燃?xì)廨啓C(jī)13儲(chǔ)運(yùn)

1、第五章 燃燒室1燃燒室的作用把壓氣機(jī)送來的高壓空氣同燃料很好地混合和燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，并送入透平渦輪中作功。25-1 燃燒室的工作簡圖及其要求主要由五部分組成：外殼1、火焰管2、旋流器3、噴油嘴4、混合器5。3簡單工作原理壓縮空氣和燃料分別輸入燃燒室。高壓空氣經(jīng)導(dǎo)管引入燃燒室分成兩股： 一股空氣經(jīng)旋流器3進(jìn)入火焰管，這是燃料燃燒所必需的助燃空氣，稱為一次空氣； 一股空氣則進(jìn)入火焰管2與燃燒室外殼1間的環(huán)形空間，這部分主要是冷卻用的空氣，稱為二次空氣。燃油經(jīng)噴油嘴4噴入火焰管內(nèi)，形成霧狀與一次空氣混合。外源點(diǎn)火后近似等壓燃燒，生成高溫高壓的燃燒產(chǎn)物。最關(guān)鍵部分：長期高溫下工作，必須進(jìn)行冷

2、卻火焰管4二次空氣的作用大部分用來冷卻火焰管外壁和燃燒室外殼，一部分冷卻火焰管內(nèi)壁；一部分經(jīng)混合器5進(jìn)入混合區(qū)與燃?xì)饣旌蠐嚼?，把溫度降低到給定的燃?xì)鉁囟?；補(bǔ)燃作用。85%70%15%30%5結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。燃燒過程復(fù)雜： 氣體流動(dòng)三元紊流+化學(xué)反應(yīng)； 傳熱、傳質(zhì)過程導(dǎo)熱、對流換熱、輻射換熱； 化學(xué)反應(yīng)碳?xì)淙剂系娜紵龣C(jī)理。6對燃燒室的要求判斷燃燒室性能的好壞，主要是看它能否可靠地、經(jīng)濟(jì)地提供合格的高溫燃?xì)狻?燃燒要完全要求絕大多數(shù)進(jìn)入燃燒室的燃料，能夠在燃燒室內(nèi)燃燒掉，不發(fā)生嚴(yán)重的積炭和冒煙現(xiàn)象。7燃燒效率特性燃燒效率-衡量燃燒的完善程度Qi 燃燒室的各項(xiàng)熱損失： （1）化學(xué)不完全燃燒 （2）機(jī)械

3、不完全燃燒 （3）散熱損失冒黑煙、積炭、結(jié)焦等B過量空氣系數(shù)4.0CO、H2、CH4等82燃燒穩(wěn)定 要求燃燒室在燃?xì)廨啓C(jī)的一切工況下均能穩(wěn)定燃燒，不發(fā)生滅火現(xiàn)象以及強(qiáng)烈的火焰脈動(dòng)現(xiàn)象。 保證（1）火焰不被高速氣流吹滅(火焰穩(wěn)定器)； （2）不發(fā)生熄火。 熄火極限指一定的油氣比范圍（fmin fmax） 其差值越大，穩(wěn)定性越好。 一般 油氣比 f = 1/40 1/330 過量空氣系數(shù) =2.7322.5富油熄火貧油熄火93.整體尺寸要小、結(jié)構(gòu)要緊湊 要求容積熱強(qiáng)度越大越好。 固定式: QV = 30200 W/(m.N) 移動(dòng)式: QV =100300 W/(m.N)4.壓力損失要小要求燃燒室

4、內(nèi)的粘性摩擦、渦流阻力以及熱阻力等越小越好。一般燃燒室總壓保持系數(shù)：B=0.92 0.98壓力損失增加1%，整機(jī)效率下降2%。105燃燒室出口溫度場要均勻 要求使燃?xì)鉁囟却笮〖胺植季鶆?，避免葉片受熱不均勻而變形、甚至被燒壞。整個(gè)燃燒室不同部位溫度相差不大于50C；存在多個(gè)燃燒室時(shí),平均溫差不超過1520C。6.起動(dòng)、點(diǎn)火性能要好7.排氣污染少8.壽命長運(yùn)輸式燃機(jī)：300010000小時(shí)航空：3001000小時(shí)船用：400010000小時(shí)固定式燃機(jī)：大于20000小時(shí)11上述各項(xiàng)要求往往又存在矛盾，很難同時(shí)滿足。一般基本要求：燃燒完全、燃燒過程穩(wěn)定、足夠的使用壽命以及外形尺寸小等。125-2 燃

