第三章燃烧室与燃烧.

第三章燃气轮机3.1概述（1）燃烧室功用及重要性1.保证燃机在各种工况下，将燃料化学能转换为热能，加热压气机压缩的空气，用于涡轮膨胀做功。

2.燃烧室是燃机的主要部件之一，燃机的性能、可靠性、寿命皆与它有密切关系。

（2）燃烧室的工作条件①燃烧室在高温、大负荷下工作②燃烧室在变工况下工作③燃烧室在具有腐蚀性的环境下工作④燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程⑤燃烧室中的燃烧在高速气流及贫油混合气情况下进行（“空气分股”、“减速扩压”、“反向回流”）（3）燃烧室的设计要求①不同工况下，燃烧室工作应稳定②燃烧要安全③燃烧室具有最小的流体阻力④燃烧室出口温度场应能满足涡轮的要求⑤在任何使用条件下，燃烧室都应该迅速、可靠地启动点火，且联焰性好⑥工作寿命长⑦燃烧室的尺寸和质量要小⑧排气污染应能满足国家标准要求⑨检视、装拆和维修应当方便3.2三种基本类型燃烧室的结构概述（1）分管燃烧室1.结构特点管形火焰筒的外围包有一个单独的壳体，构成一个分管，沿燃气轮机周围6-16个这样的分管，各分管用传焰管连通，以传播火焰和均衡压力。

2.优点：①装拆、维修、检修方便②因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近实际情况3.缺点：①装拆、维修、检修方便②因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近实际情况（2）环管燃烧室1 .结构特点：若干个火焰筒均匀排列安装在同一个壳体内，相邻火焰燃烧区之间用传焰管连通。

2.优点：①适合与轴流式压气机配合，布局紧凑、尺寸小、刚性小；②气流转弯小，流体阻力小，热散失亦小；③调试比较容易，加工制造的工作量比分管小。

3.缺点：①燃烧室出口温度场沿周向不够均匀；②燃烧室的流体损失较大；③耗费的材料、工时较多；④质量较重。

（3）环形燃烧室1.结构特点：内、外壳体与环管燃烧室类似，但火焰筒却有很大差别。

在内外壳体之间的环形腔中，布置了一个呈环形的火焰筒，即火焰筒内外壁构成环形主燃区。

分隔式
涡流室 复杂
空间雾化 为主
预燃室 复杂
空间雾化
压缩涡流
要求较低 轴针式 10～15 大 难 16～20 低 <5000 <100
燃烧涡流
要求低 轴针式 8～13
最大 最难 18～22
低 <3500 160～200
要求高 多孔6～12
20～40 小
容易 12～15
高 <1500 >200
半开式
一般 空间雾化 为主（进气
涡流） 进气涡流
较强 要求较高 多孔4～6 18～25
较小 较易
16～18
高 <4000 <150
球形 一般
油膜蒸发
进气涡流 最强 一般
单孔或双孔 17～19 较小 难 17～19 较低 <2500 90～130
室壁面上，靠强烈的进气涡流将燃油在燃烧室壁面上摊布成
一层很薄的油膜，油膜受热逐层蒸发并与空气混合。
优点:燃烧柔和、无烟。
但是对空气涡流要求较高，适用于半开式(或球形)燃烧
室的小型高速柴油机。
2
二、影响混合气形成的因素
燃油 雾化质量
影响可燃混合 气形成的因素
燃烧室内空气 涡动情况
压缩终点 气缸热状态
优点：工作柔和，燃烧噪声
小，排烟少，过量空气系数
小，对燃油品质适应性强。
缺点：起动性能差（燃油雾
化差），变负荷性能差，高
低速运转性能差别大，在大
缸径上应用困难。
仅限于某些小型高速柴油机。
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4、涡流室式燃烧室（主、副燃烧室）
燃油全部喷入副燃烧室， 空气沿通道进入副燃烧室， 形成可燃混合气并燃烧。

