燃烧室
柴暖燃烧室内部结构
柴暖燃烧室内部结构详解柴暖燃烧室内部结构主要包含以下八个部分：1.燃烧室主体燃烧室主体是柴暖燃烧室的核心部分，它由耐高温材料制成，设计用于容纳燃料并产生有效的燃烧。
主体通常由钢板和耐火砖等材料构成，形状和大小根据特定的燃烧需求进行设计。
2.供油系统供油系统负责将燃料输送到燃烧室主体。
它由油箱、油泵、输油管道和喷油嘴等组成。
油泵将燃料从油箱中抽出，通过输油管道输送到喷油嘴，喷油嘴则将燃料喷入燃烧室主体。
3.空气供给系统空气供给系统负责将空气引入燃烧室主体，以支持燃料的燃烧。
它通常由进气口、空气导管和空气阀等组成。
进气口位于燃烧室主体周围，引导空气进入燃烧室；空气导管将空气导入燃烧室主体；空气阀则控制空气的流量。
4.排气系统排气系统负责将燃烧后的废气排出燃烧室。
它由排气口、排气管道和排气阀等组成。
排气口位于燃烧室主体上方，引导废气排出；排气管道将废气导离燃烧室；排气阀则控制废气的排放。
5.控制系统控制系统负责监控和控制柴暖燃烧室的运行。
它由温度传感器、控制面板、电路板和执行器等组成。
温度传感器监测燃烧室的温度；控制面板提供用户界面，可进行开关操作和温度设定；电路板处理传感器信号，并根据设定值控制执行器的动作；执行器则根据电路板的指令，控制供油系统、空气供给系统和排气系统的运行。
6.热能交换系统热能交换系统负责将燃烧产生的热能传递给外部的空气或水，以产生暖气或热水。
它由热能交换器、散热器或热水管等组成。
热能交换器位于燃烧室主体周围，接收燃烧产生的热能；散热器或热水管将热能传递给外部的空气或水。
7.冷却系统冷却系统负责将燃烧室主体的温度保持在安全范围内。
它由冷却风扇、冷却水管和散热器等组成。
冷却风扇位于燃烧室主体周围，将冷空气引入燃烧室主体；冷却水管通过流动的水将燃烧室主体的热量带走；散热器将冷却水散出的热量排出。
8.烟道系统烟道系统负责将废气从燃烧室主体导离并排放到大气中。
它由烟道、烟囱和烟道阀等组成。
【知识讲解】燃气轮机燃烧室
【知识讲解】燃气轮机燃烧室展开全文燃烧室在燃机中的作用：1将天然气与空气混合后燃烧，生成的燃烧产物送入压气机中做功2控制燃烧温度3控制燃烧产物的温度使其能满足透平第一级做功的温度需求燃烧室的燃烧方式：1扩散燃烧：扩散燃烧时始终满足过量空气系数=1,燃烧火焰温度高，燃烧稳定，产生的NOx 多由催化剂还原，2预混燃烧：在预混燃烧时过量空气系数可根据燃烧温度的需要进行调节，燃烧温度可控，较扩散燃烧，不如扩散燃烧时稳定，但能控制NOx的生成。
以GE机组为例：GE机组使用的是分管式燃烧室，每个燃烧室都有五个喷嘴，每个喷嘴上都有扩散燃烧和预混燃烧的管线。
图上为一个喷嘴的结构图。
一部分燃气进过扩散通道进入喷嘴，在B处与空气边汇合边燃烧，此时为扩散燃烧。
一部分冷却空气从喷嘴的中心通过各结构，给各结构进行冷却后在B处参与燃烧。
另一部分燃气进入预混燃气通道，在A处和压气机的排气进行混合，然后在B处燃烧，此时为预混燃烧。
压气机的一部分排气进入喷嘴后，首先对燃料喷嘴组件进行冲击冷却，再逆流向前在A处前端的开口和燃气混合。
燃烧室有三根管线供燃料，分别是D5 ，PM1，PM4管线。
D5管线给燃烧室的每个燃烧喷嘴的扩散通道提供燃料。
PM1给每个燃烧室中的一个燃烧喷嘴的预混燃气通道提供燃料PM4 给每个燃烧室中的四个燃烧喷嘴的预混燃气通道提供燃料。
燃烧的方式有扩散燃烧，次先导预混燃烧，和预混燃烧在扩散燃烧时，D5管线供燃气，PM1，PM4不供燃气。
此时在B出口只有扩散燃烧的燃气，其余的管线出来的均为空气。
在次先导预混燃烧时，由D5管线，PM1管线供燃气，PM4管线不供气，此时只有扩散燃烧，和一个喷嘴进行预混燃烧，其余喷嘴的预混燃气通道在B出口均为空气在预混燃烧时，由D5管线，PM1，PM4管线供燃气，此时五个喷嘴均有扩散燃烧和预混燃烧。
