发动机原理第二章燃烧室.ppt

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1、 第三节 燃烧室一、功能及基本性能要求一、功能及基本性能要求1、功能、功能 燃料与空气掺混燃烧，将燃料化学能转换为热能加给气燃料与空气掺混燃烧，将燃料化学能转换为热能加给气体。体。2、基本性能要求、基本性能要求u点火可靠、燃烧稳定点火可靠、燃烧稳定u燃烧完全燃烧完全u影响因素影响因素余气系数ul0 1公斤航空煤油完全燃烧所需理论空气量公斤航空煤油完全燃烧所需理论空气量 l0 u最恰当油气比：最恰当油气比：f0=1/l0 u =1:最恰当油气比最恰当油气比u 1:富油状态富油状态 u 1:贫油状态贫油状态2、基本性能要求、基本性能要求u压力损失小压力损失小摩擦、扩压、掺混、加热热阻摩擦、扩压、掺

2、混、加热热阻用总压恢复系数描述用总压恢复系数描述u出口温度场要求出口温度场要求u分轴向、径向、周向分轴向、径向、周向u尺寸小、重量轻、发热量大尺寸小、重量轻、发热量大u排气污染少排气污染少出口温度场要求出口温度场要求径向：一定分布径向：一定分布周向：尽可能均匀周向：尽可能均匀轴向：火焰不能伸出燃烧室轴向：火焰不能伸出燃烧室工作环境C进口气流速度大进口气流速度大C体积小体积小C出口温度受涡轮耐热强度限制出口温度受涡轮耐热强度限制C工作条件变化范围宽工作条件变化范围宽二、燃烧室结构形式u单管燃烧室单管燃烧室u联管燃烧室联管燃烧室u环形燃烧室环形燃烧室单管燃烧室单管燃烧室u由多个单独燃烧室组成由多个

3、单独燃烧室组成u之间用联焰管相联之间用联焰管相联,传传焰和均压作用焰和均压作用u每个有自己的火焰筒和每个有自己的火焰筒和外套外套u优点优点:u实验调试用气少实验调试用气少u便于拆换便于拆换u缺点缺点:u迎风面大迎风面大u出口温度场不均匀出口温度场不均匀u重量大重量大联管燃烧室联管燃烧室u有多个单独火焰筒，共用有多个单独火焰筒，共用内、外环形机匣内、外环形机匣u联焰管传播火焰联焰管传播火焰u优点：优点：u减轻重量和减小迎风面减轻重量和减小迎风面u单独火焰筒便于调试单独火焰筒便于调试u拆换方便拆换方便u缺点：缺点：u出口温度场周向不均匀出口温度场周向不均匀环形燃烧室环形燃烧室u由由4个同心的圆筒组

4、个同心的圆筒组成，火焰筒为环形成，火焰筒为环形u优点：优点：u与压气机、涡轮的环与压气机、涡轮的环形通道气动配合好，形通道气动配合好，减少流动损失减少流动损失u出口温度场均匀出口温度场均匀u重量轻、迎风面小重量轻、迎风面小u缺点：缺点：u喷油与进气不易配合喷油与进气不易配合u调试需大型气源调试需大型气源u装拆维护较困难装拆维护较困难环形火焰筒三、工作过程及主要零组件1、气流扩压减速、气流扩压减速压气机出口气流速度压气机出口气流速度 150m/s 3045m/s 扩压器扩压器 扩压损失扩压损失三、工作过程及主要零组件2、喷油雾化、喷油雾化为使燃油在非常短的时间为使燃油在非常短的时间内与气流充分掺

5、混，达到内与气流充分掺混，达到完全燃烧，靠燃油喷嘴喷完全燃烧，靠燃油喷嘴喷入雾状燃油，扩大燃料与入雾状燃油，扩大燃料与周围气体的接触面，加快周围气体的接触面，加快蒸发、汽化，形成混气，蒸发、汽化，形成混气，以利于完全燃烧。以利于完全燃烧。u航空发动机燃油喷嘴必须航空发动机燃油喷嘴必须具备使燃油雾化的功能具备使燃油雾化的功能。三、工作过程及主要零组件3.点火点火一般利用外电源，使一般利用外电源，使高压火花塞打火。高压火花塞打火。一般有两个点火器。一般有两个点火器。三、工作过程及主要零组件4、燃烧回流区的形成、燃烧回流区的形成与作用与作用u形成：形成：气流经火焰筒头部的扰气流经火焰筒头部的扰流器，

6、形成一股旋转气流器，形成一股旋转气流，在火焰筒的中心造流，在火焰筒的中心造成低压区，下游一部分成低压区，下游一部分气流逆流补充，形成回气流逆流补充，形成回流。流。u作用作用u稳定的点火源稳定的点火源u对燃油破膜、雾化、对燃油破膜、雾化、掺混掺混5、对燃烧过程进行组织、对燃烧过程进行组织u在火焰筒内进行燃烧组织在火焰筒内进行燃烧组织u分区：主燃区、补燃区、掺混冷却区分区：主燃区、补燃区、掺混冷却区u分不同部位、不同量进气分不同部位、不同量进气三、工作过程及主要零组件 约约15%的气流从火焰筒头部的气流从火焰筒头部旋转进入，形成回流区，旋转进入，形成回流区，与油碰撞、掺混、燃烧；与油碰撞、掺混、燃

7、烧；约约20%的气流从梢后的大孔的气流从梢后的大孔进入，回流，补充燃烧；进入，回流，补充燃烧；在火焰筒头部中心处形在火焰筒头部中心处形成成主燃区主燃区，按恰当油气，按恰当油气比形成混气，保证燃烧比形成混气，保证燃烧稳定、充分，燃气温度稳定、充分，燃气温度高达高达2600K。三、工作过程及主要零组件u掺混冷却掺混冷却u约约35%由火焰筒上的由火焰筒上的微细小孔或缝隙进入，微细小孔或缝隙进入，在火焰筒壁形成气膜，在火焰筒壁形成气膜，保护火焰筒。保护火焰筒。u约约20%从后部进入，从后部进入，掺混降温、到达出口掺混降温、到达出口温度场分布要求。温度场分布要求。l火焰筒设计是燃烧室火焰筒设计是燃烧室的关键部件的关键部件l只有只有30%的气流参与的气流参与燃烧燃烧燃烧过程四、燃烧室特性1、燃烧效率特性、燃烧效率特性影响燃烧效率的因素：影响燃烧效率的因素：余气系数、进气压力余气系数、进气压力进气温度、进气速度进气温度、进气速度相似准则相似准则2、燃烧室熄火特性、燃烧室熄火特性u余气系数余气系数 u贫油熄火边界贫油熄火边界u富油熄火边界富油熄火边界u进气流速进气流速3、总压损失特性、总压损失特性小节u功能及基本性能要求功能及基本性能要求u燃烧室结构形式燃烧室结构形式u主要零组件主要零组件u工作过程工作过程u特性特性