3燃烧室
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燃气轮机燃烧室结构分类与分析
燃气轮机燃烧室结构分类与分析目录1 .燃气轮机燃烧室的形式概述 (1)2 .顺流与逆流 (1)3 .圆筒型 (2)4 .分管型 (3)5 .环型 (4)6 .环管型 (5)1燃气轮机燃烧室的形式概述燃气轮机燃烧室按照气流流动可分为逆流式和顺流式，按总体结构划分则可分为圆管型、分管型、环型和环管型。
其基本结构包括一次空气的配气结构、火焰管壁的冷却结构、燃气混合机构、燃料供应机构、点火机构等。
2.顺流与逆流顺流指空气自燃烧室的前端流入，燃烧后燃气直接由后端排出，这时压力损失较小。
逆流分管燃烧室通常布置在压气机或透平外围。
圆筒型逆流式燃烧室布置在机组上，其形式可为顶立、顶卧、侧立、切向等，机组轴向长度较短，还能使燃烧空气得到火焰筒内燃气的预热，有利于燃烧，但因气流往返而压力损失较大。
3.圆筒型圆筒型燃烧室指一个或两个分置于燃气轮机机组近旁或直接座于机体之上的燃烧室，可直立或横卧于燃机上方，或直立于燃机侧面，具有圆筒形的外壳和火焰图。
广泛应用于小功率燃机及部分中等高功率燃机。
图5—3圆筒型燃烧室的结构示意图-1—喷油事#2—径向旋流器13一过波＞4次空气射摄孔I5—双层室多孔冷却机构*6—推合嗖管，7—点火器其优点为结构简单，机组的全部空气在一个或两个燃烧室中完成燃烧加热过程，装拆容易。
由于在工业型机组中空间限制并不很严，燃烧室可以做得大些，因而燃烧过程比较容易组织。
燃烧效率高，流阻损失小，还宜于燃用重质燃料。
便于维修。
其缺点为燃烧热强度低。
金属材料消耗量较大，而且难于做全尺寸燃烧室的全参数试验，致使设计和调整比较困难。
且空间利用率差、容积热强度较低。
调试时所需风源较大。
4.分管型分管型燃烧室指一台燃气轮机中设置若干分开的小燃烧室，通常8・12个，围绕燃机轴线均匀布置，各燃烧室之间由联焰管联接。
每个燃烧室有单独的外壳、火焰管、喷油嘴，但仅有2个点火器，其它则靠联焰管点燃。
多应用于大功率工业型燃气轮机，但已较少应用。
发动机实现能量转换的主要机构
发动机实现能量转换的主要机构
发动机实现能量转换的主要机构包括以下几个部分：
1. 燃烧室：燃烧室是燃料和氧气混合燃烧的区域。
在内燃机中，燃烧室是燃料喷入的地方，在外燃机中，它是与燃料燃烧室相连的热交换器。
2. 活塞：活塞是一个往复运动的部件，通常作为燃烧室的上下运动边界。
当活塞上升时，它压缩混合物，当活塞下降时，它把燃气从燃烧室推出。
3. 曲轴：曲轴是一个旋转部件，将活塞的线性运动转换为旋转运动。
活塞通过连杆与曲轴相连，当活塞上下运动时，曲轴就会旋转。
4. 气门：气门是控制燃料和空气进入燃烧室，以及产生废气排出的部件。
它们以机械或电子方式控制，以确保燃烧室内的适当混合和燃烧。
5. 火花塞：火花塞是产生火花的部件，用于点燃燃料和空气混合物。
它通过导火线将电流引导到火花孔，产生一个高能火花，点燃燃料和空气混合物。
这些主要机构合作工作，将燃料的化学能转换为机械能，并推动发动机的运转。
燃气轮机原理 第四章 燃烧室4-1&4-2&4-3
