一种预混管氢气供给结构制造技术

本发明专利技术涉及氢气和空气预混技术领域，尤其是一种预混管氢气供给结构。其包括缓存仓，所述缓存仓包括至少一个进气端和至少一个出气端，缓存仓的每个出气端上设置预混管，所述预混管内设置前后贯通的预混腔；缓存仓的每个出气端包括至少一个氢气射流孔，所述氢气射流孔设置在缓存仓仓壁上，氢气射流孔朝向预混腔的上开口端。本发明专利技术让氢气高速穿过氢气射流孔射出，动压损失较高，导致氢气射流孔中射出的氢气射流的气压小于周围环境中空气气压，氢气射流在周围环境中空气气压的作用下，被束缚在预混管直径范围内，从而保证氢气射流能够完全进入预混腔内，为燃烧室提供更大的预混气流量，避免氢气流逃逸到外部环境中造成的损失。避免氢气流逃逸到外部环境中造成的损失。避免氢气流逃逸到外部环境中造成的损失。

【技术实现步骤摘要】
一种预混管氢气供给结构


[0001]本专利技术涉及氢气和空气预混
，尤其是一种预混管氢气供给结构。

技术介绍

[0002]氢气具有密度低、燃烧速度快、火焰温度高的特点，是非常具有发展潜力的燃料，尤其是在航空航天和地面燃机领域。传统燃气轮机燃烧室常采用旋流稳焰燃烧组织方式，所有燃料均由放置在燃烧室头部的燃料喷嘴一次性供给。
[0003]现有技术中，氢气和空气的混合供给结构体积大、混合距离长、供给效果较差，并且难以保证出口速度分布的均匀性。如直接应用在现有的以氢气为燃料的地面燃气轮机或航空发动机上，会导致火焰中当量比高，出现大范围高温区，使得氮氧化物排放高；还有可能发生回火现象，烧毁燃料供给系统。

