一种带旋流混合器的微混喷嘴及燃烧室制造技术

本发明专利技术涉及喷气推进技术领域，公开了一种带旋流混合器的微混喷嘴及燃烧室。上述带旋流混合器的微混喷嘴包括：气体通道和旋流混合器；气体通道包括直管段和收缩段；直管段的第一端形成为气体通道的入口端，入口端用于通入燃料和氧化剂；直管段的第二端和收缩段的第一端连通，收缩段的第二端形成为气体通道的出口端；旋流混合器设于直管段，旋流混合器在直管段内限定出旋流通道，旋流通道用于引导燃料和氧化剂流动，并促使燃料和氧化剂进行混合。本发明专利技术提供的带旋流混合器的微混喷嘴，既能够确保燃料与氧化剂混合的均匀性，又能改善火焰结构，从而达到较好的燃烧效果。从而达到较好的燃烧效果。从而达到较好的燃烧效果。

【技术实现步骤摘要】
一种带旋流混合器的微混喷嘴及燃烧室


[0001]本专利技术涉及喷气推进
，尤其涉及一种带旋流混合器的微混喷嘴及燃烧室。

技术介绍

[0002]在喷气推进领域，例如航空发动机，燃料和氧化剂都在燃烧室内进行混合和燃烧，为飞行器提供高温燃气作为动力。因此，燃烧室内的喷嘴混合设计和燃烧组织是决定飞行器喷气推进性能的关键。传统装备主要以碳氢燃料为主要原料，但在低碳清洁目标牵引下，以氢气为主的灵活燃烧成为未来燃料的重要趋势。由于氢气极快的反应速度和较高的火焰温度，传统的燃烧室和喷嘴难以直接燃烧氢气，回火风险加大，燃烧不稳定性风险大增，掺混均匀性也受到影响，必须考虑新的燃烧形式。微混燃烧技术通过缩小燃料和空气混合尺度，强化出口均匀性来实现超低排放，同时出口的高速射流具有很强的抗回火能力和灵活燃料适应性。
[0003]传统的燃烧室无法实现以氢燃料为主的灵活燃料安全高效燃烧。目前发展的微混燃烧技术虽然可以实现灵活燃料燃烧，但存在低工况稳定性差、易回火的缺点，且对于大功率氢燃烧室，容易产生燃烧振荡，NOx排放较多。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种带旋流混合器的微混喷嘴及燃烧室，用以解决当前灵活燃料在燃烧过程中燃料与氧化剂混合不均匀，火焰结构不合理，难以达到较好的燃烧效果的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种带旋流混合器的微混喷嘴，包括：
[0007]气体通道和旋流混合器；
[0008]所述气体通道包括直管段和收缩段；所述直管段的第一端形成为所述气体通道的入口端，所述入口端用于通入燃料和氧化剂；所述直管段的第二端和所述收缩段的第一端连通，所述收缩段的第二端形成为所述气体通道的出口端；
[0009]所述旋流混合器设于所述直管段，所述旋流混合器在所述直管段内限定出旋流通道，所述旋流通道用于引导所述燃料和所述氧化剂流动，并促使所述燃料和所述氧化剂进行混合。
[0010]根据本专利技术提供的一种带旋流混合器的微混喷嘴，所述旋流混合器包括至少两个旋流叶片；
[0011]所述至少两个旋流叶片沿所述直管段的延伸方向依次设置，所述旋流叶片沿螺旋线轨迹延伸，所述旋流叶片和所述直管段的内壁之间形成所述旋流通道，相邻的两个所述旋流叶片的旋向相反。
[0012]根据本专利技术提供的一种带旋流混合器的微混喷嘴，所述旋流叶片的螺距为所述直管段的内径的1.5～6倍；
[0013]和/或，所述旋流叶片的旋转角度为45
°
～180
°
；
[0014]和/或，相邻的两个所述旋流叶片之间的间距为所述直管段的内径的0～1.5倍。
[0015]根据本专利技术提供的一种带旋流混合器的微混喷嘴，所述旋流混合器包括至少两个导流组件；
[0016]所述至少两个导流组件沿所述直管段的延伸方向依次设置；所述导流组件包括多个第一导流板，多个所述第一导流板并排设置，相邻的两个所述第一导流板之间形成所述旋流通道；
[0017]其中，相邻的两个所述导流组件所对应的所述第一导流板呈夹角设置。
[0018]根据本专利技术提供的一种带旋流混合器的微混喷嘴，所述导流组件还包括多个第二导流板；
[0019]多个所述第二导流板设于多个所述第一导流板的一侧，所述第一导流板和所述第二导流板呈夹角设置；
[0020]多个所述第二导流板并排设置，相邻的两个所述第二导流板之间形成所述旋流通道；相邻的两个所述导流组件所对应的所述第二导流板呈夹角设置。
[0021]根据本专利技术提供的一种带旋流混合器的微混喷嘴，所述微混喷嘴还包括扰流件；
[0022]所述扰流件设于所述气体通道的入口端；所述扰流件用于对通入所述入口端的所述燃料和所述氧化剂进行掺混。
[0023]根据本专利技术提供的一种带旋流混合器的微混喷嘴，所述扰流件包括扰流板和多个扰流棒；
