本實用新型專利技術公開了一種陣列可調的九點貧油直接噴射清潔燃燒室，包括進氣道，裝配座，觀察窗，燃燒腔體，九點陣列噴注結構，軸向旋流器，文氏管等結構。空氣由進氣道進入燃燒室，經過軸向旋流器產生高速旋流，燃料由噴嘴直接噴射到燃燒腔體中，每個噴嘴都插入到對應的軸向旋流器中，燃油在文氏管和旋流器出口產生的高速旋流的作用下霧化、破碎，空氣與燃油在燃燒腔體中邊混合邊進行點火燃燒，噴入的燃油當量比小于1，即為貧油燃燒。本實用新型專利技術的清潔燃燒室結構，無需額外加工任何旋流器或零部件，即可實現多種旋流器頭部陣列方式的轉換，并提出了兩種新的頭部陣列方式，進一步發揮九點LDI燃燒室的低排放潛能。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種陣列可調的九點貧油直接噴射(LDI)清潔燃燒室，屬于燃氣渦輪發動機燃燒室清潔燃燒領域。
技術介紹
隨著大氣污染的日益加劇，世界各國及國際組織對各種動力裝置的排放標準作了明確的規范，隨著一部部環保法律法規的出臺，燃氣渦輪發動機的污染物排放標準日益嚴苛，比如在民航領域，國際民航組織(InternationalCivilAviationOrganization,ICAO)自1986年頒布第一個排放標準CAEP1，到2010年修訂了第五個排放標準CAEP8，僅從這一個領域的發展，就能看到清潔燃燒技術在全球范圍內的廣泛前景和迫切需求，也正是這些排放標準的日益嚴苛促進了清潔燃燒技術的不斷發展和提高。隨著研究人員對燃燒溫度、駐留時間、混氣成分和油氣狀態等因素對燃氣渦輪發動機污染物排放影響認識的逐漸加深，發展出了分區分級燃燒、貧油預混預蒸發(LeanPremixedPrevaporized,簡稱LPP)燃燒、富油/快速淬熄/貧油(Rich-Quench-Lean,簡稱RQL)燃燒、貧油直接噴射(LeanDirectInjection,簡稱LDI)燃燒、貧油直接混合(LeanDirectMix,簡稱LDM)和雙環腔預混技術等大量清潔燃燒技術。貧油直接噴射(LDI)燃燒技術就是將燃料以貧油的方式直接噴入燃燒區，和空氣快速混合形成均勻的可燃混氣點火燃燒，正因為貧油直接噴射(LDI)燃燒室是將燃料直接噴射到主燃區與空氣混合進行燃燒，而沒有經過預混和預蒸發過程，因而解決了LPP燃燒技術的回火和自燃問題，偏貧的油氣比降低了主燃區火焰溫度，降低了NOX的排放，同時均勻的可燃混氣消除了局部熱點，也能夠降低NOX的排放。多點LDI的概念是由TacinaR首先提出來應用于航空發動機的清潔燃燒室，是在NASA于上個世紀90年代提出的theHighSpeedReaserchprogram下逐漸發展建立起來的，它的實現方式簡單說來，就是通過在頭部均勻陣列多個燃油噴嘴，每個燃油噴嘴都帶有一個軸向旋流器和縮擴文氏管，燃油噴嘴直接將燃油噴射到燃燒區，空氣經過旋流器產生高速旋流并在燃燒區頭部形成一個回流區保證燃燒，進入燃燒區的空氣和燃料接觸后快速混合，形成均勻混氣，充分燃燒，利用貧油燃燒在低污染上的潛力和直接噴射在避免回火、自燃等問題上的優勢，同時實現了清潔燃燒和可靠工作。九點貧油直接噴射(LDI)燃燒室的基礎結構頭部包含九個旋流器文氏管，采用3x3的陣列方式，根據相鄰的旋流器的旋向不同可以分為兩種陣列方式，即同向和反向結構，所有旋流器旋向相同時稱為同向結構，相鄰兩個旋流器旋向相反的結構稱為反向結構。