O基本上不离解,密度是燃烧室内气体密度的1/40,若排气以3048m/s的速度流动,试计算在下游中多远地方能测出H和OH已有99%再化合。假设除 外( ),不考虑其他的再化合反应。
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燃烧室及污染排放思考和练习题(1)航空燃气轮机燃烧室的功用是什么?答:燃烧室的功用是把燃料中的化学能经过燃烧释放出来,转变为热能,直接加到发动机的空气当中,使其作功能力提高。

(加工压缩后的高压气流进入燃烧室,在燃烧室中进行充分有效地燃烧,燃烧后的高温高压燃气驱动涡轮提供压缩系统所需要的功,除此之外,剩余的高温高压燃气一部分通过喷管排出,产生推进力,推动飞行器前进,另一部分通过动力涡轮,做机械传动,带动螺旋桨或风扇,产生推力和升力。

)(2)航空燃气轮机燃烧室采取何种技术措施来满足发动机对燃烧室的性能要求?答:1.扩压降速:燃烧室进口气流马赫数在0.2到0.35之间,如果采用一定措施保证火焰稳定,在如今加温比2左右的情况下,加热损失将高达3-12%,从循环来看,大大降低了作功能力,所以需要降低燃烧区速度,可大幅度降低加热损失。

加热损失:*2***2dP kMa dT P T=-2.燃油雾化(压力,空气,甩油盘,蒸发管)3.低速区或回流区稳定火焰(旋流器)4.空气分股:流速考虑,设置背风挡板,使高速气流绕流,从而保证火焰稳定;可燃性考虑,航空燃油的化学恰当油气比为0.0676,而燃烧室中设计油气比范围为0.015-0.033,转换为当量比为0.22-0.49.分股空气一部分进入燃烧区,一部分进入掺混降温区(3)为什么早期的燃烧室体积和长度都比现在燃烧室大?p224答:早期的燃烧室容热强度(单位工作压力、单位燃烧室容积下,每小时燃烧的燃油所放出的热量)小,所以体积和长度大。

(燃烧室长度 Lc:所有的燃烧室都必须足够长到能容纳一个低速火焰稳定区和一个高速混合区,以降低出口温度分布。

燃烧室长度与火焰头部的比例 (Lc/Hd) 随着燃烧室技术的发展不断降低。

)(4)燃烧室火焰筒内为什么要分区?以燃烧室油气比0.03来说明。

答:(5)请叙述燃烧室的正常工作过程,点火起动过程和熄火过程。

答:正常工作过程:气流流动过程的组织-燃料浓度场的组织-燃烧区中可燃混合物的形成、着火与燃烧-混合区中二次掺冷空气与高温燃气掺混过程组织-火焰管壁冷却过程点火启动过程:燃烧室在地面状态情况下,由起动机带动发动机至一定的转速,燃烧室喷油,采用点火装置点火,在一定时间内使燃烧室所有的燃油喷嘴喷出的油雾都能着火熄火过程:(6)燃烧室的主要结构部分包括什么,各有什么作用?答:扩压器,降低压气机出口气流速度,恢复动压头,利于燃烧室组织燃烧机匣:用于安装火焰筒,连接发动机压气机部分和涡轮、加力燃烧室部分,是承力件;同时,机匣与火焰筒一起,构成环腔二股空气流动喷嘴:用于燃油雾化和空间分布旋流器:使气流旋转,产生中心回流区,强化稳定火焰燃烧过程帽罩:是空气按照环腔、头部所需量分股,流动不发生分离,减小流动损失火焰筒:燃烧室承温部件,火焰筒上开有各种孔,实现气流分量,在其间油气两相流稳定高效燃烧,并在下流与冷气掺混,满足出口温度需要,同时壁面采用有效地冷却保护措施,防止烧坏。

