【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航空航天，尤其涉及一種燃料管路、微預混燃燒室及渦輪發動機。
技術介紹
1、氫燃料作為一種清潔可再生能源極具前景，將氫燃料應用于航空及燃機動力領域的優勢與潛力正在顯現。然而在燃燒性能角度，氫燃料質量熱值很高，絕熱火焰溫度也很高，在相同的當量比狀態下，使用氫燃料的燃燒室主燃區燃燒溫度比使用航空煤油的燃燒室主燃區溫度更高，會導致更多的熱力型nox生成。
2、而預混燃燒是目前適配純氫低污染燃燒合適的方式之一。預混燃燒能夠有效降低局部熱點的產生，其在燃燒前將氫氣和空氣充分混合，能夠有效避免氫氣濃度集中和產生化學計量燃燒區，從而降低燃燒過程中局部熱點的形成，進而降低氮氧化物的排放量，但由于純氫燃燒極快的火焰傳播速度，預混燃燒回火風險很大，對于航空發動機燃燒室并不友好。因此，微預混燃燒技術應運而生，其是將氫燃料分散為多股并通過無旋流直接噴射的結構與空氣進行混合。
3、現有的氫燃料燃氣渦輪發動機燃燒室為降低nox排放，多采用微預混的燃燒組織方式，微混預燃燒是一種通過縮小燃料和空氣流動混合尺度，采用大量的微預混通道，達到強化摻混均勻性實現低nox燃燒的技術。以nasa設計的典型微預混燃燒噴射器為例，其噴油裝置由同心安裝在一起的空氣環通道和氫燃環通道組成；氫噴射孔布置在空氣噴射孔內，且每個氣槽中布置了單獨的氫噴射器，實現了空氣與氫氣的對稱混合。但是，這種結構設計存在弊端：大量的微預混通道結構復雜且帶來了流量均勻性問題，因流速、流動損失等原因，不同位置的微通道流量存在顯著差異。
技術實
1、本專利技術的主要目的在于提供一種燃料管路、微預混燃燒室及渦輪發動機，旨在降低燃料管路的結構復雜性，提升流量分布的均勻性，并降低不同位置的微通道流量之間的差異。
2、為實現上述目的，本專利技術提出一種燃料管路，包括燃氣進氣管、燃氣支管、燃氣噴管和助燃氣體通道；
3、所述燃氣進氣管，其一端適于通入可燃氣體，另一端沿其周向設有多個間隔排布的出氣口；
4、所述燃氣支管，具有多個進氣端，所述燃氣支管的多個進氣端與所述燃氣進氣管的多個所述出氣口一對一連通，且所述燃氣支管環繞所述燃氣進氣管設置并形成若干個彼此連接且由內向外分布的多層多邊形微預混支管單元；
5、所述助燃氣體通道，其一端均適于通入助燃氣體，另一端均適于與微預混燃燒室連通，每一所述助燃氣體通道沿其周向設有多個間隔排布的進氣入口，每一所述微預混支管單元圍設一所述助燃氣體通道并通過多個所述燃氣噴管一對一地連通所述助燃氣體通道外周的多個所述進氣入口。
6、可選地，所述微預混支管單元呈正六邊形；和/或
7、最內層的所述微預混支管單元與其對應的所述助燃氣體通道之間的所述燃氣噴管的數量少于其他層的所述微預混支管單元與其對應的所述助燃氣體通道之間的所述燃氣噴管的數量。
8、可選地，所述燃氣進氣管的直徑為4-7mm。
9、可選地，所述燃氣支管的直徑為1-2mm。
10、可選地，所述燃氣噴管的直徑小于或等于0.6mm。
11、可選地，所述燃氣支管與所述燃氣噴管處于同一軸向截面上。
12、可選地，所述助燃氣體通道的形狀為三棱柱、六棱柱、十二棱柱或圓柱。
13、可選地，所述助燃氣體通道的橫截面積為3-5mm2。
14、為實現上述目的，本專利技術提出一種微預混燃燒室，包括如上所述的燃料管路，所述燃料管路包括燃氣進氣管、燃氣支管、燃氣噴管和助燃氣體通道；所述燃氣進氣管，其一端適于通入可燃氣體，另一端沿其周向設有多個間隔排布的出氣口；所述燃氣支管，具有多個進氣端，所述燃氣支管的多個進氣端與所述燃氣進氣管的多個所述出氣口一對一連通，且所述燃氣支管環繞所述燃氣進氣管設置并形成若干個彼此連接且由內向外分布的多層多邊形微預混支管單元；所述助燃氣體通道，其一端均適于通入助燃氣體，另一端均適于與微預混燃燒室連通，每一所述助燃氣體通道沿其周向設有多個間隔排布的進氣入口，每一所述微預混支管單元圍設一所述助燃氣體通道并通過多個所述燃氣噴管一對一地連通所述助燃氣體通道外周的多個所述進氣入口。
15、為實現上述目的，本專利技術還提出一種渦輪發動機，包括上述的微預混燃燒室。