本技術設計了一種陣列可調的九點貧油直接噴射(LDI)清潔燃燒室，無需額外加工任何旋流器或零部件即可實現四種旋流器頭部陣列方式的切換；同時，以相鄰旋流器出口旋流相互作用區域的流動剪切方向為依據，設計了兩種新的九點頭部陣列方式。本技術可以應用于燃氣渦輪清潔燃燒領域，如工業發電、城市供暖、民用航空發動機等領域，推廣先進的清潔燃燒技術，降低燃氣渦輪發動機排放對環境的污染，特別的是用于九點LDI燃燒室的研究中，使用陣列可調的燃燒室結構，可以簡化旋流器頭部裝拆流程，減少額外加工的成本，通過對新的頭部旋流器陣列方式的研究，可以進一步發揮九點LDI燃燒室的低排放潛能。
技術實現思路
專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，本技術擬解決的問題是以相鄰旋流器出口旋流相互剪切的方向為依據，設計出兩種新的旋流器陣列方式，同時為了實現頭部旋流器陣列方式的轉換，設計了一種陣列可調的九點貧油直接噴射(LDI)清潔燃燒室，實現四種旋流器陣列方式之間的切換。技術方案：為實現上述目的，本技術采用的技術方案為：一種陣列可調的九點貧油直接噴射清潔燃燒室，包括通過裝配座組合連接的進氣道和燃燒腔體，其中，所述進氣道的末端設置有九點陣列噴注結構；所述裝配座內末端設置有與所述九點陣列噴注結構的噴口一一對應的旋流器-文氏管；所述旋流器-文氏管為由軸向旋流器和文氏管依次連接所組成的組合結構，所述文氏管連通到所述燃燒腔體中；所述九點陣列噴注結構的噴口連接有噴嘴，所述噴嘴的末端插入所述旋流器-文氏管的軸向旋流器中。進一步的，所述裝配座為前端開口的半封閉中空結構，末端設置旋流器安裝孔，與所述九點陣列噴注結構的噴口一一對應；所述噴嘴以九點陣列的方式從所述裝配座前段插入所述旋流器安裝孔中，每一個旋流器安裝孔從另一側插入一個所述旋流器-文氏管，所述噴嘴深入所述旋流器-文氏管的喉道，燃油經由所述旋流器-文氏管進入所述燃燒腔體。進一步的，所述九點陣列噴注結構的頂部有一凹槽，所述裝配座的前端包含有凸臺和臺階，所述臺階與所述九點陣列噴注結構的外廓尺寸配合，進行周向定位；所述凹槽和所述凸臺配合，進行軸向定位。進一步的，所述旋流器-文氏管帶有兩個凸臺：前凸臺和后凸臺，所述裝配座與所述旋流器-文氏管的接觸位置設有兩個階梯槽：前槽及后槽；其中所述前槽和前凸臺對應配合，所述后凸臺和后槽對應配合，定位旋流器-文氏管。進一步的，所述裝配座通過法蘭同進氣道和燃燒腔體連接組成陣列可調的九點貧油直接噴射清潔燃燒室，所述法蘭之間放墊片。墊片保證氣密性。進一步的，所述燃燒腔體的前端部位上設有觀察窗。進一步的，所述裝配座的末端設置有旋流器頭部擋板，所述旋流器-文氏管對應卡入其上開孔中固定。由旋流器頭部擋板來固定旋流器-文氏管。本技術的一種陣列可調的九點貧油直接噴射(LDI)清潔燃燒室及其方法，屬于燃氣渦輪發動機燃燒室清潔燃燒領域。陣列可調的九點貧油直接噴射(LDI)清潔燃燒室主要包括進氣道，裝配座，觀察窗，燃燒腔體，九點陣列噴注結構，軸向旋流器，文氏管等結構。空氣由進氣道進入燃燒室，經過軸向旋流器產生高速旋流，燃料由噴嘴直接噴射到燃燒腔體中，每個噴嘴都插入到對應的軸向旋流器中，燃油在文氏管和旋流器出口產生的高速旋流的作用下霧化、破碎，空氣與燃油在燃燒腔體中邊混合邊進行點火燃燒，噴入的燃油當量比小于1，即為貧油燃燒。本技術設計了一種陣列可調的九點貧油直接噴射(LDI)清潔燃燒室結構，無需額外加工任何旋流器或零部件，即可實現多種旋流器頭部陣列方式的轉換，并提出了兩種新的頭部陣列方式。