技术实现思路

[0004]本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种预混管氢气供给结构，能够在极短的时间内供给混合均匀度高达90％的预混气体，并保证出口流动速度的均匀性且没有氢气逸出，从而消除燃烧室内由混合不均匀燃烧导致的局部热点，实现氢气的低氮燃烧，降低以氢气为燃料的燃烧室的NOx排放，同时可避免回火现象。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：一种预混管氢气供给结构，包括缓存仓，所述缓存仓包括至少一个进气端和至少一个出气端，缓存仓的进气端上设置氢气燃料供给管，缓存仓的每个出气端上设置预混管，所述预混管内设置前后贯通的预混腔；缓存仓的每个出气端包括至少一个氢气射流孔，所述氢气射流孔设置在缓存仓仓壁上，氢气射流孔朝向预混腔的上开口端；所述预混管的侧壁上沿轴线方向设置多组空气射流孔组，每组空气射流孔组包括多个沿预混管圆周方向分布的空气射流孔。
[0006]进一步的，缓存仓的出气端和预混管密封连接。
[0007]进一步的，缓存仓的出气端和预混管之间留有间隙L
gap
， L
gap
的范围为0 mm~0.5D
in mm。
[0008]进一步的，氢气射流孔中心轴线与预混管中心轴线存在偏心距离b，b的范围为0mm~0.3D
in mm。
[0009]进一步的，预混腔的出口端设置喷口收缩段，喷口收缩段的横截面积由进口端向出口端由大变小。
[0010]进一步的，氢气燃料供给管和缓存仓一体成型，氢气燃料供给管设置在缓存仓上端面中心位置，进一步的，预混管为圆筒形结构，预混管的横截面形状为圆形，预混管的分布轴线L2为直线，预混管的内径D
in
范围为3mm~30mm，外径D
out
范围在Din基础上增加1mm~8mm，预混管长度L
p
范围为10 mm ~100mm。
[0011]进一步的，氢气射流孔为等截面孔，氢气射流孔的横截面形状为圆形，氢气射流孔的直径d
H2
范围为0.5mm~5mm，氢气射流孔与预混管轴线的夹角α的角度范围为
‑
60
°
~60
°
。
[0012]进一步的，空气射流孔中心线与预混管的轴线相交。
[0013]进一步的，空气射流孔中心线与预混管的轴线成一距离偏置，具有偏置量的空气射流孔结构可为空气射流引入切向动量。
[0014]本专利技术的有益效果如下：本专利技术的氢气通过氢气射流孔后产生小动量的氢气射流，空气通过空气射流孔后产生大动量的空气射流，大动量的空气射流的空气射流横向冲击小动量的氢气流，能够大幅提高大动量空气对小动量氢气的穿透深度，使得空气射流能够进入氢气射流的中心位置，保证氢气和空气充分混合，从而能够在极短的时间内供给混合均匀度高达90％的预混气体，从而消除燃烧室内由混合不均匀燃烧导致的局部热点，实现氢气的低氮燃烧，降低以氢气为燃料的燃烧室的NOx排放，同时可避免回火现象；本专利技术让氢气高速穿过氢气射流孔射出，由于速度较高，动压损失较高，导致氢气射流孔中射出的氢气射流的气压小于周围环境中空气气压，氢气射流在周围环境中空气气压的作用下，被束缚在预混管直径范围内，从而保证氢气射流能够完全进入预混腔内，为燃烧室提供更大的预混气流量，避免氢气流逃逸到外部环境中造成的损失；缓存仓的出气端和预混管之间可以密封连接，也可以留有间隙，氢气流均不会逃逸到外部环境中，方便了缓存仓和预混管的安装；本专利技术在预混腔出口端设置喷口收缩段，在预混腔内混合好的气体通过喷口收缩段进行整流，保证从预混管出口端出来的混合气流速度均匀。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例一立体图。
[0016]图2为本专利技术实施例一主视图。
[0017]图3为本专利技术实施例一仰视图。
[0018]图4为图3中A
‑
A剖视图。
[0019]图5为本专利技术实施例二半剖图。
[0020]图6为预混管横截面结构图。
[0021]图7为本专利技术的预混燃烧仿真图。
[0022]其中：1、氢气燃料供给管；2、缓存仓；3、预混管；4、氢气射流孔；5、空气射流孔；6、喷口收缩段；7、预混腔；A1、氢气射流孔射出的氢气流；A2、空气射流孔射出的空气流；A3、预混腔内气流；A4、喷口收缩段内气流。
具体实施方式
[0023]下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。
[0024]如图1和图2所示，本实施例提供了一种预混管氢气供给结构，包括用于临时储存氢气的缓存仓2，缓存仓2包括至少一个进气端和至少一个出气端。
[0025]如图2和图3所示，缓存仓2为长方体结构，缓存仓2的横截面为矩形，缓存仓2的分布轴线L1为直线，缓存仓2长度L
g
范围是2 D
out
~50D
out
。
[0026]根据实际需要，缓存仓2也可以是长筒状结构或圆环状结构。缓存仓2的横截面形
状也可以是圆形，六边形，三角形，椭圆形，长圆形，拱形。缓存仓2的分布轴线L1也可以是曲线，包括圆弧，椭圆弧和抛物线。
[0027]如图1和图2所示，缓存仓2的进气端上设置氢气燃料供给管1，氢气燃料供给管1能够向缓存仓2通入氢气。氢气燃料供给管1的横截面积小于缓存仓2的横截面积，氢气从氢气燃料供给管1进入缓存仓2中时，氢气压力下降。
[0028]如图4所示，氢气燃料供给管1和缓存仓2一体成型，氢气燃料在从氢气燃料供给管1中进入缓存仓2过程中不会发生泄漏，密封性较好。氢气燃料供给管1设置在缓存仓2上端面中心位置，氢气燃料供给管1中的氢气燃料进入缓存仓2后能够向两侧均匀扩散。
[0029]如图1和图2所示，缓存仓2的每个出气端上设置预混管3，预混管3内设置前后贯通的预混腔7，预混腔7用于氢气和空气的均匀混合。
[0030]当缓存仓2的出气端上设置两个以上预混管3时，可以根据实际需要，对预混管3的排列方式、管间距进行设置。
[0031]如图2和图4所示，预混管3为圆筒形结构，预混管3的横截面形状为圆形，预混管3的分布轴线L2为直线，预混管3的内径D
in
范围为3mm~30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预混管氢气供给结构，包括缓存仓（2），其特征在于：所述缓存仓（2）包括至少一个进气端和至少一个出气端，缓存仓（2）的进气端上设置氢气燃料供给管（1），缓存仓（2）的每个出气端上设置预混管（3），所述预混管（3）内设置前后贯通的预混腔（7）；缓存仓（2）的每个出气端包括至少一个氢气射流孔（4），所述氢气射流孔（4）设置在缓存仓（2）仓壁上，氢气射流孔（4）朝向预混腔（7）的上开口端；所述预混管（3）的侧壁上沿轴线方向设置多组空气射流孔组，每组空气射流孔组包括多个沿预混管（3）圆周方向分布的空气射流孔（5）。2.如权利要求1所述的一种预混管氢气供给结构，其特征在于：所述缓存仓（2）的出气端和预混管（3）密封连接。3.如权利要求1所述的一种预混管氢气供给结构，其特征在于：所述缓存仓（2）的出气端和预混管（3）之间留有间隙L
gap
，L
gap
的范围为0 mm~0.5D
in mm。4.如权利要求3所述的一种预混管氢气供给结构，其特征在于：所述氢气射流孔（4）中心轴线与预混管（3）中心轴线存在偏心距离b，b的范围为0mm~0.3D
in
mm。5.如权利要求1~4中任意一项所述的一种预混管氢气供给结构，其特征在于：所述预混腔（7）的出口端设置喷口收缩段（6），喷口收缩段（6）的横截面积由进口端向出口端由大变小...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宇震，王永志，张弛，韩啸，
申请(专利权)人：无锡明阳氢燃动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：