(7)在某一个燃烧室出口测量的CO 浓度为200ppm ,未燃碳氢的浓度为50ppm ,这两个浓度值是在压力1.0325×105Pa ,温度288K 条件下测得的,燃烧室油气比0.025,煤油的热值是43500kJ/kg ,请问,该燃烧室的燃烧效率是多少?4411000CO CO CH CH C EI Hu EI Hu Hu η+=-(8)为什么要规定燃烧室的出口温度品质?出口温度分布系数和平均径向温度分布系数的定义是什么,典型的数值范围,对涡轮的影响如何?答:燃烧室出口温度分布关系到涡轮的工作环境; 出口温度分布系数:指燃烧室出口温度最大值超出平均值的量与燃烧室温升之比4max 443ave ave aveT T OTDF T T -=-,0.25-0.35,越低越好 平均径向温度分布系数:燃烧室出口径向温度分布沿周向平均后与出口燃气平均温度之差,再与进出口燃气平均温度之差之比4443r ave ave aveT T RTDF T T -=-,不超过0.15 (9)某燃烧室进、出口平均温度分别为800K 、1650K ,实测出口温度分布数据如下表习1,请分析出口温度分布的品质。

设计的出口温度分布曲线参考下表习2。

表习 1(10)为什么要规定发动机燃烧室的慢车贫油熄火边界?(p223)答:慢车状态是发动机的最小稳定工作状态。

在发动机降工况时,需要减油门(燃烧室减油),而转子由于惯性,减速较慢,空气流量也降低的较慢,这样就出现了燃烧室贫油工作状态。

图8-4-4中虚线是燃烧室中油气比的变化过程,油气比不能低到进入图中的阴影区(贫油熄火边界),如果此燃烧室稳定性不好,油气比落在了阴影区,就出现了熄火,即所谓的空中熄火,属于重大事故。

军用航空涡轮发动机,f 小于等于0.005,民用航空燃气涡轮发动机f 小于等于0.007。

(11)为什么燃烧室需要一定的压力降?压力降为什么不能太大?压力降增加1%,航空燃气涡轮发动机的单位推力会降低多少?以推力为10000daN (1daN=10N (牛顿)daN 是力的单位),增压比25,涡轮前温度为1600K 的一个发动机为例。

P224 答:气流流过燃烧室,由于粘性及温升,会导致气流总压降低。

总压损失由两部分组成,扩压器损失(无用损失)和火焰筒损失(用于增加了气流的穿透和掺混,为有用损失)。

压力降太大会减低发动机性能,对于民用发动机,会增加耗油量,对于军用喷气发动机,会降低推力。

(12)如表8-3所示,是一个额定推力50kN ,总增压比为30的发动机在ICAO CAEP规定的各个运行模式下的NOx 排放指数。

各运行模式下的NOx 排放物指数和燃油流量答:()()()(/)/ / Emission g kN EI g kg fuel Engine SFC kg fuel hrkN T in mode hr =⨯⨯ /44.8496/LTO Dp Foo Emission g KN ==∑=CAEP4的标准为:/37.572 1.60.208775.137/LTO Dp Foo Foo g KN π==+-= 故满足要求(13)列出单层火焰筒壁热平衡方程表达式?P283答:燃气向壁面的辐射换热+燃气向壁面的对流换热+沿火焰筒壁面的导热=通过壁面的导热=壁面与环腔空气的辐射换热+壁面与环腔空气的对流换热()()111222121w w w R C K A R C A K A -++∆=+∆=∆(14)气膜冷却的优点和缺点?p288答:优点:可以在高压力和高温热应力下工作几千消失,而且冷却缝槽开可以减轻重量,并使火焰筒的机械强度得到加强;缺点:壁温不均匀,在冷却气膜出口位置温度最低,在接近下一道气膜出口时温度最高。

所以从本质上是对冷却气体的浪费(15)通过查阅文献资料,列举先进冷却方式的种类及应用。

P289答:(16)加力燃烧室的作用是什么?与主燃烧室相比,工作条件有何差异?答:加力燃烧室能使发动机在短时间内加大推力,增加飞行的机动性,使发动机取得高度速度优势,扩大飞行包线以及超声速飞行和其他作战需求,在短时间内得到最大推力以满足起飞、爬高、加速、追击等工作要求。