第三章 燃烧室
燃烧室的设计应满足以下主要要求: 燃烧室的设计应满足以下主要要求: (1)在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下,起动点火迅速可靠. 在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下, 在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下 起动点火迅速可靠. (2)在飞行包线内,在发动机一切正常工作状态下,燃烧室应保证混 在飞行包线内, 在飞行包线内 在发动机一切正常工作状态下, 合气稳定地燃烧,具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数. 合气稳定地燃烧,具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数. (3)保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧,燃气的火舌要短, 保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧, 保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧 燃气的火舌要短, 特别是不能有余焰流出燃烧室.还应减少排气污染物的产生. 特别是不能有余焰流出燃烧室.还应减少排气污染物的产生. (4)出口的燃气温度场沿圆周要均匀.沿叶高应保证按涡轮要求的规 出口的燃气温度场沿圆周要均匀. 出口的燃气温度场沿圆周要均匀 律分布. 律分布. (5)燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性,以及良好 燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性, 燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性 的冷却和可靠的热补偿,减小热应力. 的冷却和可靠的热补偿,减小热应力. (6)燃烧室的外廓尺寸要小,轴向尺寸要短,重量要轻,具有高的容 燃烧室的外廓尺寸要小, 燃烧室的外廓尺寸要小 轴向尺寸要短,重量要轻, 热强度.燃烧室的结构要简单.有良好的使用性能.维护检查方便, 热强度.燃烧室的结构要简单.有良好的使用性能.维护检查方便, 使用期限长. 使用期限长.
3.1.1分管燃烧室 3.1.1分管燃烧室 分管燃烧
分管燃烧室的结构特点是:燃烧室由若干个 分管燃烧室的结构特点是:燃烧室由若干个(6-16个)单 个单 管燃烧室组成,每—个单管燃烧室由一个管形火焰简及其外 管燃烧室组成, 个单管燃烧室由一个管形火焰简及其外 围单独的外壳构成,沿发动机圆周均匀地分布, 围单独的外壳构成,沿发动机圆周均匀地分布,各单管燃烧 室之间用传焰管联通,传播火焰和均衡压力. 室之间用传焰管联通,传播火焰和烧室的基本类型

1、元素分析法： C、H、O、N、S、A、M
C：煤中含量最多的可燃元素，一般含量为15-90%
以两种形式存在：
碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物 碳呈游离状态
H、可燃元素，一般含量为 3-6%
以两种形式存在：
化合氢（H2O)：与氧化合成结晶水形式(不可燃 ） 自由氢：与化合物组成的有机物，如CnHm(可燃）
Qgr.ar Qnet .ar 单位燃料所生成的水由 C的液态水 0 变成20 C的水蒸气所吸收的热量
M ar H ar 18 Qgr.ar Qnet .ar 2500 ( ) 100 100 2 25( M ar 9 H ar )k J / k g
Qnet .ar Qgr.ar 25 M ar 225 H ar
n 18 1 Qgr Qnet 2500 ( H 2 2CH 4 H 2 S Cm H n ) 2 22.4 100 n 20.1( H 2 2CH 4 H 2 S Cm H n )kJ / Bm3 2 标准燃料的概念 规定: 热值为41820kJ/kg（约合10000kcal/kg）的气 体为标准气。
ar . f
f 分析基 C f % H f % O f % N 100 S f % A f % W f % 100 % % M
100
M ar M ad 100 M ad
（3）干燥基（干燥基）： 以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。 干燥基
干燥基
Cd % H d % O d % N d % S d % Ad % 100 %
二、其它热工性质
1、固体燃料
（1）挥发分： 在隔绝空气的条件下，将一定量的镁杨在温度900℃下加 热7min，所得到的气态物质（不包括其中的水分） 组分：含矿物结晶水、挥发性成分和热分解产物 煤中挥发物含量影响燃烧的火焰长度及着火温度。 一般的：挥发物含量高时火焰长，着火温度低，易着火 （2）煤的粘结性 指粉碎过的煤粒在规定条件下干馏成焦，煤粒或与外加物 相粘结的强度。 粘结性强的煤：易结大块。 粘结性弱的煤：易堵塞炉栅。