《罗罗发动机燃烧室简介.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《罗罗发动机燃烧室简介.ppt（62页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第四章燃烧室第四章燃烧室第一节概第一节概 述述燃烧室：燃烧室：是燃气涡轮发动机的重要部件，其是燃气涡轮发动机的重要部件，其功用是把高压空气与燃油混合燃烧，将化学功用是把高压空气与燃油混合燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气能转变为热能，形成高温高压的燃气。对燃烧室的基本要求对燃烧室的基本要求点火可靠，余气系数控制在一定范围点火可靠，余气系数控制在一定范围燃烧稳定燃烧稳定燃烧完全，用燃烧效率表示燃烧完全，用燃烧效率表示总压损失小，用总压恢复系数表示总压损失小，用总压恢复系数表示尺寸小尺寸小出口温度分布满足要求出口温度分布满足要求排气污染小排气污染小 一、点火可靠一、点火可靠点火可靠：在一
2、定的外界条件下能保证可靠点火点火可靠：在一定的外界条件下能保证可靠点火,即能在地面和空中可靠的点火。即能在地面和空中可靠的点火。影响点火可靠性的主要因素：燃油与空气的比例影响点火可靠性的主要因素：燃油与空气的比例（油气比、余气系数、当量比）（油气比、余气系数、当量比）1、油气比、油气比燃烧室燃油流量燃烧室燃油流量/燃烧室空气流量燃烧室空气流量 2、余气系数、余气系数进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的理论空气量之比。燃烧所需要的理论空气量之比。进入燃烧室的空气流量 进入燃烧室的燃油流量理论空气量理论空气量 理论空气量是一公斤燃
3、油完全燃烧所需要的最少空气量。对于航空煤油,理论空气量为:14.7公斤空气公斤燃油余气系数的物理意义余气系数的物理意义表示贫油和富油的程度表示贫油和富油的程度时为富油时为富油;时为贫油时为贫油;航空发动机的余气系数一般为航空发动机的余气系数一般为3.54.5 3.当量比定义：完全燃烧一公斤空气所需的燃油质量余气系数与当量比互为倒数：二、燃烧要稳定二、燃烧要稳定要求燃烧室在点燃以后要求燃烧室在点燃以后,必须在规定的全部飞必须在规定的全部飞行高度和速度范围内都能保证稳定燃烧而不被行高度和速度范围内都能保证稳定燃烧而不被吹熄吹熄 稳定燃烧的条件稳定燃烧的条件:气流速度火焰传播速度气流速度火焰传播速度
4、.燃烧稳定特性：在一定的进气条件燃烧稳定特性：在一定的进气条件下下,用能稳定燃用能稳定燃烧的贫油、富油极限之间的余气系数范围来表示烧的贫油、富油极限之间的余气系数范围来表示,此范围此范围越宽越宽,表示燃烧稳定性越好表示燃烧稳定性越好 三、燃烧完全三、燃烧完全用燃烧效率和燃烧完全系数来表示。用燃烧效率和燃烧完全系数来表示。燃烧效率：一公斤燃油燃烧后实际放出的热燃烧效率：一公斤燃油燃烧后实际放出的热量与燃油的热值之比量与燃油的热值之比。（0.950.98）四、出口温度分布要满足要求四、出口温度分布要满足要求除点火过程外除点火过程外,火焰不得伸出燃烧室火焰不得伸出燃烧室出口温度场均匀，在出口环腔内最