后来经过改进变成下图将PM1移至中心位置，并去除中心喷嘴的扩散燃烧管线。
此时周围五个喷头既有扩散燃烧过线又有预混燃烧管线，而中心喷头只有预混燃烧管线。
简述发动机燃烧室容积、工作容积和总排量之间的关系。
简述发动机燃烧室容积、工作容积和总排量之间的关系
发动机的燃烧室容积、工作容积和总排量是与内燃机性能和设计密切相关的三个重要参数。
它们之间的关系可以通过以下方式简要描述：
1. 总排量（Displacement）：总排量是发动机内所有气缸的容积总和，通常以升（liters）为单位。
总排量是发动机的一个整体性能指标，直接影响到引擎的输出功率和扭矩。
总排量越大，通常意味着更多的燃烧室容积，从而有潜力产生更多的动力。
2. 燃烧室容积（Combustion Chamber Volume）：燃烧室是气缸内用于燃烧混合气的区域。
燃烧室容积是指一个气缸内燃烧室的容积大小，通常以立方厘米或立方英寸为单位。
较大的燃烧室容积可能意味着更大的气缸容积，这通常与更高的总排量相关。
3. 工作容积（Swept Volume）：工作容积是指在发动机活塞从上止点到下止点的行程中，气缸内空气或燃气被压缩和膨胀的容积。
工作容积是气缸容积的一部分，但它不包括燃烧室的容积。
工作容积与发动机的压缩比直接相关，而压缩比则影响到燃烧室容积和总排量的性能。
综合而言，这三个参数之间的关系可以概括为：
\[总排量= \sum（燃烧室容积+ 工作容积）\]
其中，每个气缸的总排量是由燃烧室容积和工作容积之和决定的。
这些参数的选择和平衡是发动机设计中的重要考虑因素，影响着燃烧效率、输出功率和燃油经济性。
燃烧室
（2）筒体
设计要求
壁面冷却与散热 具有一定流量和深度的进气孔
结构特点
冷却与散热——气膜式、散热片式 进气孔分布
（3）火焰筒的固定
简支式 WP6、WP7 悬臂式 JT3D、WJ6
（4）传焰管
功用：传焰、均压 结构特点：
冷却 密封
5.1.3.4 喷嘴
位于承力壳体外的用于飞机隔热用的，称隔热套；
位于承力壳体内的用于与燃气隔热的，称隔热屏。
振荡燃烧
５.３ 排气装置
５.３.１ 尾喷管 (1) 功用：将燃气的部分热焓转变成动能，并以一定方 向排出。 (2) 要求：
具有足够刚性，以保证排气流量精度与喷口动作的灵活 性。 喷口动作要求平稳，以使发动机状态变化匹配。
５.２ 加力燃烧室
５.２.１ 概述 (1) 功用 (2) 工作环境
进口温度高 速度大 压力低 含氧量小 余气系数低
(3) 设计要求
薄壁园筒应具有足够的强度与刚性 流阻要小(因为流速大) 热膨胀自由 起动平稳与迅速
５.２.２ 基本构件
组成：
扩压器、混合器、稳定器、供油与点火装置、 壳体等。
５.２.２.１ 扩压器
径向稳定器─WP7乙、WP13 蒸发式稳定器——(SPEY或WS9) 气动式稳定器——(法国“阿塔”) “沙丘”式稳定器
５.２.２.４ 供油系统与点火装置
(1) 喷咀特点：
喷咀小而数量多，以保证雾化质量。
(2) 常用形式
单路离心喷咀 直流喷咀 针塞喷咀
(3) 供油系统
1) 加力燃烧室供油系统是间断工作的，不 加力时， 空油管必须要通气冷却 2) 环形燃油总管的安排
涡轮发动机结构之燃烧室—燃烧室结构特点
PART
一 典型燃烧室结构组成
PART
二 典型燃烧室结构特点
头部扩压通道： 降低气流的速 度，使气流分 成两股。
火焰筒：燃烧 的场所,保证燃 烧充分, 掺混均 匀并使壁面得 到冷却
连焰管：起着 传播火焰, 均 衡压的作用
喷油嘴：供油, 使 燃油雾化或汽化, 提高火焰传播速 度, 利于稳定燃烧
旋流器：形成回流区, 保证火焰稳定。（安装在火流区, 保证火焰稳定
壳体：传递刚性应力， 构成二股气流通道