5、燒室類型與基本結(jié)構(gòu)分類： 圓管型、分管型、環(huán)形和環(huán)管型 逆流式和順流式基本結(jié)構(gòu)： 一次空氣的配氣結(jié)構(gòu)、火焰管壁的冷卻結(jié)構(gòu)、 燃?xì)饣旌蠙C(jī)構(gòu)、燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)、點(diǎn)火機(jī)構(gòu)等。按總體結(jié)構(gòu)：按氣流流動(dòng)：131、圓筒型 具有圓筒形的外殼和火焰管； 多采用逆流式結(jié)構(gòu)（緊湊）；可按1-2個(gè)； 可直立或橫臥于燃機(jī)上方，或直立于燃機(jī)側(cè)面。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、便于維修、使用壽命缺點(diǎn)：空間利用率差、容積熱強(qiáng)度較低； 調(diào)試時(shí)所需風(fēng)源較大。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于小功率燃機(jī)及部分中等功率燃機(jī)。14圓筒型152、分管型一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)中設(shè)置若干分開的小燃燒室，通常8-12個(gè)，圍繞燃機(jī)軸線均勻布置，各燃燒室之間由聯(lián)焰管聯(lián)接。每個(gè)燃燒室有單獨(dú)的外

6、殼、火焰管、噴油嘴，但僅有2個(gè)點(diǎn)火器，其它則靠聯(lián)焰管點(diǎn)燃。1234516分管型優(yōu)點(diǎn)：尺寸較小，易組織燃燒；易調(diào)試、易拆卸。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，較笨重；需冷卻的火焰管表面較多；啟動(dòng)點(diǎn)火較慢；周向溫度不均勻度大；壓力損失大。應(yīng)用：大功率工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)；已較少應(yīng)用。549混合區(qū)混合器14173、環(huán)形燃燒室在燃燒室內(nèi)殼、外殼體所形成的環(huán)形空腔內(nèi)，安裝一個(gè)由內(nèi)、外環(huán)構(gòu)成的火焰管。在環(huán)形火焰管頭部沿周向均勻布置若干噴嘴和旋流器（1220個(gè)）。優(yōu)點(diǎn)： 空間利用率高，尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊； 需冷卻保護(hù)的火焰管面積較少，比容積熱強(qiáng)度高； 可獲最佳的流路配合，壓力損失?。?啟動(dòng)點(diǎn)火性能好。18環(huán)形燃燒室缺點(diǎn)： 調(diào)試時(shí)耗氣

7、量大； 油氣匹配難、組織燃燒難； 出口溫度場的穩(wěn)定性差； 高溫下火焰管易變形；難拆卸。應(yīng)用： 廣泛應(yīng)用于航空燃機(jī)中。194、環(huán)管型在燃燒室內(nèi)、外殼體所形成的環(huán)形腔內(nèi)，沿周向均勻布置若干管形火焰管（8-12個(gè)），以點(diǎn)火傳焰用的聯(lián)焰管連接。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均介于分管型與環(huán)形兩燃燒室之間。優(yōu)點(diǎn)：尺寸較?。灰捉M織燃燒；易調(diào)試。缺點(diǎn)：氣體流動(dòng)比較復(fù)雜，擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)困難； 存在傳焰問題，啟動(dòng)點(diǎn)火性能較差。應(yīng)用：航空型燃機(jī)(順流式)；工業(yè)型燃機(jī)(逆流式)。20火焰穩(wěn)定器（旋流器）改善氣流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定高速氣流中的火焰，使燃燒工況得到改善的裝置。主要作用：在火焰管的前部造成一個(gè)特殊形態(tài)的速度場，以便強(qiáng)化燃料和空氣的混

8、合作用，并為燃燒火焰的穩(wěn)定提供條件。工作過程： 具體見教材 P120-122（自學(xué)）。高速氣流中的低速區(qū)215-3 燃燒室的工作過程特點(diǎn)：一、進(jìn)入燃燒室的空氣量比理論空氣量多得多。 總=3.7 12二、氣流速度高，燃料停留時(shí)間很短。 一般2640 m/s，航空70m/s以上主要過程：（1）燃料的霧化；（2）燃料與空氣的混合；（3）著火、穩(wěn)焰與燃燒；（4）高溫燃?xì)馀c二次空氣的混合摻冷。22第六章 燃?xì)廨啓C(jī)的變工況單軸燃?xì)廨啓C(jī)的變工況特性環(huán)境條件對燃?xì)廨啓C(jī)性能的影響236-1 概述燃?xì)廨啓C(jī)的變工況研究目的基本要求及性能指標(biāo)不同的軸系方案24一、燃?xì)廨啓C(jī)的變工況整臺(tái)機(jī)組偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)下工作的各種工況