5、高温度与平均温出口温度场均匀，在出口环腔内最高温度与平均温度之差不得超过度之差不得超过100120在径向上：在径向上：靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些一些,而在距叶尖大约三分之一处温度最高而在距叶尖大约三分之一处温度最高 五、总压损失小五、总压损失小燃烧室的总压恢复系数燃烧室的总压恢复系数:燃烧室出口总压燃烧室出口总压/燃烧室进口燃烧室进口总压（总压（0.94）扩压产生的流阻损失扩压产生的流阻损失空气从小孔空气从小孔,缝隙流入燃烧室时的摩擦损失缝隙流入燃烧室时的摩擦损失冷热气流掺混造成的损失冷热气流掺混造成的损失加热加热(燃烧燃烧)造成的热阻损失造成的热
6、阻损失六、燃烧室的尺寸要小六、燃烧室的尺寸要小长度减小长度减小,重量减轻重量减轻,压气机和涡轮间距离减小压气机和涡轮间距离减小,机匣机匣和转子的重量减小。和转子的重量减小。直径减小，迎风面积减小直径减小，迎风面积减小容热强度容热强度 在单位压力和单位燃烧室容积中在单位压力和单位燃烧室容积中,一个小时之内一个小时之内,进进入燃烧室的燃油燃烧实际所释放出的热量入燃烧室的燃油燃烧实际所释放出的热量（12002000kj/m3 h Pa）容热强度大，表示燃烧室的尺寸小；容热强度大，表示燃烧室的尺寸小；容热强度小，表示燃烧室的尺寸大。容热强度小，表示燃烧室的尺寸大。七、燃烧产物对大气的污染要小七、燃烧产
7、物对大气的污染要小燃烧室排放的污染物燃烧室排放的污染物,除了因燃油中含硫而生除了因燃油中含硫而生成成的的SO2外外,通常还有通常还有CO、HC、NO2、NO、烟等烟等 污染物的含量随发动机的工作状态而变化污染物的含量随发动机的工作状态而变化,其其规律如下图所示规律如下图所示 八、寿命长八、寿命长在航空发动机在航空发动机中中,燃烧室在高温情况下工作燃烧室在高温情况下工作,条件十分恶劣条件十分恶劣,往往需要经常检修或更换零件往往需要经常检修或更换零件,合理地组织燃烧和冷却合理地组织燃烧和冷却,或采用高性能耐热材或采用高性能耐热材料料等等,以提高燃烧室的寿命以提高燃烧室的寿命 燃烧室的工作特点燃烧室
8、工作的基本情形燃烧室工作的基本情形燃烧室内气体参数变化情形（P82图4-3）扩压器 旋流器 喷嘴火焰筒火焰筒外外 套套燃烧室的工作特点燃烧室的工作特点燃烧气流的速度高燃烧气流的速度高出口温度受涡轮叶片材料强度限制出口温度受涡轮叶片材料强度限制 第二节第二节 燃烧室的分类和组件燃烧室的分类和组件一、燃烧室的分类分类：管形（筒形）燃烧室 环管形燃烧室 环形燃烧室组成：燃烧室头部，外套，火焰筒，喷嘴组成：燃烧室头部，外套，火焰筒，喷嘴优点：维护、检查和更换比较方便优点：维护、检查和更换比较方便缺点：环行截面积利用率低，总压损失大，起动性能差，缺点：环行截面积利用率低，总压损失大，起动性能差，重量大。
9、重量大。管形燃烧室管形燃烧室优点：迎风面积小；出口燃气温度、压力比较均匀；安排优点：迎风面积小；出口燃气温度、压力比较均匀；安排合理，检修容易。合理，检修容易。缺点：重量大，高空起动性能差。缺点：重量大，高空起动性能差。应用：用于轴流式压气机的发动机上应用：用于轴流式压气机的发动机上环管形燃烧室环管形燃烧室环形燃烧室环形燃烧室优点：迎风面积小，重量轻，起动性能好，出口燃气优点：迎风面积小，重量轻，起动性能好，出口燃气压力、温度分布均匀。压力、温度分布均匀。缺点：不便更换和检查，试验时需要大量的空气。缺点：不便更换和检查，试验时需要大量的空气。应用：广泛用于新型发动机。应用：广泛用于新型发动机。
