燃烧室设计
高温氢气燃烧的燃烧室设计与性能分析
高温氢气燃烧的燃烧室设计与性能分析概述：在现代工业中，氢气作为一种清洁的能源被广泛应用。
而高温氢气燃烧的燃烧室设计与性能分析是确保燃烧过程的效率、稳定性和安全性的重要步骤。
本文将详细介绍高温氢气燃烧的燃烧室设计方法以及性能分析的关键参数。
一、燃烧室设计1. 燃烧室类型高温氢气燃烧室的设计可分为绝热型和冷却型两种。
绝热型燃烧室通过表面绝热层的保护，实现热量的不外传，提高燃烧温度和效率。
冷却型燃烧室则利用冷却剂对燃烧室进行冷却，防止高温引起燃烧室的热损失。
2. 燃烧室形状高温氢气燃烧室的形状对燃烧过程的效率和性能有着重要影响。
燃烧室通常采用圆形、方形、二维、三维等多种形状。
不同形状的燃烧室对于燃气的流动、混合和燃烧过程有着不同的影响。
3. 燃烧室尺寸燃烧室的尺寸直接影响着燃烧过程的稳定性和能量转化效率。
过小的燃烧室会导致燃气的流动受限、燃烧不完全等问题；而过大的燃烧室则会增加燃气的稀释和燃烧时间，降低燃烧效率。
二、性能分析1. 燃烧效率燃烧效率是衡量燃烧室性能的重要指标。
燃烧效率高意味着燃气能够被充分燃烧，产生更多的热能。
提高燃烧效率可以采用优化燃气喷射和气体混合设计、增大燃气流速、提高氧气浓度等手段。
2. 热传导和热损失燃烧室的热传导和热损失是燃烧过程中需要考虑的重要问题。
优化燃烧室的材料选择、结构设计以及绝热层的应用可以减少热传导和热损失，提高燃烧室的热效率。
3. 振动和噪音高温氢气燃烧室在运行过程中会产生振动和噪音，降低燃烧室的稳定性和工作效率。
通过采用减振和降噪技术，如增加缓冲装置、采用材料隔音等方法，可以有效地减少振动和噪音的产生。
4. 进气和排气燃气的进气和废气的排出对于燃烧室性能的影响也非常重要。
合理的进气系统设计和排气系统排放控制可以保持燃气的稳定供应和对环境的友好。
结论：高温氢气燃烧的燃烧室设计与性能分析是确保燃烧过程效率、稳定性和安全性的关键。
通过合理的燃烧室设计，考虑燃气的流动、混合、燃烧效果以及热传导、振动、噪音等问题，可以优化燃烧室的性能，提高能源利用效率，保护环境。
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。
汽车发动机燃烧室设计计算(汽车工程)
汽车发动机燃烧室设计计算(汽车工程)
简介
本文档旨在介绍汽车发动机燃烧室设计计算相关内容。
燃烧室是发动机中进行燃烧反应的关键部件，其设计对发动机性能具有重要影响。
燃烧室设计要求
汽车发动机燃烧室的设计应满足以下要求：
1. 燃烧室容积：根据发动机的排量和预定性能参数，确定燃烧室的合适容积，以确保燃烧室中的混合气能够充分燃烧。
2. 燃烧室形状：燃烧室形状的选择应考虑到燃烧室内的空气流动和混合气分布情况，以提高燃烧效率和燃烧稳定性。
3. 点火系统：燃烧室设计应考虑点火系统的布置和特性，以确保可靠的点火和燃烧过程。
4. 发动机排放：燃烧室设计也应考虑减少发动机的排放问题，提高燃烧效率，降低有害气体和颗粒物的排放。
燃烧室设计计算方法
在进行汽车发动机燃烧室设计计算时，可以采用以下方法：
1. 模拟计算：利用计算机辅助工程软件，建立燃烧室的数值模型，进行流场和燃烧过程的数值模拟计算，以分析燃烧室内的气体流动和燃烧特性。
2. 实验测量：通过实际测试，测量燃烧室内的温度、压力等参数，以验证设计计算结果的准确性，并进行进一步的优化。
3. 经验公式：根据已有的燃烧室设计经验，并结合相关理论，利用经验公式进行初步的燃烧室设计计算。
4. 工程案例分析：分析已有的类似发动机的燃烧室设计案例，借鉴其设计思路和经验，对新的设计进行参考和改进。
结论
汽车发动机燃烧室设计计算是提高发动机性能和降低排放的重要环节。
通过合理的燃烧室设计，可以提高燃烧效率、优化燃烧稳定性，同时减少有害气体和颗粒物的排放。
在设计计算过程中，应综合运用模拟计算、实验测量、经验公式和工程案例分析等方法，以得到更准确的设计结果。
燃烧室设计
• 4 对燃烧室而言，重要的零部件如旋流器，冷却 和掺混机构，喷嘴等对燃烧室意义颇大，在设计 中应该重视； • 5燃烧室试验是燃烧室设计不可或缺的一部分内容， 燃烧室的设计定型主要是依靠试验手段获得的。 必须通过大量的试验，对初步设计内容做不断的 修改，才可能得到性能良好的燃烧室； • 6 现代燃气轮机的不断发展离不开先进的燃烧技 术，但是目前燃烧理论还很不成熟，对燃烧室设 计而言是个很大的障碍。
d1 D
f
0 . 4 ~ 0 . 425 ;
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
旋流器叶片数n=8;
ds D
f
0 . 36 ~ 0 . 4
2
180 旋流器叶片喉部宽度 b d 1 sin n D 2 d 2 As 旋流器通流面积 4
ห้องสมุดไป่ตู้
360 cos n
研 究 背 景
现代燃气轮机 技术相对独立 的一个领域
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 度场 • 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