① 燃烧室进口气流速度很大，一般在 120~180m/s之间，相当于4倍12级台风的 速度。在如此高的气流速度下，组织燃烧 十分困难。高速气体在燃烧室内流动，还 会造成很大的总压损失。必须采取措施降 速，即使降速后的速度也还相当高，不采 取其它措施，仍不能保证火焰稳定。
② 燃烧室容积很小，但要在短时间内发出大 量的热能，要燃烧相当多的燃料，而且要 求燃烧完全。 涡喷-6发动机：10个火焰筒，总容积不到 0.07m3，但每小时要烧掉2.5吨燃油。 燃烧室的发展趋势：长度缩短，体积减 小，燃料燃尽程度接近100%。
3
航空燃气轮机
= (1.2 ~ 3.5) × 108 qvp
地面重型燃气轮机 主燃烧室 火焰筒 蜂窝煤炉
qvp = (1.2 ~ 5) × 107
qvp = (7.5 ~ 9.08) × 107
qvp = (12.34 ~ 20.73) × 107 qvp = 4.3 × 10
6
KJ /( m ⋅ bar ⋅ h )
一次空气供应方式
将一次空气全部通过装在火焰管头部旋流器供入 燃烧区 将一次空气分别由旋流器和开在火焰筒前段的几 排一次空气射流孔供入燃烧区
2—旋流器 5—一次空气射流孔
试验表明，第 种供气方式，即将一 次空气分别由旋流器和开在火焰筒前 段的几排一次空气射流孔供入燃烧 区，可以保证燃烧室具有比第 种供 气方式，即将一次空气全部通过装在 火焰管头部旋流器供入燃烧区，更为 宽广的负荷变化范围。这是由于在第 种供气方式中，燃烧室具有“一次空 气量自调特性”。
航空发动机的污染表现
• 由于燃烧组织的不完全，特别是富油时，排放大 量的CO直接造成对人类健康的危害； • 局部富油时因缺氧，生成大量的炭粒子，形成可 见黑烟雾，造成污染； • 由于燃烧时温度较高，特别是在地面起飞状态 时，容易形成NOx类物质，对人类及其他生物危 害很大； • 燃烧室工作时，特别是加力燃烧室在不稳定工作 时，产生低频高分贝的强噪声污染。
② 燃烧室容积很小，但要在短时间内发出大 量的热能，要燃烧相当多的燃料，而且要 求燃烧完全。 涡喷-6发动机：10个火焰筒，总容积不到 0.07m3，但每小时要烧掉2.5吨燃油。 燃烧室的发展趋势：长度缩短，体积减 小，燃料燃尽程度接近100%。
3
航空燃气轮机
= (1.2 ~ 3.5) × 108 qvp
地面重型燃气轮机 主燃烧室 火焰筒 蜂窝煤炉
qvp = (1.2 ~ 5) × 107
qvp = (7.5 ~ 9.08) × 107
qvp = (12.34 ~ 20.73) × 107 qvp = 4.3 × 10
6
KJ /( m ⋅ bar ⋅ h )
一次空气供应方式
将一次空气全部通过装在火焰管头部旋流器供入 燃烧区 将一次空气分别由旋流器和开在火焰筒前段的几 排一次空气射流孔供入燃烧区
2—旋流器 5—一次空气射流孔
试验表明，第 种供气方式，即将一 次空气分别由旋流器和开在火焰筒前 段的几排一次空气射流孔供入燃烧 区，可以保证燃烧室具有比第 种供 气方式，即将一次空气全部通过装在 火焰管头部旋流器供入燃烧区，更为 宽广的负荷变化范围。这是由于在第 种供气方式中，燃烧室具有“一次空 气量自调特性”。
航空发动机的污染表现
• 由于燃烧组织的不完全，特别是富油时，排放大 量的CO直接造成对人类健康的危害； • 局部富油时因缺氧，生成大量的炭粒子，形成可 见黑烟雾，造成污染； • 由于燃烧时温度较高，特别是在地面起飞状态 时，容易形成NOx类物质，对人类及其他生物危 害很大； • 燃烧室工作时，特别是加力燃烧室在不稳定工作 时，产生低频高分贝的强噪声污染。