小结： 头部扩压通道：降低气流的速度，使气流分成两股。 机匣：形成二股气流的通道；承力。 火焰筒：燃烧的场所,保证燃烧充分, 掺混均匀并使壁面得到冷却。 连焰管：起着传播火焰, 均衡压的作用。 喷油嘴：供油, 使燃油雾化或汽化, 提高火焰传播速度, 利于稳定燃烧。
火箭燃烧室材料
火箭燃烧室是火箭发动机的核心部件，它决定了火箭发动机的性能和工作方式。
在选择火箭燃烧室材料时，需要考虑其高温性能、耐腐蚀性能、机械强度、加工性能和成本等因素。
目前，常用的火箭燃烧室材料主要有铝合金、钛合金、高温合金和复合材料等。
铝合金是一种常见的燃烧室材料，它具有较好的高温性能和加工性能，同时成本相对较低。
但是，铝合金在高温下容易发生蠕变，导致燃烧室部件的变形和损坏。
因此，铝合金通常用于燃烧室的小型部件，如喷嘴和燃烧室壳体。
钛合金也是一种常用的燃烧室材料，它具有更高的高温强度和耐腐蚀性能，可以承受更高的燃烧温度和更恶劣的工作环境。
但是，钛合金的成本较高，加工难度也较大，需要较高的技术水平。
因此，钛合金通常用于大型火箭发动机的燃烧室部件，如燃烧室壳体和火焰筒。
高温合金也是一种常用的燃烧室材料，它具有较好的高温性能和抗氧化性能，可以长期在高温环境下工作。
但是，高温合金的成本也较高，而且其加工性能和成型性能也相对较差。
因此，高温合金通常用于一些关键部位，如燃烧室的喷嘴和燃烧室壳体等。
除了金属材料外，复合材料也是火箭燃烧室的一种选择。
复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、加工成型方便等优点，因此在火箭发动机领域得到了广泛的应用。
常见的复合材料包括碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等。
这些材料可以制成燃烧室壳体、隔热层、喷嘴等部件。
但是，复合材料在高温下的性能相对较差，需要采取特殊的防护措施。
总之，选择合适的火箭燃烧室材料需要考虑多种因素，包括高温性能、耐腐蚀性能、机械强度、加工性能和成本等。
在实际应用中，可以根据具体需求和条件选择合适的材料，并采取相应的工艺和技术措施来保证燃烧室部件的性能和使用寿命。
同时，随着科技的不断进步和发展，未来可能会有更多新型材料应用于火箭燃烧室领域，进一步提高火箭发动机的性能和可靠性。
燃气轮机原理 燃烧室
燃烧室性能之间的矛盾：
火焰稳定性
压力损失大
高容热强度
使用寿命长
解决办法：
根据用途，做折衷考虑（trade-off）
4-3 燃烧室中燃烧过程的组织
燃烧室中发生的整个工作过程包括：
¾燃烧区中气流流动过程的组织； ¾燃烧区中燃料浓度场的组织； ¾燃烧区中可燃混合物的形成、着火与燃烧； ¾混合区中二次掺冷空气与高温燃气掺混过程
冷却措施的发动机可达1600K。
由于涡轮叶片耐温的限制，燃烧室内供
油受到制约。燃烧室内供油只能烧掉空 气 中 氧 的 1/4 。 在 贫 油 的 均 匀 混 气 情 况 下，火焰不能传播，燃烧不能进行。
一个矛盾
若达到烧着的程度，涡轮叶片承受不了； 若考虑涡轮叶片耐温程度而减少供油，又 烧不着。
这种“分流”方法，相对于把燃料直接喷到 “全部空气”中去的燃烧方法，可以保证燃烧 区具有相当高的燃烧温度，有利于提高燃 烧反应的速度。
在分流方法中，控制“一次空气”的数量是改 善燃烧工况的关键。试验表明：在燃烧柴 油和天然气时，在满负荷工况下的一次空
气量控制在 α =1.1~1.3（相当于燃烧区温
采用第o种供气方式
α > 14.4
ηb ≥ 92%
燃烧室中空气流的组织
2.采用火焰稳定器以稳定高速气流中的火焰
利用火焰稳定器在火焰管的前部造成一个 特殊形态的速度场，以便强化燃料与空气 的混合作用，并为燃烧火焰的稳定提供条 件。
火焰稳定器：造成高速气流中的局部低速 区，从而保证燃烧火焰不被吹灭，如同大 风中背风点火吸烟一样。