•
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 b.采用新的燃烧技术和装置，如浓淡燃烧，二级或者多级 燃烧，分割火焰燃烧，预混预蒸发燃烧，变几何燃烧装 置，催化燃烧室等。
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。
航空发动机燃烧室设计
航空发动机燃烧室设计在航空发动机中，燃烧室是将燃料和氧气进行燃烧的地方。
其主要的任务是将燃料和氧气进行有效的混合，然后在可控的条件下进行燃烧。
燃烧室的设计需要考虑以下几个要素：燃料喷射、空气混合、点火和燃烧控制。
首先，燃料的喷射是燃烧室设计中的一个重要环节。
通过喷射燃料来实现燃烧过程。
喷射的方式可以有多种选择，例如，喷射器的数量和位置，喷嘴的形状和尺寸等。
喷射方式的选择应该能够确保燃料与空气混合良好，使得燃料能够完全燃烧，提供足够的热量。
其次，空气的混合是燃烧室设计的另一个关键因素。
燃料和空气的均匀混合能够保证燃烧过程的高效进行。
燃烧室设计应该确保燃料能够完全与空气混合，防止燃料局部燃烧，导致不均匀的燃烧过程和火焰失稳。
接下来是点火过程的控制。
点火是燃烧过程中的关键一步，它会引发燃料和空气的燃烧反应。
在燃烧室设计中，应该确保点火系统的可靠性和精确性，以保证点火的准确性和时间控制。
同时，燃烧室的设计应该减少点火引起的振动和冲击，以提高发动机的可靠性和寿命。
最后，燃烧控制也是燃烧室设计中的一个重要环节。
燃烧的控制是指燃烧室中的压力、温度、速度等参数的控制。
燃烧室的设计应该考虑如何实现燃烧的稳定和高效。
通过精确控制燃烧室的几何形状、燃料喷射和点火过程，可以实现燃烧过程的优化。
航空发动机燃烧室设计的过程可以归纳为以下几个步骤。
首先，根据发动机性能和要求确定燃烧室的设计参数，例如燃料喷射方式、喷嘴尺寸等。
然后，基于这些参数进行初步的几何设计，包括燃烧室的形状和尺寸。
接下来，通过数值模拟和实验验证燃烧室设计的性能和效果。
最后，根据模拟和实验的结果进行优化设计，并进一步验证和评估。
综上所述，航空发动机燃烧室设计是一个综合考虑燃料喷射、空气混合、点火和燃烧控制等因素的复杂工程问题。
通过合理设计燃烧室，可以提高发动机的性能和效率，从而满足航空工程的要求。
将来，随着材料和工艺技术的不断发展，燃烧室设计将会更加高效、可靠和环保。
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。
航空发动机燃烧室设计
航空发动机燃烧室设计航空发动机燃烧室设计：1. 燃烧室的基本结构利用燃烧室的合理结构满足内部气流的特性，并且能够实现一个良好的燃烧过程，是一项有技术难度的工作。
燃烧室基本结构由燃烧室壁、发动机尾焰片和入口部件组成，前者主要用于分旋流和折大压力系数，后者主要为了增加热导率和削减气流噪声，最后用于吸入空气和助燃气体。
2. 燃烧室的内壁燃烧室内壁是用以帮助燃烧过程及其它流线形态中的重要组成部分。
除了保持空气的理想状态，内壁还可以降低发动机噪声，减少热群聚，增加发动机性能和燃料消耗效率。
同时，内壁的抗老化和防腐性能也是重要考虑因素，其中一项重要材料是陶瓷纤维制品，其具有良好的抗老化性能和抗压强度，使用寿命长达20年以上。
3. 燃烧室的入口部件为了提高发动机的气体流动，必须设计入口部件，下游是一组混流涡旋，上游是一组分离涡旋。
尾涡旋可以增加燃料分布的一致性，混流涡旋可以增强液滴的发散性，因而有利于提升燃烧效率和加强发动机推力。
同时，为了提高流动特性，入口部件需要把内部流动结构分成多个区域，从而实现减少空气阻力损失和梯度放大的双重功能。
4. 燃烧室的尾焰片尾焰片是一个重要的部件，它将燃烧室内的气体耦合到尾部，以便用少量的热能把空气扩展成大量的推力，从而提高发动机性能。
尾焰片具有一定的翅版构成，可以改变流体的流动特性，消除尾风湍流，增加发动机效率。
5. 燃烧室的流线燃烧室的流线设计是决定一个发动机性能的关键因素。
它必须考虑流量、速度、温度、压力等因素，从而确定出最佳的流线状态，提供最佳的燃烧条件。
一些技术手段可以用来改善燃烧室的流量性能，如多级弯角、折叶面、挡板、凹道等，它们可以把气体推向尾部，从而获得更大的推力。
6. 其他设计要点设计中还应考虑燃烧室内的温度，在最大推力时，温度为1700℃，而在进行爆发性发动机式的运转时，可以达到3000℃左右，因此必须采取措施防止和减少温度热副作用，以保护后部结构元件。
另外，还应当考虑燃烧室残留碳和噪声，碳消析和噪声级别都要在相关规定范围内。
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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
孔直径 36mm 48mm 18mm
开孔数目 8 双排 8 单排 8 双排
气膜冷却小 孔
5mm
管身均匀分 布
• 3 旋流器设计 逆流 径流式旋流器
d1 D
A αs
b
ds
A
A-A向视图
叶片安装角 sw 90
.