16、在本專利技術的技術方案中，該燃料管路包括燃氣進氣管、燃氣支管、燃氣噴管和助燃氣體通道；燃氣進氣管，其一端適于通入可燃氣體，另一端沿其周向設有多個間隔排布的出氣口；燃氣支管，具有多個進氣端，燃氣支管的多個進氣端與燃氣進氣管的多個出氣口一對一連通，且燃氣支管環繞燃氣進氣管設置并形成若干個彼此連接且由內向外分布的多層多邊形微預混支管單元；助燃氣體通道，其一端均適于通入助燃氣體，另一端均適于與微預混燃燒室連通，每一助燃氣體通道沿其周向設有多個間隔排布的進氣入口，每一微預混支管單元圍設一助燃氣體通道并通過多個燃氣噴管一對一地連通助燃氣體通道外周的多個進氣入口。可以理解，本專利技術改進了微預混燃燒室的氫燃料管路結構，實現微預混氫燃料燃燒室頭部燃料的均勻進氣，可以保證每個微預混單元的當量比不至于過高或者過低。
17、在本專利技術中，微預混支管單元多邊形排布，偏折角大小適中，即便在較高燃料當量比下也能夠有效降低外層微預混支管單元的不均勻度，從而有效降低污染物排放，以0.5當量比下的單頭部燃燒室為例，傳統的氫氣管路nox排放高于200ppm，而本專利技術nox排放低于20ppm，顯著降低高當量比下燃燒室整體的nox排放。
18、在本專利技術中，最外圍微預混支管單元連通設計，取消最內圈單元體靠氫氣進氣管一側的氫氣噴管，避免了過高當量比單元體出現。
19、在本專利技術中，所有氫燃料支管和氫燃料噴管均在同一型面，結構相對簡單，加工較為方便，制造成本更低。
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1.一種燃料管路，其特征在于，包括燃氣進氣管、燃氣支管、燃氣噴管和助燃氣體通道；
2.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述微預混支管單元呈正六邊形；和/或
3.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述燃氣進氣管的直徑為4-7mm。
4.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述燃氣支管的直徑為1-2mm。
5.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述燃氣噴管的直徑小于或等于0.6mm。
6.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述燃氣支管與所述燃氣噴管處于同一軸向截面上。
7.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述助燃氣體通道的形狀為三棱柱、六棱柱、十二棱柱或圓柱。
8.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述助燃氣體通道的橫截面積為3-5mm2。
9.一種微預混燃燒室，其特征在于，包括如權利要求1-8任意一項所述的燃料管路。
10.一種渦輪發動機，其特征在于，包括如權利要求9所述的微預混燃燒室。
【技術特征摘要】
1.一種燃料管路，其特征在于，包括燃氣進氣管、燃氣支管、燃氣噴管和助燃氣體通道；
2.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述微預混支管單元呈正六邊形；和/或
3.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述燃氣進氣管的直徑為4-7mm。
4.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述燃氣支管的直徑為1-2mm。
5.如權利要求1所述的燃料管路，其特征在于，所述燃氣噴管的直徑小于或等于0.6mm。
6.如...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馮留洋，鄔俊，王任偉，江立軍，曹俊，楊光遠，李佳玲，
申請(專利權)人：中國航發湖南動力機械研究所，
類型：發明
國別省市：
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