燃烧室的结构

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燃气轮机结构-燃烧室

燃气轮机结构-燃烧室

第三章燃气轮机3.1概述(1)燃烧室功用及重要性1.保证燃机在各种工况下,将燃料化学能转换为热能,加热压气机压缩的空气,用于涡轮膨胀做功。

2.燃烧室是燃机的主要部件之一,燃机的性能、可靠性、寿命皆与它有密切关系。

(2)燃烧室的工作条件①燃烧室在高温、大负荷下工作②燃烧室在变工况下工作③燃烧室在具有腐蚀性的环境下工作④燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程⑤燃烧室中的燃烧在高速气流及贫油混合气情况下进行(“空气分股”、“减速扩压”、“反向回流”)(3)燃烧室的设计要求①不同工况下,燃烧室工作应稳定②燃烧要安全③燃烧室具有最小的流体阻力④燃烧室出口温度场应能满足涡轮的要求⑤在任何使用条件下,燃烧室都应该迅速、可靠地启动点火,且联焰性好⑥工作寿命长⑦燃烧室的尺寸和质量要小⑧排气污染应能满足国家标准要求⑨检视、装拆和维修应当方便3.2三种基本类型燃烧室的结构概述(1)分管燃烧室1.结构特点管形火焰筒的外围包有一个单独的壳体,构成一个分管,沿燃气轮机周围6-16个这样的分管,各分管用传焰管连通,以传播火焰和均衡压力。

2.优点:①装拆、维修、检修方便②因各个分管的工质流量不大,调试容易,实验结果比较接近实际情况3.缺点:①装拆、维修、检修方便②因各个分管的工质流量不大,调试容易,实验结果比较接近实际情况(2)环管燃烧室1 .结构特点:若干个火焰筒均匀排列安装在同一个壳体内,相邻火焰燃烧区之间用传焰管连通。

2.优点:①适合与轴流式压气机配合,布局紧凑、尺寸小、刚性小;②气流转弯小,流体阻力小,热散失亦小;③调试比较容易,加工制造的工作量比分管小。

3.缺点:①燃烧室出口温度场沿周向不够均匀;②燃烧室的流体损失较大;③耗费的材料、工时较多;④质量较重。

(3)环形燃烧室1.结构特点:内、外壳体与环管燃烧室类似,但火焰筒却有很大差别。

在内外壳体之间的环形腔中,布置了一个呈环形的火焰筒,即火焰筒内外壁构成环形主燃区。

【知识讲解】燃气轮机燃烧室

【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。

循环流化床锅炉的构造及工作原理

循环流化床锅炉的构造及工作原理
布风板上安装风帽、砌筑隔 热层。
隔热层分三层砌筑: 密封层 32mm 绝热层 60mm 不大于135mm 耐火层 不大于35mm
布风板的型式
风帽
风帽的作用:是使进入流化 床的空气产生第二次分流并 具有一定的动能,以减少初 始气泡的生成和使底部粗颗 粒产生强烈的扰动,避免粗 颗粒的沉积,减少冷渣含碳 损失。风帽还有产生足够的 压降、均匀布风的作用。
正常燃烧时,在一次风机的作用下,具有一定数量和动 能的空气,经床下启动燃烧器、水冷风室、床上风帽,将床 上物料(煤+炭火+返料灰+石灰石)吹起来,较大的颗粒在 其自身重力作用下向下跌落,与吹起来的粒子发生碰撞、产 生破碎,不断更新粒子的燃烧外表面,使燃烧即快又好。在 上升的火焰和炭火流中,既有分子团的不断形成与扩散,又 有物料的强烈碰撞与返混,使燃烧的炭火流就像金色的喷泉 充满整个炉膛空间。由于流化速度比较高,离开炉膛的烟气 要带走一定数量的灰,经过旋风分离器、上料腿、回料阀、 下料腿,再一次回到床上参加流化、燃烧、传热,顾名思义 ,叫循环流化床锅炉。
回料阀的阻 力:
回料阀空床阻力4000帕-5000帕左右
回料阀的内部工作状 态:
回料器内的两个状态(松 动、流化)
CFB锅炉燃烧过程中的七个状态
• 炉膛浓相区--------紊流状态 • 炉膛稀相区--------高速流化状态 • 旋风分离器--------旋转状态 • 上料腿------------移动状态(不是流动) • 回料器------------鼓泡状态+流化状态 • 下料腿------------流动状态
罗茨风机出力可自动 调节,返料灰多风压自动 加大,返料灰少风压自动 减小。
返料风机采用的运行 方式:

