一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置

本发明属于航空发动机燃烧室，具体涉及一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置。

背景技术：

1、航空发动机燃烧室，位于压气机与涡轮之间，为燃料提供燃烧场地。当发动机工作时，燃料进入燃烧室，与高压空气混合并充分燃烧，燃料的化学能转化为热能，产生达到涡轮要求的高温高压气体，做功转化为发动机推力，从而使发动机运行。燃烧室是航空发动机的三大核心部件之一，其质量好坏直接影响航空发动机性能。航空发动机推重比不断提高，燃料燃烧后固体颗粒的排放量随之提升，而航空工业环保要求不断提高，因此，燃烧室设计要求进一步提升，以降低污染物排放量。总的来看，航空发动机燃烧室技术壁垒高且进入门槛还在不断提升。

2、燃油喷嘴是发动机燃烧室关键组件，燃油在高压下经过喷嘴流道约束，以一定能速和雾化形式喷射，并与压缩空气按一定比例混合燃烧。燃油喷嘴的性能好坏对燃烧过程影响极大。按照发动机不同的工作状态，供给燃烧室合适数量的、具有良好雾化质量的燃油。喷嘴的供油量是保证发动机推力要求、影响燃烧效率和性能的一个主要指标。

3、本发明采用从燃烧室中部进油的方案，利用火焰筒散发的高温将预热管中向前流动的燃油加热，在环形管内雾化后喷出，可以一定程度上改善燃油的雾化效果，提高燃油的分布均匀性和燃烧室的燃烧效率，减少污染物排放。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提出一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，输油管位于燃烧室中部，输油管先将燃油输送到燃烧室中部的预热管进口，预热管位于火焰筒壁外，延伸到火焰筒前端火焰稳定器处，燃油在预热管内持续吸收火焰筒散发热量，燃油温度升高，增强其流动性。随后燃油进入环形管，燃油先被分流板分流后充满环形管外腔，通过燃油通孔射入环形管内腔。在环形管内腔燃油与旋流空气碰撞，实现雾化，同时空气的旋流方向与火焰稳定器外侧旋流方向一致，增强回流区效果。由于燃油经过预热后粘性降低，因此燃油更容易破碎成小液滴，增强了雾化效果，提高燃烧效率。

2、技术方案

3、本发明的目的在于提供一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置。

4、本发明技术方案如下：

5、一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置,包括火焰筒、预热管、旋流叶片、环形管、环形管外腔、环形管内腔、分流板和燃油通孔，其特征在于：燃油在预热管内向火焰筒头部流动并吸收火焰筒散发的热量提高温度，随后燃油被分流板分流后进入环形管外腔，通过燃油通孔射入环形管内腔，在环形管内腔旋流空气对燃油射流产生冲击，最后从环形管喷出。

6、所述的一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，其特征在于：预热管的进口位于燃烧室中部，预热管位于火焰筒壁外，燃油进入预热管后流到火焰筒头部，预热管的进口具体位置和预热管的内外径可根据实际预热效果来确定。

7、所述的一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，其特征在于：环形管位于火焰稳定器外侧，在径向上分为环形管外腔和环形管内腔，燃油被分流板分流后充满环形管外腔，通过燃油通孔射入环形管内腔，环形管内腔在轴向上分为直通段和收缩段，环形管的尺寸可根据雾化效果和燃烧效果来确定，15个燃油通孔沿圆周均匀分布，其直径可根据实际雾化效果来确定。

8、所述的一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，其特征在于：在火焰筒挡板上设有旋流叶片，空气经过旋流叶片后进入环形管内腔对燃油进行雾化，空气的旋流方向与火焰稳定器外侧旋流方向一致，旋流叶片的螺旋角和轴向长度可根据实际雾化效果和回流区效果来确定。

9、本发明具有以下有益效果：

10、1.燃油从火焰筒中部流到前端的过程中持续吸热，燃油温度升高，粘度降低，有利于燃油与空气碰撞时破碎成小油滴，有利于增强雾化效果。2.环形管位于火焰稳定器外侧，与传统的空气雾化喷嘴相比，燃油在直径更大的环形腔内可以充分分散，有利于燃油雾化，同时提高了燃油分布的均匀性，有利于减少振动。3.燃油可以在多个通孔进入环形管内腔，且空气带有旋流，增强了燃油雾化效果。4.燃油与空气掺混后加速喷入主燃区，并且带有旋流，其旋流可与火焰稳定器空气的旋流相互支持，产生强的回流区，增强了燃烧效率和稳定性。

技术特征：

1.本发明提供了一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，所述装置结构包括火焰筒、预热管、旋流叶片、环形管、环形管外腔、环形管内腔、分流板和燃油通孔，其特征在于：预热管的进口位于燃烧室中部，燃油在预热管内向火焰筒头部流动并吸收火焰筒散发的热量提高温度，随后燃油被分流板分流后进入环形管外腔，通过燃油通孔射入环形管内腔，在环形管内腔旋流空气对燃油射流产生剪切作用，达到较好的雾化效果，最后从环形管出口喷出，并且燃气旋流方向与火焰稳定器空气旋流方向相同，保证了回流区的稳定。

2.根据权利要求1所述的一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，其特征在于：预热管的进口位于燃烧室中部，预热管位于火焰筒壁外，燃油进入预热管后流到火焰筒头部，保证良好的预热效果，燃油在预热管内温度升高，流动性增强，有利于燃油的破碎雾化，预热管的进口具体位置和预热管的内外径可根据实际预热效果来确定。

3.根据权利要求1所述的一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，其特征在于：环形管位于火焰稳定器外侧，在径向上分为环形管外腔和环形管内腔，燃油被分流板分流后充满环形管外腔，通过燃油通孔射入环形管内腔，环形管内腔在轴向上分为直通段和收缩段，环形管的尺寸可根据雾化效果和燃烧效果来确定，15个燃油通孔沿圆周均匀分布，其直径可根据实际雾化效果来确定。

4.根据权利要求1所述的一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，其特征在于：在火焰筒挡板上设有旋流叶片，经过旋流的空气提高了对燃油的剪切作用，增强雾化效果，同时空气的旋流方向与火焰稳定器外侧旋流方向一致，增强回流区效果，旋流叶片的螺旋角和轴向长度可根据实际雾化效果和回流区效果来确定。

技术总结本发明提供一种预热式的燃烧室燃油雾化环形装置，可以有效提高燃油雾化效果及燃烧效率。此装置采用在燃烧室中部进油的方式，输油管先将燃油输送到燃烧室中部的预热管进口，预热管位于火焰筒壁外，延伸到火焰筒前端火焰稳定器处，燃油在预热管内持续吸收火焰筒散发热量，燃油温度升高，增强其流动性。随后燃油进入环形管，与旋流空气碰撞实现雾化。由于燃油现在预热管内吸热提高温度，降低粘度，因此与空气碰撞时更容易破碎成小液滴。本发明提高了燃油雾化效果、燃烧效率和燃油空间分布均匀度，此外，燃油喷出时的旋向与火焰稳定器空气旋流方向相同，增强了回流区，提高燃烧稳定性。技术研发人员：张群,吴润东,张昊民,徐晓晨,李寒琼受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30