燃烧室常见故障和原因
燃烧室常见故障和原因
燃烧室作为内燃机重要的部件之一，其工作状态直接关系到发动机的性能和稳定性。
然而，由于长期使用和外部因素的影响，燃烧室也会出现各种故障。
下面我们将介绍燃烧室常见的故障和可能的原因。
1. 燃烧室积碳
燃烧室内壁长时间暴露在高温高压的环境下，易积聚一定量的碳沉积物。
这些碳沉积物会影响燃烧室的工作效率，并且在一定程度上影响燃烧的正常进行，导致发动机性能下降、油耗增加和尾气排放增多等问题。
2. 燃烧室烧损
由于燃烧室内部温度非常高，长时间高温作用下，燃烧室壁会发生氧化、脱碳和烧损现象。
烧损会导致燃烧室内部的形状和尺寸发生变化，进而影响燃烧室的工作效率和性能。
3. 燃烧室积碳和烧损
燃烧室积碳和烧损是两种常见的燃烧室问题，这两种问题往往相互影响，一方面碳沉积物会加速燃烧室壁的烧损过程，另一方面烧损的燃烧室壁表面更容易沉积碳，导致问题的恶性循环。
4. 燃烧室漏气
燃烧室漏气是指燃烧室的密封性能下降，导致燃烧室内压力无法有效维持。
这种
情况会影响燃烧时的气缸工作效率，造成动力下降，增加油耗和尾气排放等问题。
5. 燃烧室积炭
燃烧室积炭是指燃烧室内部的积碳现象。
积炭会影响燃烧室内的空气流动和燃烧的正常进行，从而导致引擎性能下降、油耗增加和尾气排放增多等问题。
以上就是燃烧室常见的故障和可能的原因。
针对这些问题，我们可以采取一些措施来解决，例如定期更换和清洁发动机，使用高质量的燃料和机油，定期检查和维护发动机等措施，以延长燃烧室的使用寿命，保障发动机的正常工作。
柴油机燃烧室
⑴涡流室式燃烧室
a、结构特点：通道方向与活 塞顶成一定的角度并与涡 流室相切。涡流室通常由 两部分组成，上部与气缸 盖铸在一起。下部（包括 连接通道）由耐热钢制成 ，称为“保温镶块”。
b、混合气形成特点： ①n↑→涡流增加； ②部分燃油在通道口附近 靠近壁面处着火；
③二次涡流（燃烧涡流） 进一步混合; ④对燃油适应性好。
定。 • 主要缺点： ①流动损失大，散热面积大，散热损失亦较大经济性差，耗油
率高。250～285 g／（kw.h）。 ②冷起动困难。压缩比较高，一般为18～22，需要起动辅助
装置。 ③低转时噪声大。
①直喷式：热效率高，省油。问题是对转速较敏感， 噪声高，排气污染较大；
②球型：发展趋势不大，主要是性能难于稳定，低速 性能不好。
• 混合气形成特点：
①压缩紊流；
②燃油喷入预燃室避免与气流 正面相撞；
③气流将一部分小油粒带向预 燃室的上方形成火源。
预燃室燃烧室
• 主要优点： ①α较小，全负荷＝1.2～1.3，最低可到1.1，空气利用率较
高； ②对喷雾质量要求不高，可用单孔式喷嘴，开后压力较低12
～14MPa；对燃油系的要求低，减少喷嘴堵塞现象。 ③对转速变化不敏感，高速性好，最高转速可达 5000rpm。 ④λp较低，运转平稳；排气污染小，易于调试；使用性能稳
以ω型为代表的半开式燃烧室
• 特点： ①采用多喷孔喷嘴、3-5孔，依靠燃油在空间雾化来实现； ②组织进气涡流，加速混合气形成。 • 优缺点：结构简单，相对散热面积小（即燃烧室表面积和
其容积之比小），可以获得较高的经济性。 ①散热面积小，压缩终点温度容易建立，ε也较低，约为
