燃气涡轮发动机原理与结构 燃烧室的基本工作要求 1-ppt-燃烧室基本要求.pptx

燃烧的要求 一 总压的要求 二 燃烧室出口温度的要求 三 燃烧室设计的要求 四 环境的要求 五 PART 燃烧的要求 一 点火可靠性 定义：点火可靠就是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。其主要取决于：飞行条件、油气比和点火装置的工作。 飞行条件：燃烧室点火可靠性以飞行高度和飞行速度衡量 点火高度：发动机在空中熄火后能重新可靠点火的高度 ； 点火速度：发动机在空中熄火后能重新可靠点火的速度 。 燃油与空气的混合比例，是影响点火可靠性的主要因素，用油气比f和余气系数α表征。 油气比： 进入燃烧室的燃油的流量qm,f与进入燃烧室的空气流量qm,a的比值。 余气系数：进入燃烧室的空气流量qm,a与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的最少的理论空气量之比 。 余气系数α的说明： α＜１时为富油，α＞１时为贫油； 航空发动机的余气系数一般为3.5－4.5； 为了保证对燃烧最有利，燃烧区和点火区的余气系数总是接近于1（略富油）。 燃烧稳定性 定义：燃烧稳定性是指在宽广的工作范围内平稳燃烧和火焰保持的能力 要求：燃烧室在点燃以后, 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吹熄。 稳定燃烧的条件： 燃烧时的气流速度等于火焰的传播速度； 余气系数在燃烧极限范围内，且与气流的传播速度相对应。 燃烧完全度 定义：实际燃烧过程中，有一部分来不及燃烧就随着燃气流出燃烧室，衡量燃烧完全的程度，常用燃烧效率和燃烧完全系数来表示。 (1) 燃烧效率Ƞb 一公斤燃油燃烧后工质实际吸收的热量q1与一公斤燃油燃烧理论上释放出的热量q0之比。 燃烧效率Ƞb一般在98－99％的范围内。 (2) 燃烧完全系数 燃油燃烧释放的实际热量Q1与完全燃烧时理论上释放出热量Q0之比。 PART 总压的要求 二 导致总压（流动）损失的因素： 扩压产生的流阻损失； 空气从小孔，缝隙流入燃烧室时的摩擦损失； 冷热气流掺混造成的损失； 加热(燃烧)造成的热阻损失。 总压损失的影响： 燃气在涡轮和喷管内膨胀作功的能力减小； 影响了发动机的推力和经济性。 通常用总压恢复系数σb来衡量燃烧室中的总压损失： 对于燃气涡轮喷气发动机, 燃烧室的总压恢复系数一般在0.94左右。 PART 燃烧室出口温度的要求 三 燃烧室出口温度场分布的要求 目的：保证涡轮转子叶片能安全可靠地工作 对燃烧室出口温度分布有两个方面的要求: 在燃烧室出口环形通道上温度分布要尽可能均匀，出口环截面上的最高温度与其平均温度之差不得超过100－120℃ ； 在径向上，靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些, 而在距叶尖大约三分之一处温度最高 。 燃烧室出口温度的分布： 叶根部分：离心力的作用使叶片及涡轮盘榫头连接部位应力很大, 温度过高将严重影响它们的强度； 叶尖部分：由于叶片很薄, 散热条件差, 容易被烧坏, 温度过高也使叶尖处的刚度和强度变弱。 PART 燃烧室设计的要求 四 1. 燃烧室设计要求其结构尺寸要小： 燃烧室尺寸小意味着在单位燃烧室空间中, 单位时间内, 可以烧掉更多的燃油。 容热强度Qvb来衡量燃烧室容积利用的程度。 容热强度：在单位压力和单位燃烧室容积中, 一个小时之内, 进入燃烧室的燃油燃烧实际所释放出的热量。 容热强度是一个反映燃烧室结构紧凑性的特性指标。 2. 燃烧室设计要求腔体内能够合理的组织燃烧，避免局部高温； 3. 有合理的冷却气流通道，可承受更高的温度； 4. 材料选择是耐高温材料，可承受更高的温度。 其中，2、3、4都是为了提高燃烧室的使用寿命。 PART 环境的要求 五 燃烧室排放的污染物： 燃油中含硫而生成SO2； 不完全燃烧导致CO和碳烟； 局部高温导致NO 、N O2等。 污染物的含量随发动机的工作状态而变化 。