北航-發(fā)動機原理(第2章燃燒室)教材

1、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 燃料與空氣摻混燃燒，將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能。燃料與空氣摻混燃燒，將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能。2、基本性能要求、基本性能要求u點火可靠、燃燒穩(wěn)定點火可靠、燃燒穩(wěn)定u燃燒完全燃燒完全u取決于：取決于：umfamagmgbHqhqhqQQ*2*301001fllqqqqfmfmamamful0 1公斤航空煤油完全燃燒所需理論空氣量公斤航空煤油完全燃燒所需理論空氣量 l0 =14.7kg/su最恰當(dāng)油氣比：最恰當(dāng)油氣比：f0 = 1/ l0 = 0.068u = 1: 最恰當(dāng)油氣比最恰當(dāng)油氣比u 1: 富油狀態(tài)富油狀態(tài) u 1: 貧油狀態(tài)貧油狀態(tài)

2、00lqqlqqmfmamfmau壓力損失小壓力損失小摩擦、擴壓、摻混、加熱熱摩擦、擴壓、摻混、加熱熱阻阻用總壓恢復(fù)系數(shù)描述，用總壓恢復(fù)系數(shù)描述，u出口溫度場要求出口溫度場要求u尺寸小、重量輕、發(fā)熱量大尺寸小、重量輕、發(fā)熱量大u排氣污染少排氣污染少*2*3ppb出口溫度場要求出口溫度場要求徑向：一定分布徑向：一定分布周向：均勻周向：均勻軸向：火焰不能伸出燃燒室軸向：火焰不能伸出燃燒室C進(jìn)口氣流速度大進(jìn)口氣流速度大C體積小體積小C出口溫度受渦輪耐熱強度限制出口溫度受渦輪耐熱強度限制C工作條件變化范圍寬工作條件變化范圍寬u單管燃燒室單管燃燒室u聯(lián)管燃燒室聯(lián)管燃燒室u環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室u由多個單獨

3、燃燒室組成由多個單獨燃燒室組成u之間用聯(lián)焰管相聯(lián)之間用聯(lián)焰管相聯(lián),傳傳焰和均壓作用焰和均壓作用u每個有自己的火焰筒和每個有自己的火焰筒和外套外套u優(yōu)點優(yōu)點:u實驗調(diào)試用氣少實驗調(diào)試用氣少u便于拆換便于拆換u缺點缺點:u迎風(fēng)面大迎風(fēng)面大u出口溫度場不均勻出口溫度場不均勻u重量大重量大u有多個單獨火焰筒，共用有多個單獨火焰筒，共用內(nèi)、外環(huán)形機匣內(nèi)、外環(huán)形機匣u聯(lián)焰管傳播火焰聯(lián)焰管傳播火焰u優(yōu)點：優(yōu)點：u減輕重量和減小迎風(fēng)面減輕重量和減小迎風(fēng)面u單獨火焰筒便于調(diào)試單獨火焰筒便于調(diào)試u拆換方便拆換方便u缺點：缺點：u出口溫度場周向不均勻出口溫度場周向不均勻u由由4個同心的圓筒組個同心的圓筒組成，火焰筒

4、為環(huán)形成，火焰筒為環(huán)形u優(yōu)點：優(yōu)點：u與壓氣機、渦輪的環(huán)與壓氣機、渦輪的環(huán)形通道氣動配合好，形通道氣動配合好，減少流動損失減少流動損失u出口溫度場均勻出口溫度場均勻u重量輕、迎風(fēng)面小重量輕、迎風(fēng)面小u缺點：缺點：u噴油與進(jìn)氣不易配合噴油與進(jìn)氣不易配合u調(diào)試需大型氣源調(diào)試需大型氣源u裝拆維護(hù)較困難裝拆維護(hù)較困難1、氣流擴壓減速、氣流擴壓減速壓氣機出口氣流速度壓氣機出口氣流速度 150m/s 3045m/s 擴壓器擴壓器 擴壓損失擴壓損失2、噴油霧化、噴油霧化為使燃油在非常短的時間為使燃油在非常短的時間內(nèi)與氣流充分摻混，達(dá)到內(nèi)與氣流充分摻混，達(dá)到完全燃燒，靠燃油噴嘴噴完全燃燒，靠燃油噴嘴噴入霧狀燃

5、油，擴大燃料與入霧狀燃油，擴大燃料與周圍氣體的接觸面，加快周圍氣體的接觸面，加快蒸發(fā)、汽化，形成混氣，蒸發(fā)、汽化，形成混氣，以利于完全燃燒。以利于完全燃燒。u航空發(fā)動機燃油噴嘴必須航空發(fā)動機燃油噴嘴必須具備使燃油霧化的功能。具備使燃油霧化的功能。3.點火點火一般利用外電源，使一般利用外電源，使高壓火花塞打火。高壓火花塞打火。一般有兩個點火器。一般有兩個點火器。4、燃燒回流區(qū)的形成、燃燒回流區(qū)的形成與作用與作用u形成：形成： 氣流經(jīng)火焰筒頭部的擾氣流經(jīng)火焰筒頭部的擾流器，形成一股旋轉(zhuǎn)氣流器，形成一股旋轉(zhuǎn)氣流，在火焰筒的中心造流，在火焰筒的中心造成低壓區(qū)，下游一部分成低壓區(qū)，下游一部分氣流逆流補充

6、，形成回氣流逆流補充，形成回流。流。u作用作用u穩(wěn)定的點火源穩(wěn)定的點火源u對燃油破膜、霧化對燃油破膜、霧化、摻混、摻混u分區(qū)：主燃區(qū)、補燃區(qū)、摻混冷卻區(qū)分區(qū)：主燃區(qū)、補燃區(qū)、摻混冷卻區(qū)u分不同部位、不同量進(jìn)氣分不同部位、不同量進(jìn)氣 約約15%的氣流從火焰筒頭部的氣流從火焰筒頭部旋轉(zhuǎn)進(jìn)入，形成回流區(qū)，旋轉(zhuǎn)進(jìn)入，形成回流區(qū)，與油碰撞、摻混、燃燒；與油碰撞、摻混、燃燒；約約20%的氣流從梢后的大孔的氣流從梢后的大孔進(jìn)入，回流，補充燃燒；進(jìn)入，回流，補充燃燒； 在火焰筒頭部中心處形在火焰筒頭部中心處形成主燃區(qū)，按恰當(dāng)油氣成主燃區(qū)，按恰當(dāng)油氣比形成混氣，保證燃燒比形成混氣，保證燃燒穩(wěn)定、充分，燃?xì)鉁囟确€(wěn)定、充分，燃?xì)鉁囟雀哌_(dá)高達(dá)2600K。u摻混冷卻摻混冷卻u約約35%由火焰筒上的由火焰筒上的微細(xì)小孔或縫隙進(jìn)入微細(xì)小孔或縫隙進(jìn)入，在火焰筒壁形成氣，在火焰筒壁形成氣膜，保護(hù)火焰筒。膜，保護(hù)火焰筒。u約約20%從后部進(jìn)入，從后部進(jìn)入，摻混降溫、到達(dá)出口摻混降溫、到達(dá)出口溫度場分布要求。溫度場分布要求。l火焰筒設(shè)計是燃燒室火焰筒設(shè)計是燃燒室的關(guān)鍵部件的關(guān)鍵部件l只有只有30%的氣流參與的氣流參與燃燒燃燒1、燃燒效率特性、燃燒效率特性影響燃燒效率的因素：影響燃燒效率的因素：余氣系數(shù)、進(jìn)氣壓力余氣系數(shù)、進(jìn)氣壓力進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣速度進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣速