一种预混旋流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，提供一种预混旋流微混喷嘴及燃烧室。预混旋流微混喷嘴包括预混管和旋流导流件；预混管具有第一端和第二端，预混管的第一端设有第一进口，预混管的侧壁设有多个第二进口，预混管的第二端设有混合气体出口；多个第二进口沿预混管的周向排布，每个第二进口伸向预混管的中轴线；旋流导流件设于预混管内，旋流导流件和预混管的内壁之间限定出旋流通道；沿第一端至第二端的延伸方向，多个第二进口位于第一进口和旋流导流件之间。本发明专利技术基于预混管对燃料和氧化剂进行预混，再通过旋流导流件引导燃料和氧化剂沿旋流通道流动，以提高燃烧过程中燃料和氧化剂的混合均匀度，从而改善燃烧效果，降低燃烧过程中氮氧化物的排放。氮氧化物的排放。氮氧化物的排放。

【技术实现步骤摘要】
一种预混旋流微混喷嘴及燃烧室


[0001]本专利技术涉及喷气推进
，尤其涉及一种预混旋流微混喷嘴及燃烧室。

技术介绍

[0002]在喷气推进领域，例如火箭发动机或者航空发动机，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。在未来低碳清洁能源生态系统中，以氢气为主、混合其他燃料或一氧化碳等灵活燃料的应用是实现低碳，甚至零碳排放的主要趋势。由于氢气、一氧化碳等灵活燃料的化学性质活泼，传统燃烧室直接使用氢燃料自燃回火振荡问题突出，需要采用新的燃烧技术。
[0003]微混燃烧技术通过缩小燃料和氧化剂的混合尺度，同时通过高速射流具有抗回火能力和灵活燃料适应性，尤其对于火焰传播速度较高的富氢燃料则成为其实现稳定安全燃烧的可能选择之一。
[0004]传统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能够实现灵活燃料燃烧，但灵活燃料的燃烧过程仍然存在容易出现反应组分混合不均匀，排放不理想，导致燃烧效果不理想的问题。本专利技术提供的预混旋流微混喷嘴及燃烧室可用于使用以氢气为主的灵活燃料(包括纯氢)的高效低排放燃烧，可用于喷气推进的航空发动机燃烧室，或者航改型燃气轮机及重型燃气轮机。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种预混旋流微混喷嘴及燃烧室，用以解决现有燃烧室的微混喷嘴难以对燃料和氧化剂进行充分混合，存在燃烧效果差的问题。
[0006]在第一方面，本专利技术提供一种预混旋流微混喷嘴，包括：预混管和旋流导流件；
[0007]所述预混管具有第一端和第二端，所述预混管的第一端设有用于通入氧化剂的第一进口，所述预混管的侧壁设有用于通入燃料的多个第二进口，所述预混管的第二端设有混合气体出口；
[0008]所述多个第二进口沿所述预混管的周向排布，每个所述第二进口均伸向所述预混管的中轴线；
[0009]所述旋流导流件设于所述预混管内，所述旋流导流件和所述预混管的内壁之间限定出旋流通道；
[0010]其中，沿所述第一端至所述第二端的延伸方向，所述多个第二进口位于所述第一进口和所述旋流导流件之间。
[0011]根据本专利技术提供的一种预混旋流微混喷嘴，所述第二进口配置有延伸管道；
[0012]所述延伸管道的一端和所述第二进口的出气端连通，所述延伸管道的另一端沿所述第二进口的轴向延伸至所述预混管内。
[0013]根据本专利技术提供的一种预混旋流微混喷嘴，所述多个第二进口相对于所述预混管
的中轴线呈圆周均布。
[0014]根据本专利技术提供的一种预混旋流微混喷嘴，多个第二进口当中的至少一者朝向所述旋流导流件的一侧倾斜伸向所述预混管的中轴线。
[0015]根据本专利技术提供的一种预混旋流微混喷嘴，所述预混管的第一端还设有用于通入燃料的第三进口；
[0016]其中，所述第一进口设有多个，多个所述第一进口围绕所述第三进口设置，或者，所述第三进口设有多个，多个所述第三进口围绕所述第一进口设置。
[0017]根据本专利技术提供的一种预混旋流微混喷嘴，所述旋流导流件包括旋流叶片；所述旋流叶片相对于所述预混管的中轴线以螺旋线轨迹延伸设置，以使得所述旋流叶片和所述预混管的内壁之间形成所述旋流通道。
[0018]根据本专利技术提供的一种预混旋流微混喷嘴，还包括：直流导流件；
[0019]所述直流导流件设于所述预混管内，所述直流导流件和所述预混管的内壁之间限定出直流通道；
[0020]沿所述第一端至所述第二端的延伸方向，所述直流导流件设于所述旋流导流件和所述混合气体出口之间。
[0021]根据本专利技术提供的一种预混旋流微混喷嘴，所述直流导流件包括多个导流片；
[0022]所述多个导流片彼此连接，每个所述导流片均与所述预混管的中轴线平行或共面；多个所述导流片之间和/或多个所述导流片当中的至少两者与所述预混管的内壁之间限定出所述直流通道。