燃烧室

燃烧室
叶片式 WP5、WP6、WP7、JT3D 无叶片式 WJ6;J69
(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

V94.2燃烧室结构特点

V94.2燃烧室结构特点
h nc i h r la ii f o e a i n. e e h g e i b lt o p r to y
K e w o ds:e e g n o re g n e i y r n ry a d p we n i e rng;g st r n a u bie;sr tr fc mb to ha e ;f ncina e t r tucu e o o usin c mb r u t o lfa u e
2 a gh uH ainB nh nP w r e ea o o t. a gh u3 0 1 , hn ) .H nzo u da a sa o e n rt nC .Ld ,H nzo 1 0 5 C ia G i
Absr t:The V9 tac 4.2 a tr ne f ime i e t e b i 2 y i rc l o usin ha e s, wih g s u bi o Se ns s f aurd y t c lnd ia c mb to c mb r s t 8 b n r o i e o a h c a ur e sprv d d f re c h mbe ,a l o b n f es o a iush a au s Th ie o r b e t ur u l fv ro e tv l e . e m x d c mbu to ha e s as sin c mb ri lo a l o r aie dr y e lw b e t e lz y tp o NO lw o CO miso c nto . Te h c ls e iia in ft e c mb ra e b i it d, e sin o r1 c nia p cfc to s o h ha e r eng lse

结构分析 PW4000

结构分析 PW4000
❖1. CF6 1978年后采用钢机匣;
❖2. F404 1987年后高压压气机采用钢机 匣(M152);涵机匣采用PMR15复合材 料,发动机总重量增加0.454千克。
❖3.CFM56 加防火衬套,1987年10月采 用钢机匣(M152),零件数减少140件, 重量仅增加5,63千克。
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高压涡轮冷却系统
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三、风扇结构
❖ 1)空心风扇叶片 ❖RR公司和PW公司研制 ❖首先在RB211-535E4使用 ❖后在V2500、RB211-524G/H上使用。 ❖现在研制第三代超塑性成型、扩散连接 风扇叶片。
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三、风扇结构
❖2)叶身带中间突肩 ❖作用:
❖减小叶片振动 ❖提高抗外物打伤
❖高状态下的高温耐久性
❖采用先进的涡流器技术,单头部燃烧室
❖改善扩压气的气动设计
❖创新燃油分配系统
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五、燃烧室结构
❖内、外机匣连同带叶栅的扩散器整体铸出
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五、燃烧室结构
❖ 燃烧室火焰筒 ❖由滚轧出的环形段焊接 (EBW) 而成 ❖焊缝位于冷却孔附近的冷区 ❖采用Hastelloy X 镍基高温合金 ❖与燃气接触的表面用等离子喷涂一层隔 热涂层 ❖头部用Inconel 625 镍基合金铸出
❖在推重比为8 以上的发动机上也大多采 用。
❖最主要的是减小零件数,减小重量
❖主要在高压压气机后几级采用
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四、高压压气机结构
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四、高压压气机结构
❖ 2)高压压气机的钛火问题 ❖全钛转子和钛合金机匣 ❖主要需要解决钛火问题

