氢气微混燃烧室

本发明涉及氢燃烧，尤其涉及一种氢气微混燃烧室。

背景技术：

1、“双碳”目标下，氢气因零碳排放和燃油热值高的特点，成为航空发动机和地面燃机领域具应用潜力的燃料，而氢燃烧技术是氢燃料燃气涡轮发动机发展的重要部分。

2、现有氢燃烧技术大多是基于预混燃烧技术，采用氢气和空气在微通道内预先掺混，混合气通过同一喷孔共同射流喷出，但因氢燃烧速度快、火焰温度高，采用预混燃烧方式易发生回火和热声不稳定的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种氢气微混燃烧室，用以解决现有技术中采用预混燃烧方式易发生回火和热声不稳定的缺陷。

2、本发明提供一种氢气微混燃烧室，包括：

3、燃烧室壳体，所述燃烧室壳体具有燃烧室出口；

4、微混头部，设置于所述燃烧室壳体内，所述微混头部包括火焰内筒、火焰外筒、导流板和头部混合板，所述火焰外筒套设于所述火焰内筒的外周，所述火焰外筒的后端和所述火焰外筒的后端构造有与所述燃烧室出口连通的掺混出口；

5、所述头部混合板设置于所述火焰外筒的前端和所述火焰内筒的前端，所述头部混合板、所述火焰内筒和所述火焰外筒之间构造有掺混环腔；

6、所述头部混合板对应所述掺混环腔的位置布置有多个燃烧孔，所述燃烧孔靠近所述头部混合板中心的内壁设置有涡流发生器，所述头部混合板内部设置有氢气射流通道，所述燃烧孔的内壁设置有与所述氢气射流通道连通的喷孔；

7、所述导流板设置于所述头部混合板的前端面，所述导流板对应所述掺混环腔的位置布置有多个进气孔。

8、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述火焰外筒与所述燃烧室壳体之间具有第一距离，所述火焰外筒与所述燃烧室壳体之间构造外环腔；所述火焰外筒上布置有连通所述外环腔和所述掺混环腔的外掺混孔。

9、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述导流板与所述燃烧室壳体之间具有第二距离，所述导流板与所述燃烧室壳体之间构造进气腔，所述导流板和所述头部混合板形成有连通所述进气腔和所述火焰内筒内腔的进气通道，所述火焰内筒布置有连通所述火焰内筒内腔和所述掺混环腔的内掺混孔。

10、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述涡流发生器位于所述燃烧孔远离所述导流板的一端，所述涡流发生器沿所述头部混合板厚度方向具有第一尺寸，所述第一尺寸为所述头部混合板厚度的3/4～5/6。

11、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述涡流发生器呈三角体状，所述涡流发生器的高度由靠近所述导流板的一端向远离所述导流板的一端逐渐增大。

12、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述燃烧孔的横截面呈正多边形，所述燃烧孔的内壁设置有两个所述喷孔，所述喷孔的中心轴线与所述正多边形的一个边垂直。

13、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述燃烧孔以所述头部混合板中心为圆心布置多圈。

14、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述燃烧孔的尺寸小于10mm。

15、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述火焰外筒、所述火焰内筒和所述头部混合板中的至少一者设置冷却孔。

16、根据本发明实施例提供的一种氢气微混燃烧室，所述氢气射流通道包括：

17、多个连接气道，所述连接气道与对应的所述喷孔连通；

18、主气道，所述主气道与多个所述连接气道连通。

19、本发明实施例提供的氢气微混燃烧室，通过前端导流板上设计多个进气孔，使得导流板能够有效防止掺混环腔进气轴向速度低所造成的氢气回火问题，同时利于头部混合板的进气均匀性，并通过头部混合板上燃烧孔内壁设置的涡流发生器，使得经喷孔喷出的氢气与流经进气孔进入的空气进行有效混合，可实现氢气扩散燃烧，避免预混燃烧回火和热声不稳定问题。

技术特征：

1.一种氢气微混燃烧室，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述火焰外筒与所述燃烧室壳体之间具有第一距离，所述火焰外筒与所述燃烧室壳体之间构造外环腔；所述火焰外筒上布置有连通所述外环腔和所述掺混环腔的外掺混孔。

3.根据权利要求2所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述导流板与所述燃烧室壳体之间具有第二距离，所述导流板与所述燃烧室壳体之间构造进气腔，所述导流板和所述头部混合板形成有连通所述进气腔和所述火焰内筒内腔的进气通道，所述火焰内筒布置有连通所述火焰内筒内腔和所述掺混环腔的内掺混孔。

4.根据权利要求1所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述涡流发生器位于所述燃烧孔远离所述导流板的一端，所述涡流发生器沿所述头部混合板厚度方向具有第一尺寸，所述第一尺寸为所述头部混合板厚度的3/4～5/6。

5.根据权利要求4所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述涡流发生器呈三角体状，所述涡流发生器的高度由靠近所述导流板的一端向远离所述导流板的一端逐渐增大。

6.根据权利要求4所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述燃烧孔的横截面呈正多边形，所述燃烧孔的内壁设置有两个所述喷孔，所述喷孔的中心轴线与所述正多边形的一个边垂直。

7.根据权利要求4所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述燃烧孔以所述头部混合板中心为圆心布置多圈。

8.根据权利要求4所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述燃烧孔的尺寸小于10mm。

9.根据权利要求1至8任一项所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述火焰外筒、所述火焰内筒和所述头部混合板中的至少一者设置冷却孔。

10.根据权利要求1至8任一项所述的氢气微混燃烧室，其特征在于，所述氢气射流通道包括：

技术总结本发明涉及氢燃烧技术领域，提供一种氢气微混燃烧室，燃烧室包括燃烧室壳体和设于燃烧室壳体内的微混头部，微混头部包括火焰内筒、火焰外筒、导流板和头部混合板，头部混合板设于火焰外筒和火焰内筒的前端以构造掺混环腔；头部混合板布置有多个燃烧孔，燃烧孔靠近头部混合板中心的内壁设置有涡流发生器，燃烧孔内壁设有与氢气射流通道连通的喷孔，导流板设于头部混合板的前端面，导流板布置有多个进气孔。本发明通过导流板能够有效防止掺混环腔进气轴向速度低所造成的氢气回火问题，同时利于头部混合板的进气均匀性，并通过燃烧孔内壁的涡流发生器，使经喷孔喷出的氢气与空气进行有效混合，实现氢气扩散燃烧，避免预混燃烧回火和热声不稳定问题。技术研发人员：林宇震,莫妲,韩啸,张弛受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5