15-17。它的低温起动性好。 ②开启压力大20MPa左右．喷油泵易磨损； ③滞燃期中形成的可燃混合气量较多，λp较高，工作粗暴
飞机发动机原理与结构—燃烧室
气流流经燃烧室会产生压力损失。它主要包括：摩擦损失、扩压损失、穿过 火烟筒的众多大小孔产生的进气损失、掺混损失以及燃烧加热引起的热阻等。
燃烧室的总压恢复系数是：燃烧室出口处的总压与燃烧室进口处的总压之比 ，对于燃气 涡轮喷气发动机，燃烧室的总压恢复系数一般在 0.92～0.96 范围内。
6. 尺寸小，重量轻
温度场要求：
（1）火焰除点火过程的短暂时间外，不得伸出燃烧室； （2）在燃烧室出口环形通道上，温度分布尽可能均匀，在整个出口环腔内最高温度与 平 均温度之差不得超过 100－120℃； （3）沿叶高（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。
5.总压损失小
2. 燃烧室熄火
预防：
• 在飞机起飞、进近、着陆阶段，为了防止燃烧室熄火，确保飞行安全，需要接通发 动机 点火电门加强发动机点火;
• 飞行中，在复杂的气象条件下（如颠簸气流、严重积冰区、大雨 等），也需接通 发动机点火电门，实施点火，同时还需要维持发动机一定的转速，以提高稳定的燃 烧范围。
• 发动机的维护工作中，应加强对压气机防喘系统的检查和维护，使之处于良好的状 态， 防止因防喘系统有故障而发生喘振，导致燃烧室熄火停车；
f qmf qm
余气系数 α α=燃烧时实际空气量/理论所需空气量 燃料系数 β β=实际供油量/ 将空气中氧气完全燃烧完理论所需供油量
• α>1或β<1 贫油燃烧 • α<1或β>1 富油燃烧 • α=1或β=1 完全燃烧
• 油气比f要在一定的贫油或富油范围内才能燃烧，过于贫油或富油不可以； • 目前航空发动机燃烧室里的余气系数一般为2.53.5，但在中心燃烧区接近于1。
1. 燃烧室的工作过程和基本组件
燃烧室的总压恢复系数是：燃烧室出口处的总压与燃烧室进口处的总压之比 ，对于燃气 涡轮喷气发动机，燃烧室的总压恢复系数一般在 0.92～0.96 范围内。
6. 尺寸小，重量轻
温度场要求：
（1）火焰除点火过程的短暂时间外，不得伸出燃烧室； （2）在燃烧室出口环形通道上，温度分布尽可能均匀，在整个出口环腔内最高温度与 平 均温度之差不得超过 100－120℃； （3）沿叶高（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。
5.总压损失小
2. 燃烧室熄火
预防：
• 在飞机起飞、进近、着陆阶段，为了防止燃烧室熄火，确保飞行安全，需要接通发 动机 点火电门加强发动机点火;
• 飞行中，在复杂的气象条件下（如颠簸气流、严重积冰区、大雨 等），也需接通 发动机点火电门，实施点火，同时还需要维持发动机一定的转速，以提高稳定的燃 烧范围。
• 发动机的维护工作中，应加强对压气机防喘系统的检查和维护，使之处于良好的状 态， 防止因防喘系统有故障而发生喘振，导致燃烧室熄火停车；
f qmf qm
余气系数 α α=燃烧时实际空气量/理论所需空气量 燃料系数 β β=实际供油量/ 将空气中氧气完全燃烧完理论所需供油量
• α>1或β<1 贫油燃烧 • α<1或β>1 富油燃烧 • α=1或β=1 完全燃烧