10、由四个同心圆筒组成由四个同心圆筒组成最内、最外的两个圆筒为最内、最外的两个圆筒为燃烧室的内、外壳体燃烧室的内、外壳体中间两个圆筒为火焰筒中间两个圆筒为火焰筒在火焰筒的头部装有一圈在火焰筒的头部装有一圈旋流器和喷油嘴旋流器和喷油嘴机匣（外套）机匣（外套）扩压器扩压器 火焰筒火焰筒 喷油嘴喷油嘴:雾化雾化 点火装置点火装置旋流器旋流器:回流区回流区 连焰管连焰管:传焰传焰,均压均压二、燃烧室组件机匣 形成二股气流的通道；承力。扩压器 减速，便于燃烧稳定；将空气分流成一股气流和二股气流。火焰筒：包括火焰筒筒体和旋流器旋流器的作用：形成回流区，保证稳定燃烧火焰筒筒体的作用和工作环境点火器 直接点火器
11、间接点火器喷嘴：将燃油雾化，加速燃油与空气的掺混喷嘴：将燃油雾化，加速燃油与空气的掺混（1）离心喷嘴）离心喷嘴单油路喷嘴、双油路喷嘴单油路喷嘴、双油路喷嘴优点：工作可靠，结构坚固，易于调试优点：工作可靠，结构坚固，易于调试缺点：供油压力高，存在富油区，有污染缺点：供油压力高，存在富油区，有污染（2）气动喷嘴）气动喷嘴优点：混合均匀，避免富油区，供油压力小，工作范围宽。优点：混合均匀，避免富油区，供油压力小，工作范围宽。缺点：起动时雾化不良缺点：起动时雾化不良（3）蒸发管式喷嘴）蒸发管式喷嘴第三节第三节 燃烧室的稳定燃烧燃烧室的稳定燃烧(*)燃烧室燃烧时出现的问题：燃烧室燃烧时出现的问题：余气系
12、数余气系数气流流速和火焰传播速度气流流速和火焰传播速度稳定燃烧的条件稳定燃烧的条件燃烧时的气流速度等于火焰的传播速度燃烧时的气流速度等于火焰的传播速度 为了稳定燃烧，所以必须想法：为了稳定燃烧，所以必须想法：降低空气的流速降低空气的流速提高火焰的传播速度提高火焰的传播速度以保证能达到稳定燃烧的条件。以保证能达到稳定燃烧的条件。一、降低燃烧室内局部区域气流速度扩压器扩压器：将气流速度从将气流速度从100m/s降到降到40m/s旋流器旋流器：旋旋流流器器是是由由若若干干旋旋流流片片按按一一定定角角度度沿沿周周向向排排列列成成的的。当当空空气气流流过过旋旋流流器器时时,由由轴轴向向运运动动变变成成旋
13、旋转转运运动动,气气流流被被惯惯性性离离心心力力甩甩向向四四周周,使使燃燃烧烧室室中中心心部部分分空空气气稀稀薄薄,形形成成一一个个低低压压区区,于于是是火火焰焰筒筒四四周周的的空空气气及及后后部部一一部部分分高高温温燃燃气气便便向向火火焰焰筒筒中中心心的的低低压压区区倒倒流流,形形成成回回流流,在在燃燃烧烧室室中中,有有回回流流的的地地方方叫叫做做回回流流区区。使使火火焰焰筒筒内内同同一一个个截截面面上上的的气气流流速速度度不不相相等等,于于是是在在回回流流区区形形成成稳稳定的点火源，定的点火源，保证稳定燃烧。保证稳定燃烧。旋流器降低气流轴向速度形成低压区锥形火焰稳定器P89图4-14分股进