异同分析:对于小涵道比军用涡扇发动机,通常的设计中,经过复燃加力后的燃气都要经过喷嘴排出,因此,首先是外涵通道与核心机通道气流混合,这个过程是主燃烧室所没有的。

扩压降速时,扩压器设计基本相同。

(1.5分)其它的设计特点是相同的,但是具体的技术措施不一样。

燃油雾化,主燃烧室通常采用空气雾化喷嘴,离心喷嘴或蒸发管喷嘴(答出一种即可),家里燃烧室通常采用直射式喷嘴。

(1.5分) 低速区和回流区稳定火焰:主燃烧室通常采用旋流器形成的回流区稳定火焰,而加力燃烧室通常采用钝体(或答v 型槽,沙丘均可)形成回流去稳定火焰。

(1.5)空气分股:在主燃烧室中,由于燃烧的当量比低于煤油的化学恰当比,采用空气封股措施形成主燃区和掺混区,并形成火焰桶壁面冷却,以达到高效、稳定,高耐久性及符合涡轮要求的出口温度分布,而家里燃烧室中,为了追求最大的家里比,燃烧的当量比是接近煤油化学恰当比,主要的空气是用于参加燃烧,但是为保证加力燃烧室工作可靠性,少部分气流用于隔热屏的冷却。

(17)涡喷发动机和涡扇发动机加力燃烧室有何区别(原理,结构)?涡扇发动机加力燃烧室有哪几种组织燃烧方式?答:区别:原理上涡轮喷气发动机加力燃烧是在燃烧过的高温气流中组织燃烧,而涡轮风扇发动机加力燃烧是在外涵新鲜空气和流过涡轮的已燃气的混合气(也有分开的)中组织燃烧;二者的主要区别是燃烧组织方式不同,结构上主要是进气部分不同,前者采用的是单流路的扩压器,后者采用的是双流路的混合扩压器(18)加力比的定义是什么?加力比主要取决于什么?提高加力比受到哪些因素制约? 答:加力比是指主机状态相同(涡轮前温度相同)时,开加力后的发动机推力ab F 与不开加力时的推力F 之比,记为ab F Fϕ=; 加力比主要取决于加温比,正比于加温比的平方根;加温比与燃烧前马赫数有密切关系,对于加力比很大的涡扇加力,应选用较低的流动马赫数,否则即使喷油燃烧加热,推力也未必会增加或者增加甚微;加温比还与飞行马赫数直接相关,当妈棵树增加时,加力比迅速增加,尤其是超音速飞行时。

(19)常用加力燃烧室有哪些点火方案?答:预燃室点火、热射流点火、催化点火和高能喷嘴直接点火。

(20)加力室V 形稳定器火焰稳定机理是什么?与主燃烧室旋流稳定火焰有何异同? 答:P300(21)为何加力燃烧室比主燃烧室更易发生振荡燃烧?试举几种消除振荡燃烧的措施。

答:振荡燃烧又叫燃烧不稳定,是燃烧放热反应脉动引起的燃烧速度和释热率的周期性变化与燃烧室的声学特性发生共振而产生的不稳定燃烧现象。

原因:从能量耗散角度而言,加力燃烧是在加力筒体内进行,在边界上缺乏声耗散机制(即缺乏减震机制,与主燃烧室不同),因此加力燃烧室易于发生振荡燃烧:①存在着激发振荡的脉动源,如涡轮叶片旋转尾迹引起的流动和压力脉动,气流流过加力燃烧室内障碍物旋涡周期性脱落引起的压力脉动②当脉动源的压力脉动频率和加力燃烧室固有频率耦合时,产生共振,压力脉动增加③压力脉动引起加力燃烧室内物理过程的脉动以及化学反应过程的脉动,从而激发燃烧放热的脉动④当放热脉动和压力脉动耦合时,气流脉动获得能量,压力脉动幅度增加,而压力脉动增加,又使放热脉动进一步增加⑤随着压力脉动幅值增加,压力脉动机械能的损失也增大,直到激发振荡的能量与各种耗散能量相等时,压力脉动的幅值不再增加,达到饱和(振荡燃烧)。

措施:①横向振荡燃烧抑制方法:减小压力驱动能量,增加脉动机械能的耗散 ②纵向振荡燃烧的抑制方法:几何尺寸调整,燃烧规律调整(22)了解沙丘驻涡火焰稳定器的稳焰机理和优点。

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