• 油气比f要在一定的贫油或富油范围内才能燃烧，过于贫油或富油不可以； • 目前航空发动机燃烧室里的余气系数一般为2.53.5，但在中心燃烧区接近于1。
1. 燃烧室的工作过程和基本组件
三次燃烧气化炉原理和构造
三次燃烧气化炉原理和构造
《三次燃烧气化炉原理和构造》
一、三次燃烧气化炉原理
三次燃烧气化炉是指在燃烧室内进行三次燃烧，每次燃烧的燃料可以是煤粉、石油等，将燃料的有机组成物完全燃烧，形成CO2和
H2O等气体，同时形成一种稳定的碳量低的称为“三次燃烧气化炉煤粉”的产物，并用来发电、制造热能和核燃料等用途。
三次燃烧气化炉原理大致可以分为三步：
1、预热：将燃料预热至一定温度，以使燃料中的有机物完全挥发，这种过程通常称为首次燃烧。
2、燃烧：将预热好的燃料进行第二次燃烧，使有机物完全燃烧成碳气化产物，如CO2和H2O等。
3、气化：将第二次燃烧生成的CO2和H2O进行气化反应，形成碳量低的称为“三次燃烧气化炉煤粉”的产物，并用来发电、制造热能和核燃料等用途。
二、三次燃烧气化炉构造
1、燃烧室：燃烧室由燃料进口、燃料预热室、燃烧室、煤粉分离室等组成。
燃料进口用于入料，燃料预热室可以用来进行首次燃烧，燃烧室可以用来进行第二次燃烧，煤粉分离室可以用来进行煤粉的分离。
2、冷却器：冷却器用于将热气体冷却，以便进行气化反应。
3、气化炉：气化炉用于将热气体中的CO2和H2O进行气化反应，
生成低碳称为“三次燃烧气化炉煤粉”的产物。
4、排放系统：排放系统用于将热气体中不应该排放出去的有害气体进行处理，以保护环境。
第三节汽油机燃烧室
碗形燃烧室
采用很紧凑的活塞顶凹坑， 火焰传播距离短，挤气面积 大，紊流强，火花塞位于凹 坑内。 压缩比13，油耗低。
四气门稀燃系统
两个进气道分别通向两个进气 门，一个是平滑的直进气道， 其上装有控制进气的控制阀， 另一个是产生涡流的涡流进气 道，它可以采用切向进气道， 也可在进气道中设置凸起或隔 板等产生涡流，两进气道之间 有通道相连。在控制阀后装一 双孔喷泊器，两股油束深深地 贯穿入两进气道内。
大 中 小 中 较强 强 低 中 低 较高 （6.5~7.5） （9~10.5) 低 较好 低 较高 低 高 高 高
均质稀混合气的燃烧室
增大过量空气系数，使用稀薄混合气工作， 可以提高压缩比，增大绝热指数，保证燃料 完全燃烧，所以是提高汽油机经济性，降低 排气污染的有效方法。 目前采取的主要措施是增强紊流，缩短火焰 传播距离，依次多点喷射等，以加速燃烧。
5 组织适当的紊流运动 气体紊流运动可以 ①增大火焰速度。 ②冷却末端混合气区 ③减少循环间的燃烧变动。 ④减小熄火厚度，降低HC排量 汽油机产生紊流的办法有二种:进气涡流和挤流。 （1）进气涡流它是利用进气口和进气道的形状， 在进气过程造成气流绕气缸中心线的旋转运动。 为了提高充气效率，一般汽油机不组织强进气 涡流。
3火花塞位置应布置合理
在决定火花塞位置时必须考虑: (1)要能利用新鲜混合气充分 扫除火花塞周围的残余废气。 (2)火花塞尽量布置在使末端 混合气受热少的位置 (3) 火焰面变化分配合理，确 保运转平稳。 (4)火焰传播距离应尽可能的 短。
4 燃烧室形状合理分布
形状首先应满足速燃的要求，一般应将燃烧完 90%燃料的燃烧持续期控制60度曲轴转角之内，同 时要控制压力升高速度不致过高