¾定义：随着火焰长度的伸缩能自动调整直 接参与燃烧反应的一次空气量的特性。
z 机组负荷降低，燃烧火焰的长度缩短，通过开在 火焰长度之后的一次空气射流孔供入的空气量不 会直接射到火焰中去掺冷火焰，低负荷时，燃烧 温度仍很高；
熔炉燃烧室工作原理
熔炉燃烧室工作原理
熔炉燃烧室是工业熔炼过程中的关键设备，其主要功能是将燃料和氧气进行混合燃烧，产生高温和高压力的燃烧气体，以提供熔炼所需的热能。
工作原理如下：
1. 燃料供给：燃烧室通常使用液体燃料（如燃油）或气态燃料（如天然气）作为能源供应。
燃料通过管道引入燃烧室内部，通常与空气或氧气进行混合。
2. 混合燃烧：燃料与空气或氧气在燃烧室内混合，形成可燃气体混合物。
通常需要控制混合比例，以确保完全燃烧，并防止不完全燃烧产生有害废气。
3. 燃烧反应：混合气体在燃烧室内点火或通过预热器加热后，开始燃烧反应。
在高温条件下，燃料与氧气发生剧烈氧化反应，释放出大量的热能。
4. 燃烧产物：燃烧反应产生的热能将熔炉内的冶炼物料加热至所需温度，同时产生一系列燃烧产物，包括水蒸气、二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物等。
5. 热能回收：部分燃烧产物中的热能可以通过烟气余热回收系统捕获和利用，提高能源利用效率。
需要注意的是，燃烧室的设计和操作需要考虑到燃烧效率、环
保要求、安全性以及耐久性等因素，以确保其正常运行和长期稳定性。
燃烧室的基本原理及结构
二次空气
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燃烧区中气流流动过程的组织
3、“火焰稳定器” — 旋流器
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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
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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
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燃烧室的结构和型式
3、火焰筒
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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。
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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。
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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。
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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。
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点火装置
电站燃气轮机常用的点火器
(整理)西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第5章燃烧室
第五章燃烧室2.环形燃烧室的四种基本类型是什么？（1）带单独头部的环形燃烧室。