9、(1)穩(wěn)定的非設(shè)計(jì)工況如部分負(fù)荷或環(huán)境條件改變時(shí)引起的變工況； (2)不穩(wěn)定的過渡工況如啟動(dòng)、加速等引起的變工況。 非常復(fù)雜（三大件+負(fù)荷）25二、研究目的分析燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組各部分相互聯(lián)系、相互制約的變化規(guī)律，從而掌握燃?xì)廨啓C(jī)的變工況過程及其特性。（1）為設(shè)計(jì)新機(jī)組提供選擇方案的依據(jù)（2）為用戶提供變工況性能曲線。26三、基本要求及性能指標(biāo)基本要求: 保證在各種負(fù)荷下機(jī)組能夠經(jīng)濟(jì)地、可靠地運(yùn)行，同時(shí)有較強(qiáng)的適應(yīng)外界負(fù)荷變化的能力。性能指標(biāo): 1經(jīng)濟(jì)性 機(jī)組的效率或耗油率不因功率下降而極度惡化； 機(jī)組的負(fù)荷特性曲線變化得平坦些。272穩(wěn)定性 在各種負(fù)荷下，壓氣機(jī)不喘振、渦輪不超溫、燃燒室不熄火；機(jī)

10、組能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。3加載性 機(jī)組功率能及時(shí)適應(yīng)外界負(fù)荷變化的需要。滿負(fù)荷、部分負(fù)荷、低速、啟動(dòng)等28四、負(fù)荷特性負(fù)荷功率Ne隨負(fù)荷轉(zhuǎn)速n變化的關(guān)系 Ne = f (n)1、恒速負(fù)荷特性負(fù)荷功率Ne變化與負(fù)荷轉(zhuǎn)速n無關(guān)即 n=const Ne = f (n)是一條垂直線 nNe例子：恒頻交流電機(jī)292、螺旋槳型負(fù)荷特性負(fù)荷功率Ne與其轉(zhuǎn)速n的三次方呈正比即 Ne = c n3 （c為比例系數(shù)） 變速負(fù)荷 nNe例子： 固定螺距螺旋槳(輪船) 葉輪機(jī)械（泵、風(fēng)機(jī)等） Ne = c n3303、調(diào)速負(fù)荷特性負(fù)荷功率Ne與轉(zhuǎn)速n在一定范圍內(nèi)任意配合，用來帶動(dòng)變速負(fù)荷。變頻調(diào)速負(fù)荷 nNe例子：變螺距

11、螺旋槳負(fù)荷或機(jī)車燃?xì)廨啓C(jī) 314、機(jī)械牽引負(fù)荷特性用機(jī)械方式（如聯(lián)軸器、齒輪等）傳動(dòng)各種車輛。在啟動(dòng)時(shí)有最大扭矩，即 n=0， Me=Memax 當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，扭矩減?。划?dāng)n=nmax， Me=Memin。 負(fù)荷功率：NeMenNe隨n增加而增大。 nNe32五、燃?xì)廨啓C(jī)的軸系方案1單軸方案（C-T-L）壓氣機(jī)、渦輪及負(fù)荷共用一根軸。宜用于恒速負(fù)荷。具體的組合方式332雙軸方案2.1 分軸方案 壓氣機(jī)與高壓渦輪共軸(C-HT)和燃燒室一起組成燃?xì)獍l(fā)生器；低壓渦輪與負(fù)荷共軸(LT-L)。宜用于變速負(fù)荷。34 2.2 平行雙軸方案高壓壓氣機(jī)由高壓渦輪帶動(dòng)（HC-HT）；低壓壓氣機(jī)由低壓渦輪帶動(dòng)（L

12、C-LT）。負(fù)荷的帶動(dòng)有兩種形式：HT-L或LT-L以高壓軸帶動(dòng)負(fù)荷HC-HT-L宜用于恒速負(fù)荷。35以低壓軸帶動(dòng)負(fù)荷LC-LT-L，宜用于變速負(fù)荷。363三軸方案3.1 低壓渦輪帶動(dòng)負(fù)荷 高壓壓氣機(jī)由高壓渦輪帶動(dòng)（HC-HT）；低壓壓氣機(jī)由中壓渦輪帶動(dòng)（LC-MT）?？捎糜谧兯儇?fù)荷。LT-L373.2 中壓渦輪帶動(dòng)負(fù)荷 （MT-L）高壓壓氣機(jī)由高壓渦輪帶動(dòng)（HC-HT）；低壓壓氣機(jī)由低壓渦輪帶動(dòng)（LC-LT）。宜用于常在部分負(fù)荷下工作的高效機(jī)組。 MT-L386-2 單軸燃?xì)廨啓C(jī)變工況特性一、燃機(jī)平衡運(yùn)行條件機(jī)組在不同負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，各部件的參數(shù)（流量、轉(zhuǎn)速、壓比、功率）應(yīng)滿足的相互配合的條件。分析討論燃?xì)廨啓C(jī)變工況的基礎(chǔ)： 各部件的特性和平衡運(yùn)行條件39 1、轉(zhuǎn)速平衡每根軸上的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同。 單軸機(jī)組：nC=nT=n 分軸機(jī)組：nC=nHT nLT=n 2、壓比平衡 T*= C*壓氣機(jī)壓比渦輪膨脹比總壓保持系數(shù)=CBT平行雙軸機(jī)組40 3、功率平衡機(jī)械聯(lián)系的各部件的驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)等于總的阻力矩（包括壓氣機(jī)耗功），即每根軸上