本技術可以應用于燃氣渦輪清潔燃燒領域，如工業發電、城市供暖、民用航空發動機等領域，推廣先進的清潔燃燒技術，降低燃氣渦輪發動機排放對環境的污染，特別的是用于九點LDI燃燒室的研究中，使用陣列可調的燃燒室結構，可以簡化旋流器頭部裝拆流程，減少額外加工的成本，通過對新的頭部旋流器陣列方式的研究，可以進一步發揮九點LDI燃燒室的低排放潛能。有益效果：本技術提供的陣列可調的九點貧油直接噴射(LDI)清潔燃燒室及其方法，與現有技術相比的優點如下：1.陣列可調的九點貧油直接噴射(LDI)清潔燃燒室結構簡單，加工工藝與裝配簡單，主要包括了進氣道，裝配座，觀察窗，燃燒腔體，九點陣列噴注結構，軸向旋流器，文氏管，其關鍵結構安裝座可實現頭部旋流器的裝拆，在四種頭部旋流器陣列方式之間靈活轉換，無需額外加工旋流器或其他零部件，為工程應用裝配提供了很大的便利。2.新的兩種頭部旋流器陣列方式，豐富了相鄰旋流器作用方向的組合，新的頭部陣列方式本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種陣列可調的九點貧油直接噴射清潔燃燒室，其特征在于：包括通過裝配座(2)組合連接的進氣道(1)和燃燒腔體(4)，其中，所述進氣道(1)的末端設置有九點陣列噴注結構(5)；所述裝配座(2)內末端設置有與所述九點陣列噴注結構(5)的噴口一一對應的旋流器?文氏管(9)；所述旋流器?文氏管(9)為由軸向旋流器(6)和文氏管(7)依次連接所組成的組合結構，所述文氏管(7)連通到所述燃燒腔體(4)中；所述九點陣列噴注結構(5)的噴口連接有噴嘴(11)，所述噴嘴(11)的末端插入所述旋流器?文氏管(9)的軸向旋流器(6)中。
【技術特征摘要】
1.一種陣列可調的九點貧油直接噴射清潔燃燒室，其特征在于：包括通過裝配座(2)組合連接的進氣道(1)和燃燒腔體(4)，其中，所述進氣道(1)的末端設置有九點陣列噴注結構(5)；所述裝配座(2)內末端設置有與所述九點陣列噴注結構(5)的噴口一一對應的旋流器-文氏管(9)；所述旋流器-文氏管(9)為由軸向旋流器(6)和文氏管(7)依次連接所組成的組合結構，所述文氏管(7)連通到所述燃燒腔體(4)中；所述九點陣列噴注結構(5)的噴口連接有噴嘴(11)，所述噴嘴(11)的末端插入所述旋流器-文氏管(9)的軸向旋流器(6)中。2.根據權利要求1所述的陣列可調的九點貧油直接噴射清潔燃燒室，其特征在于：所述裝配座(2)為前端開口的半封閉中空結構，末端設置旋流器安裝孔(8)，與所述九點陣列噴注結構(5)的噴口一一對應；所述噴嘴(11)以九點陣列的方式從所述裝配座(2)前段插入所述旋流器安裝孔(8)中，每一個旋流器安裝孔(8)從另一側插入一個所述旋流器-文氏管(9)，所述噴嘴(11)深入所述旋流器-文氏管(9)的喉道，燃油經由所述旋流器-文氏管(9)進入所述燃燒腔體(4)。3.根據權利要求1所述的陣列可調的九點貧油直接噴射清潔燃燒室，其特征在于：所述九點陣列噴注結構(5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李文杰，李建中，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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