为了便于在火焰筒头部组织燃烧，把环形火焰筒头部做成若干个类似环管燃烧室火焰筒的头部结构，在这些单独的头部后面再转换成环形的掺混区。
例如WJ6、JT9D发动机的燃烧室。
（2）全环形燃烧室。
全环形燃烧室的火焰筒由内、外壁和环形头部构成。
若干个燃油喷嘴在火焰筒头部沿周向均匀分布。
采用2~4个点火器。
例如F119、RB211、Aл-31φ发动机的燃烧室。
（3）折流式环形燃烧室。
折流式环形燃烧室的火焰筒由内、外壁组成。
例如WP11发动机的燃烧室。
（4）回流式环形燃烧室。
回流式环形燃烧室的火焰筒由内、外壁和环形圆顶组成。
例如JT15D发动机的燃烧室。
4.简述火焰筒的组成及各部分的功能。
火焰筒由涡流器和火焰筒筒体组成。
涡流器在火焰筒的前端，其功能是形成火焰筒头部的回流区，降低气流速度，在火焰筒头部形成稳定的火源，保证燃烧室稳定工作。
火焰筒筒体按其功能分为三段，即头部、筒体和燃气导管。
火焰筒头部的功能是加速混合气的形成，保持稳定的火源，需要局部略微富油，故只有一小部分空气从头部进入。
火焰筒筒体（中段）是主燃烧区，其功能是加快油气混合气的燃烧过程，保证完全燃烧。
燃气导管的作用是降低高温燃气的温度，使涡轮能够承受，并且形成均匀的温度场。
6.环管燃烧室在结构上是如何保证火焰筒在工作时不会引起附加载荷的？环管燃烧室内、外壳前后有安装边分别与压气机和涡轮部件连接。
火焰筒前端径向支承在燃油喷嘴上、后部燃气导管呈扇形，用安装边和螺栓固定在涡轮导向器上，火焰筒受热后可以轴向自由膨胀，因此不会引起附加载荷。
8.燃油喷嘴的功能是什么？主要有哪几种类型？燃油喷嘴的功能是将燃油雾化，加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。
类型：离心喷嘴、气动喷嘴、蒸发喷嘴和甩油盘式喷嘴等。
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§2 机体组与曲柄连杆机构
4．燃烧室 当活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底 面以下所形成的空间称为燃烧室。在汽油机气缸盖 底面通常铸有形状各异的凹坑，习惯上称这些凹坑 为燃烧室烧室
§2 机体组与曲柄连杆机构
（1）浴盆形燃烧室
§2 机体组与曲柄连杆机构
（4）多球形燃烧室
由两个以上半球形凹坑 组成的，其结构紧凑，面 容比小，火焰传播距离短 ，气门直径较大，气道比 较平直，且能产生挤气涡 流。
§2 机体组与曲柄连杆机构
（5）篷形燃烧室
近年来在高性能 多气门轿车发动机 上广泛应用的燃烧 室。
§2 机体组与曲柄连杆机构
柴油机的分隔式燃烧室有两种类型：
结构简单，气门与 气缸轴线平行，进气 道弯度较大。压缩行 程终了能产生挤气涡 流。
§2 机体组与曲柄连杆机构
（2）楔形燃烧室
结构比较紧凑，气 门相对气缸轴线倾斜 ，进气道比较平直， 进气阻力小。压缩行 程终了时能产生挤气 涡流。
§2 机体组与曲柄连杆机构
（3）半球形燃烧室
结构最紧凑，燃烧室 表面积与其容积之比(面 容比)最小。进排气门呈 两列倾斜布置，气门直 径较大，气道较平直。 火焰传播距离较短，不 能产生挤气涡流。
涡流室燃烧室 预燃室燃烧室
§2 机体组与曲柄连杆机构
（1）涡流室燃烧室
主、副燃烧室之间 的连接通道与副燃烧 室切向连接，在压缩 行程中，空气从主燃 烧室经连接通道进入 副燃烧室，在其中形 成强烈的有组织的压 缩涡流，因此称副燃 烧室为涡流室。燃油 顺气流方向喷射。
§2 机体组与曲柄连杆机构
（2）预燃室燃烧室 其主、副燃烧室之间的 连接通道不与副燃烧室切 向连接，且截面积较小。 在压缩行程中，空气在副 燃烧室内形成强烈的无组 织的紊流。燃油迎着气流 方向喷射，并在副燃烧室 顶部预先发火燃烧，故称 副燃烧室为预燃室。