双切圆燃烧锅炉原理

双切圆燃烧锅炉原理
双切圆燃烧锅炉是一种高效、环保的燃烧设备,其原理基于双切圆燃烧技术。

通过独特的设计和运行方式,双切圆燃烧锅炉能够实现燃料的充分燃烧,减少燃料的消耗和排放的污染物。

双切圆燃烧锅炉采用了双圆环形燃烧室的结构。

燃料在燃烧室中被充分混合和燃烧,使燃料的利用率得到提高。

而传统锅炉的燃料燃烧则是在单一的燃烧室中进行,容易出现燃烧不完全的情况。

双切圆燃烧锅炉的燃烧室采用了双层燃烧室的设计。

上层燃烧室用来燃烧燃料的主要成分,下层燃烧室则用来燃烧燃料的副产物和残留物。

这种双层燃烧室的设计能够使燃料的燃烧更加完全,减少了燃料的浪费和环境污染。

双切圆燃烧锅炉还采用了双级燃烧技术。

在燃料燃烧过程中,燃料首先在高温区进行预热和分解,然后进入低温区继续燃烧。

这种双级燃烧技术能够充分利用燃料的热能,提高锅炉的热效率,并减少了燃料的排放。

双切圆燃烧锅炉还具有自动控制和调节功能。

通过先进的控制系统,锅炉的燃烧过程能够实现精确的控制和调节。

这不仅提高了锅炉的运行效率,还减少了人工操作的工作量和燃料的浪费。

双切圆燃烧锅炉的原理是通过双切圆燃烧技术实现燃料的充分燃烧,减少燃料的消耗和环境污染。

其采用了双圆环形燃烧室、双层燃烧
室和双级燃烧技术等先进设计,具有高效、环保和自动控制等优点。

双切圆燃烧锅炉的应用将推动锅炉技术的发展,为人类提供更加清洁和高效的能源利用方式。

燃烧室名词解释

燃烧室名词解释燃烧室是一种用于产生动力的机械装置。

它有一个或多个燃烧室,燃烧室内点火后,压缩空气中的燃料在燃烧室内发生燃烧反应,释放出大量的热量,从而转化成机械能。

燃烧室的结构可以分为燃烧室壁、气门调节装置、火花塞、涡轮壳和汽缸内的燃料注入系统等几部分。

燃烧室壁是由燃烧室结构件固定在一起的,它的主要功能是支撑燃烧室的整体结构,以及防止热量和燃烧产物迅速延伸出燃烧室。

气门调节装置是由气门室以及气门正时调节三大部分构成,可以控制燃料和空气的比例,以及保证燃烧室拉取正确的气体能达到最佳燃烧状态。

火花塞是由火花塞壳体以及火花塞插头构成,它可以通过接受电脉冲,提供火花以及点火火花塞,从而使燃烧室中的混合气变得可燃。

涡轮壳是燃烧室的组成部分,它的主要功能是收集燃烧的排气气体,在涡轮中产生轮转力学,最终把热量转换为机械能。

汽缸室内的燃料注入系统由燃料放大器、燃料泵、燃料旋涡装置等组成,它们的主要作用是将燃料放入燃烧室,并保证混合气中的燃料与空气混合比例合适,从而达到最佳燃烧效果。

燃烧室的功能是通过对空气进行压缩,然后把燃料注入混合气中,形成可燃的混合气,为涡轮提供燃料、支持燃烧反应,最终将热量转换成机械能。

此外,燃烧室也可以把多余的热量排出,使系统得到改善和稳定。

经过以上介绍,可以看出燃烧室是驱动力学装置中十分重要的部件,它不仅可以通过控制混合气的比例来调节燃烧效果,而且可以收集涡轮的动力,最终把热能转换成机械能。

燃烧室的性能直接关系到整个发动机的性能,所以机械设备设计中,应该注意燃烧室内部结构的设计,以便达到最佳燃烧效果,提高机械设备的性能。

燃烧室不仅应用于汽车发动机,还可以应用于涡轮机、汽轮机、柴油机等机械设备中,以及当今国家及世界上范围内使用的各种火力发电机组。

在未来,随着国家不断加大投资,发电机组动力装置的技术也会越来越发达,燃烧室的性能也将有新的进步,为世界经济发展提供更多的动力。

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;