[0023]根据本专利技术提供的一种预混旋流微混喷嘴，沿所述预混管的轴向，所述第一进口和所述第二进口之间的中心距离为所述第二进口的直径的1～2倍，所述第二进口的中心和所述旋流导流件的入口端之间的距离为所述第二进口的直径的1～3倍，所述旋流导流件的出口端和所述直流导流件之间的间距为所述第二进口的直径的3～10倍，所述混合气体出口的直径为所述第二进口的直径的0.6～1倍。
[0024]在第二方面，本专利技术还提供一种燃烧室，包括：配气座和多个如上任一项所述的预混旋流微混喷嘴；
[0025]所述配气座具有进气口及与所述进气口连通的稳压腔，所述进气口用于通入氧化剂；所述配气座的一侧面设有多个气体喷嘴，多个所述气体喷嘴均与所述稳压腔连通，多个所述气体喷嘴和多个所述预混旋流微混喷嘴的所述第一进口一一对应的连通。
[0026]本专利技术提供的预混旋流微混喷嘴及燃烧室，通过对预混旋流微混喷嘴配置预混管和旋流导流件，可以在通过第一进口向预混管的第一端通入氧化剂的同时，在预混管的侧壁通过多个第二进口同时向预混管内通入燃料，实现沿不同方向通入的燃料同时对沿预混管的中轴线流动的氧化剂形成冲击，以基于预混管对燃料和氧化剂进行预混，然后，再通过旋流导流件引导燃料和氧化剂在预混管内沿旋流通道流动，以提高燃烧过程中燃料和氧化剂的混合均匀度，从而改善燃烧效果，降低燃烧过程中氮氧化物的排放。
附图说明
[0027]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。
[0028]图1是本专利技术提供的预混旋流微混喷嘴的立体结构示意图；
[0029]图2是本专利技术提供的预混旋流微混喷嘴的剖视结构示意图之一；
[0030]图3是本专利技术提供的预混旋流微混喷嘴的剖视结构示意图之二；
[0031]图4是本专利技术提供的旋流导流件的结构示意图之一；
[0032]图5是本专利技术提供的旋流导流件的结构示意图之二；
[0033]图6是本专利技术提供的直流导流件的结构示意图之一；
[0034]图7是本专利技术提供的直流导流件的结构示意图之二；
[0035]图8是本专利技术提供的直流导流件的结构示意图之三；
[0036]图9是本专利技术提供的基于预混旋流微混喷嘴的燃烧室的结构示意图之一；
[0037]图10是本专利技术提供的基于预混旋流微混喷嘴的燃烧室的结构示意图之二；
[0038]图11是本专利技术提供的图10的A
‑
A结构示意图。
[0039]附图标记：
[0040]1、预混旋流微混喷嘴；11、预混管；111、第一进口；1110、延伸管道；112、第二进口；113、混合气体出口；12、旋流导流件；121、旋流叶片；13、直流导流件；131、导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预混旋流微混喷嘴，其特征在于，包括：预混管和旋流导流件；所述预混管具有第一端和第二端，所述预混管的第一端设有用于通入氧化剂的第一进口，所述预混管的侧壁设有用于通入燃料的多个第二进口，所述预混管的第二端设有混合气体出口；所述多个第二进口沿所述预混管的周向排布，每个所述第二进口均伸向所述预混管的中轴线；所述旋流导流件设于所述预混管内，所述旋流导流件和所述预混管的内壁之间限定出旋流通道；其中，沿所述第一端至所述第二端的延伸方向，所述多个第二进口位于所述第一进口和所述旋流导流件之间。2.根据权利要求1所述的预混旋流微混喷嘴，其特征在于，所述第二进口配置有延伸管道；所述延伸管道的一端和所述第二进口的出气端连通，所述延伸管道的另一端沿所述第二进口的轴向延伸至所述预混管内。3.根据权利要求1所述的预混旋流微混喷嘴，其特征在于，所述多个第二进口相对于所述预混管的中轴线呈圆周均布。4.根据权利要求1所述的预混旋流微混喷嘴，其特征在于，多个第二进口当中的至少一者朝向所述旋流导流件的一侧倾斜伸向所述预混管的中轴线。5.根据权利要求1所述的预混旋流微混喷嘴，其特征在于，所述预混管的第一端还设有用于通入燃料的第三进口；其中，所述第一进口设有多个，多个所述第一进口围绕所述第三进口设置，或者，所述第三进口设有多个，多个所述第三进口围绕所述第一进口设置。6.根据权利要求1所述的预混旋流微混喷嘴，其特征在于，所述旋流导流件包括旋流叶片；所述旋流叶片相对于所述预混管的中轴线以螺旋线轨迹延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢法，徐玲，林宇震，赵勇，韩啸，张弛，高安雯，陈子健，
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：