14、气促使燃料迅速汽化组成余气系数合适的混合气二、提高火焰传播速度分股进气分股进气第一股由燃烧室的头部经过旋流器进入第一股由燃烧室的头部经过旋流器进入,这股空气占总这股空气占总进气量进气量的的25左右左右,其功用是与燃油混合其功用是与燃油混合,组成余气系组成余气系数稍小于数稍小于1的混合的混合气气,进行燃烧。进行燃烧。第二股由火焰筒侧壁上开的小孔及缝隙进入燃烧室第二股由火焰筒侧壁上开的小孔及缝隙进入燃烧室,这这股空气占总进气量的股空气占总进气量的75左右左右,其功用是其功用是:降低空气的流降低空气的流速速;进行补充燃烧进行补充燃烧;与燃气进行掺混与燃气进行掺混,降低燃气的温度降低燃气的温度,控制燃
15、烧室出口处的温度分布控制燃烧室出口处的温度分布,以满足涡轮对温度的要以满足涡轮对温度的要求求;冷却火焰筒的外壁冷却火焰筒的外壁,同时冷的空气在火焰筒的内壁形同时冷的空气在火焰筒的内壁形成一个气膜成一个气膜,将高温燃气与火焰筒的内壁分开而不直接将高温燃气与火焰筒的内壁分开而不直接接触接触,来冷却保护火焰筒。来冷却保护火焰筒。分股进气（P89图4-15）促使燃料迅速汽化 油、气混合的两个阶段：雾化：雾化：燃油被撕碎成微小的油珠；汽化：汽化：油珠汽化。油滴直径越小油滴直径越小,说明燃油雾化的质量越高说明燃油雾化的质量越高燃料汽化速度越快，火焰传播速度越快。燃料汽化速度越快，火焰传播速度越快。在回流区
16、边界区域组成余气系数合适的混合气三、稳定点火源形成 推油门时，点火源在离原O T线较远的地方形成 如果余气系数变化过大，将会熄火。第四节第四节 燃烧室的常见故障及预防措施燃烧室的常见故障及预防措施常见故障：局部过热和熄火常见故障：局部过热和熄火燃烧室采用耐热材料、耐高温涂层，以及内燃烧室采用耐热材料、耐高温涂层，以及内 壁的冷却气膜，壁的冷却气膜，承受高温燃气。承受高温燃气。常见故障：局部过热和熄火常见故障：局部过热和熄火一、燃烧室的局部过热及预防措施局部过热所引发的问题出现局部过热的原因燃料浓度分布不均匀喷射角过大油锥偏斜雾化不良出现局部过热的原因空气的正常流动遭到破坏火焰筒变形火焰筒安装偏
17、斜喷油量过大推油门过猛装错喷嘴预防措施 使用符合技术规格的喷嘴；正确拆装燃烧室。二、燃烧室熄火熄火的现象和根本原因现象：飞机抖动，发出不正常的声音，转速和排气温度突然下降，油门操纵失灵，飞机失去推力，飞行速度不断减小。根本原因：混合余气系数超出稳定燃烧范围影响稳定燃烧范围的因素因素：燃烧室进口气流速度，混合气的初温、初压燃烧室进口气流速度火焰稳定特性（p93图4-20）混合气的初温、初压升高，火焰传播速度增大，稳定燃烧范围增大。燃烧室在什么条件下容易熄火燃烧室在什么条件下容易熄火飞行高度变化时的情形飞行高度变化时的情形飞行高度增加，稳定燃烧范围变窄（飞行高度增加，稳定燃烧范围变窄（P94图图4-21）原因：原因：混气初温、初压变小；混气初温、初压变小；流量减小。流量减小。飞行速度降低的情形飞行速度降低的情形飞行速度降低，稳定燃烧范围减小飞行速度降低，稳定燃烧范围减小原因：原因：燃烧室进口速度基本不变；燃烧室进口速度基本不变；冲压比减小导致混气的初温、初压降低冲压比减小导致混气的初温、初压降低空气流量下降空气流量下降发动机转速变化的情形发动机转速变化的情形 发动机转速增大，稳定燃烧范围增大（发动机转速增大，稳定燃烧范围增大（P95图图4-22）原因：原因：冲压比增大导致混气的初温、初压上升冲压比增大导致混气的初温、初压上升流量增大流量增大防止空中熄火的措施（P95）