;
旋流器内径
•
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 b.采用新的燃烧技术和装置，如浓淡燃烧，二级或者多级 燃烧，分割火焰燃烧，预混预蒸发燃烧，变几何燃烧装 置，催化燃烧室等。
• 9 燃烧室试验研究 试验的必要性：理论不成熟 调整手段 试验的方法：试验 测定参数不断改进 试验需要测定的参数：
b
b
Q Af
变工况性能 点火特性
出口温度场 排气污染成分
火焰管壁面温度
第四部分 燃烧室结构图展示
旋流器
火焰管头部
射流孔布置结构
火焰管壁面气膜冷却结构
火焰管管身结构
火焰管装配图 （无旋流器）
火焰管装配图（带有旋流器）
第五部分 结论
• 1 燃烧室设计的根本原则是如何组织流场， 使空气和燃料能够在有限的空间内有效的 燃烧； • 2 设计过程中的难点和重点是空气的流量的 分配，但是目前还没有成熟的理论用于分 配空气量，主要还是应用经验公式和统计 数据； • 3 筒形燃烧室结构虽然简单，但是要获得性 能良好的燃烧室仍不是易事；
燃烧室总体尺寸计算结果
• 气体流量分配
设计部分
空气流量分配原则
• 一次空气：头部+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：
Lt2 Lt1
• 2 火焰管管身设计 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
L5
主 燃 孔 一
主 燃 孔 二
补 燃 孔
掺 混 孔 一
掺 混 孔 二
L3 L4
The end！ 谢谢各位老师，学 生的不足请老师指正
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
旋流器叶片长度 h A s nb
• 4 火焰导管设计
按照等速度梯度计算后得到收 敛段截面变化规律为
Lt
Am
Af At Lx 扩张段 收敛段
Ax
Am Lt L x Lt
• 5 点火装置 采用半导体高能点火喷嘴，点火位置确定
L ig 0 . 68 L max 20 mm
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
•
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
d1 D
f
0 . 4 ~ 0 . 425 ;
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
旋流器叶片数n=8;
ds D
f
0 . 36 ~ 0 . 4
2
180 旋流器叶片喉部宽度 b d 1 sin n D 2 d 2 As 旋流器通流面积 4
360 cos n
符号
Gs
轴向距离 （m） 流量（kg/s） 0 0.0403 0.0806 0.1209 0.1975 0.2821 0.4232 0.5642 0.0160 （注） 管身均匀 分布
1.062 0.638 0.638
第一排头部冷却孔 第二排头部冷却孔 第三排头部冷却孔 第一排主燃孔 第二排主燃孔 补燃孔 第一排掺混孔 第二排掺混孔
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
L ig
L ——点火器的轴向安装位置（离旋流器的出口距离）
ig
L max ——回流区最大直径截面离旋流器出口的距离 ，且
L max 0 . 45 D
f
计算结果 L ig 105 . 91 mm
2
• 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
do
β
h θ
e
l’
Lt3
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%
• 4 对燃烧室而言，重要的零部件如旋流器，冷却 和掺混机构，喷嘴等对燃烧室意义颇大，在设计 中应该重视； • 5燃烧室试验是燃烧室设计不可或缺的一部分内容， 燃烧室的设计定型主要是依靠试验手段获得的。 必须通过大量的试验，对初步设计内容做不断的 修改，才可能得到性能良好的燃烧室； • 6 现代燃气轮机的不断发展离不开先进的燃烧技 术，但是目前燃烧理论还很不成熟，对燃烧室设 计而言是个很大的障碍。
研 究 背 景
现代燃气轮机 技术相对独立 的一个领域
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 度场 • 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
G 11
G 12
G 13
0.638
1.593 1.593
G
p1
G p2
Gb
4.247
1.084
G d1
Gd2
Gg
1.084
3.330
火焰管气膜冷却空气量
注：第二排掺混孔的轴向参考距离是火焰管出口截面
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。
• 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。
G c 5 . 14 0 . 868 A fs 10
6
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