[0024]多个所述扰流棒围绕所述扰流板设置；多个所述扰流棒的一端和所述扰流板连接，多个所述扰流棒的另一端和所述气体通道连接。
[0025]第二方面，本专利技术提供一种燃烧室，包括：带旋流混合器的微混喷嘴。
[0026]根据本专利技术提供的一种燃烧室，所述燃烧室还包括燃料缓冲盒；
[0027]所述燃料缓冲盒的一侧设有多个燃料喷嘴；所述微混喷嘴设有多个，多个所述微混喷嘴间隔地设于所述燃料缓冲盒的一侧，多个所述燃料喷嘴与多个所述微混喷嘴一一相对设置；
[0028]其中，所述燃料喷嘴用于向所述气体通道的入口端喷施燃料，以形成喷施气流；所述氧化剂用于在所述喷施气流的作用下吸入至所述入口端。
[0029]根据本专利技术提供的一种燃烧室，所述燃料喷嘴设有一个，所述燃料喷嘴和所述微混喷嘴同轴设置；或者，所述燃料喷嘴设有多个，多个所述燃料喷嘴围绕所述微混喷嘴的中轴线排布；
[0030]和/或，所述燃料喷嘴和所述微混喷嘴之间的间距为所述燃料喷嘴的直径的1.5～3倍。
[0031]本专利技术提供的带旋流混合器的微混喷嘴及燃烧室，通过在直管段设置旋流混合器，可以使燃料和氧化剂流动过程中充分混合，确保燃料和氧化剂的混合均匀度，提高掺混效果；并且通过在气体通道设置收缩段，可提高燃料和氧化剂的出口速度，从而有利于降低燃烧回火风险，提高安全性能。
[0032]由上可知，本专利技术提供的带旋流混合器的微混喷嘴，既能够确保燃料与氧化剂混合的均匀性，又能改善火焰结构，从而达到较好的燃烧效果。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1是本专利技术提供的带旋流混合器的微混喷嘴的剖视结构示意图；
[0035]图2是本专利技术提供的第一种旋流混合器的结构示意图之一；
[0036]图3是本专利技术提供的第一种旋流混合器的结构示意图之二；
[0037]图4是本专利技术提供的第一种旋流混合器的结构示意图之三；
[0038]图5是本专利技术提供的第二种旋流混合器的结构示意图；
[0039]图6是本专利技术提供的直流叶片的结构示意图；
[0040]图7是本专利技术提供的扰流板的结构示意图之一；
[0041]图8是本专利技术提供的图7的俯视图；
[0042]图9是本专利技术提供的扰流板的结构示意图之二；
[0043]图10是本专利技术提供的扰流棒的结构示意图之一；
[0044]图11是本专利技术提供的扰流棒的结构示意图之二；
[0045]图12是本专利技术提供的扰流棒的结构示意图之三；
[0046]图13是本专利技术提供的基于微混喷嘴的燃烧室的结构示意图；
[0047]图14是本专利技术提供的图13的剖视结构示意图；
[0048]图15是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带旋流混合器的微混喷嘴，其特征在于，包括：气体通道和旋流混合器；所述气体通道包括直管段和收缩段；所述直管段的第一端形成为所述气体通道的入口端，所述入口端用于通入燃料和氧化剂；所述直管段的第二端和所述收缩段的第一端连通，所述收缩段的第二端形成为所述气体通道的出口端；所述旋流混合器设于所述直管段，所述旋流混合器在所述直管段内限定出旋流通道，所述旋流通道用于引导所述燃料和所述氧化剂流动，并促使所述燃料和所述氧化剂进行混合。2.根据权利要求1所述的带旋流混合器的微混喷嘴，其特征在于，所述旋流混合器包括至少两个旋流叶片；所述至少两个旋流叶片沿所述直管段的延伸方向依次设置，所述旋流叶片沿螺旋线轨迹延伸，所述旋流叶片和所述直管段的内壁之间形成所述旋流通道，相邻的两个所述旋流叶片的旋向相反。3.根据权利要求2所述的带旋流混合器的微混喷嘴，其特征在于，所述旋流叶片的螺距为所述直管段的内径的1.5～6倍；和/或，所述旋流叶片的旋转角度为45
°
～180
°
；和/或，相邻的两个所述旋流叶片之间的间距为所述直管段的内径的0～1.5倍。4.根据权利要求1所述的带旋流混合器的微混喷嘴，其特征在于，所述旋流混合器包括至少两个导流组件；所述至少两个导流组件沿所述直管段的延伸方向依次设置；所述导流组件包括多个第一导流板，多个所述第一导流板并排设置，相邻的两个所述第一导流板之间形成所述旋流通道；其中，相邻的两个所述导流组件所对应的所述第一导流板呈夹角设置。5.根据权利要求4所述的带旋流混合器的微混喷嘴，其特征在于，所述导流组...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐维，张弛，王元帅，林宇震，赵勇，韩啸，谢法，昌运鑫，任浩祺，
申请(专利权)人：中国航发燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：