柴油机燃烧室


⑴涡流室式燃烧室
a、结构特点:通道方向与活 塞顶成一定的角度并与涡 流室相切。涡流室通常由 两部分组成,上部与气缸 盖铸在一起。下部(包括 连接通道)由耐热钢制成 ,称为“保温镶块”。
b、混合气形成特点: ①n↑→涡流增加; ②部分燃油在通道口附近 靠近壁面处着火;
③二次涡流(燃烧涡流) 进一步混合; ④对燃油适应性好。
定。 • 主要缺点: ①流动损失大,散热面积大,散热损失亦较大经济性差,耗油
率高。250~285 g/(kw.h)。 ②冷起动困难。压缩比较高,一般为18~22,需要起动辅助
装置。 ③低转时噪声大。
①直喷式:热效率高,省油。问题是对转速较敏感, 噪声高,排气污染较大;
②球型:发展趋势不大,主要是性能难于稳定,低速 性能不好。
• 混合气形成特点:
①压缩紊流;
②燃油喷入预燃室避免与气流 正面相撞;
③气流将一部分小油粒带向预 燃室的上方形成火源。
预燃室燃烧室
• 主要优点: ①α较小,全负荷=1.2~1.3,最低可到1.1,空气利用率较
高; ②对喷雾质量要求不高,可用单孔式喷嘴,开后压力较低12
~14MPa;对燃油系的要求低,减少喷嘴堵塞现象。 ③对转速变化不敏感,高速性好,最高转速可达 5000rpm。 ④λp较低,运转平稳;排气污染小,易于调试;使用性能稳
以ω型为代表的半开式燃烧室
• 特点: ①采用多喷孔喷嘴、3-5孔,依靠燃油在空间雾化来实现; ②组织进气涡流,加速混合气形成。 • 优缺点:结构简单,相对散热面积小(即燃烧室表面积和
其容积之比小),可以获得较高的经济性。 ①散热面积小,压缩终点温度容易建立,ε也较低,约为
15-17。它的低温起动性好。 ②开启压力大20MPa左右.喷油泵易磨损; ③滞燃期中形成的可燃混合气量较多,λp较高,工作粗暴
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燃气涡轮发动机燃烧室由外壳(套)、火焰筒、喷(油)嘴、涡流器、点火装置等组成。

由压气机扩散段出来的高压空气分成两股:一股(约占1/4~2/5)进入火焰筒前部,与喷嘴喷出来的燃油混合形成油气混合气,经点火装置点火后燃烧。

另一股(占3/4~3/5)从火焰筒与外套间流过,对火焰筒壁面进行冷却,然后进入火焰筒与高温燃气掺混,使燃气温度降低,达到涡轮所要求的温度。

通常要求燃烧室具有燃烧稳定、燃烧效率高、点火范围宽、流动阻力小以及结构简单、尺寸小、安全可靠和寿命长等特性。

燃烧室
燃烧室的涡流器一般作成叶片式的,它使气流按要求方向流动,以利于点火和燃烧,并使燃烧得以延续。

点火装置只在发动机起动时工作,一旦油气混合气点燃后,即停止工作。

喷嘴用来将燃料(航空煤油)以极小的油珠喷入火焰筒,使燃料在吸热后能很快蒸发成为油气,与空气组成极易燃烧的可燃混合气。

常用的喷嘴有离心喷嘴、蒸发喷嘴、气动喷嘴等。

在一些小型发动机中,还采用高速旋转的甩油盘将燃油甩进燃烧室。

火焰筒是油气混合气进行燃烧的地方。

这里温度最高,一般采用耐高温的镍基合金板料或冷轧成型的带料焊接而成,也有采用锻件机械加工的。

火焰筒一般采用气膜冷却方式降低筒壁温度(见发动机冷却)。

燃气涡轮发动机的燃烧室按气流在燃烧室中流动的方向分为三种:①直流式:气流在燃烧室中沿轴向流动。

多数发动机采用这种燃烧室。

②折流式:气流由压气机流出后,折成两路流入火焰筒。

一般与甩油盘配合使用。

③回流式:压气机出口的空气由燃烧室的后端流入火焰筒头部。

燃烧的燃气则向前形成回流。

后两种形式气流流动损失大,但能缩短发动机的长度,一般用于采用离心式压气机的发动机中。

燃烧室按结构形式又分为管形燃烧室、环形燃烧室和环管形燃烧室。

管形燃烧室中的每个管形火焰筒有单独的外套,组成一个单管燃烧室。

一台发动机可以有若干个单管燃烧室,沿周向装在发动机上,其中几个燃烧室装有点火装置。

各燃烧室之间通过联焰管来传焰和均压。

管形燃烧室易调试,强度与刚性好、装拆与维护方便,多用于早期的燃气涡轮发动机以及空气流量很小的发动机上。

环形燃烧室中的火焰筒为一整体的环形腔。

同心地装在环形的壳体内。

这种燃烧室空间利用率高,迎风面积、重量、压力损失、火焰筒表面积和长度都小,所需的冷却空气量少,出口流场沿周向分布均匀,广泛用于各种新型发动机中。

环管形燃烧室有若干个管形火焰筒沿圆周均匀地装在一个共同的环形壳体内。

各火焰筒间装有联焰管。

它的结构介于管形燃烧室与环形燃烧室之间。

50~60年代的发动机多采用这种结构。

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