燃烧室原理
燃烧室原理
燃烧室是发动机的关键部件之一，主要用于将燃料和氧气混合并进行燃烧，产生高温高压气体，驱动发动机的输出。
燃烧室的工作原理可以简述为以下几个步骤。
首先，燃料和氧气会在燃烧室内被充分混合。
燃料一般为液态或气态，通过喷射装置进入燃烧室中。
氧气则是通过进气系统从大气中吸入，与燃料混合形成可燃气体。
燃烧室通常设计为容积较小、高压且密封性良好的空间，以确保混合气体的充分统一性。
其次，混合气体在燃烧室内点燃。
点燃方式可以通过火花塞或者压缩加热自燃等方式实现。
一旦混合气体点燃，燃料的化学能被释放出来，产生大量的热能。
此时燃烧室内的温度和压力会快速升高。
然后，燃烧室内的高温高压气体开始膨胀。
热能的释放使得气体温度升高，气体的压力也随之增大。
这种高温高压气体会通过燃烧室的出口进入涡轮或者活塞，驱动发动机的运转。
不同类型的发动机会采用不同的方式来转化燃烧室内气体的能量，例如涡轮增压器-涡轮机组或者活塞推动机构等。
最后，燃烧室内的燃料燃烧剩余物会通过废气排放系统排出。
一般情况下，发动机会通过废气管将废气排放到大气中，同时可根据需要进行氮氧化物和颗粒物的净化处理，以达到环境要求。
总结来说，燃烧室的原理可以概括为混合气体充分燃烧，释放出大量热能，驱动发动机运转，并排放废气。
燃烧室的设计和工作效率直接关系到发动机的性能和效率，因此，对燃烧室进行优化设计是提高发动机性能的重要手段之一。
航空发动机构造第3章燃烧室
涡 桨
5 发 动 机 的 环 形 燃 烧 室
火焰筒是用耐热钢钣焊接而成的（图3-13）。由 装有旋流器的头部、正面环、外环带、内环带、外罩 和内罩所组成。
旋流器用氢弧焊点焊在火焰筒头部上，旋流器上 沿圆周均匀钻有十二个孔，各孔与轴线成40°角，使 引入的第一股空气改变流动方向。在旋流器上还钻有 一系列斜气孔，用于引入气流吹除旋流器端面的积炭。 在旋流器内壁上钻有十二个气孔，用于引入空气吹除 喷嘴头部的积炭。
G f l0
Ga－实际空气流量；Gf－燃油流量；l0－1公斤燃油完全燃烧所需要的理论空气量。
2. 保证燃烧室内混合气稳定完全燃烧的基本措施
(1) 空气分股 (2) 反向回流 (3) 在燃烧室内形成非均一的混合气
二、燃烧室工作条件
航空燃气涡轮发动机上的燃烧室处在十分恶劣的 条件下工作。
(1) 燃烧室是在高速气流中及贫混合气情况下进行工 作的。
斯 贝 发 动 机 的 联 管 燃 烧 室
3.2.3 环形燃烧室
环形燃烧室的结构特点是在燃烧室内、外壳体之间的环形 腔内安装了一个共同的火焰筒内外壁构成的环形燃烧区和掺混 区。
根据气体在燃烧室内流动的情况，环形燃烧室可分为直流 环形燃烧室、回流环形燃烧室和折流环形燃烧室三种。
环形燃烧室由四个同心圆筒组成，最内、最外的两个圆筒 为燃烧室的内、外壳体，中间两个圆筒为火焰筒，在火焰筒的 头部装有一圈旋流器和喷油嘴。
3.4.2 火焰筒
一、火焰筒筒体
火焰筒筒体的结构应保证合理地进气。在前部使空气 与燃油混合，形成回流区，在此点燃混合气，稳定而完全 地进行燃烧；在后部使燃气得到掺混降温。由于筒体既承 受高温，又接触冷却空气，因此受热很不均匀，热应力很 大，所以，要特别注意筒壁的冷却和火焰筒各组成部分之 间的热变形协调。此外，筒体通常用板料焊接而成，因而 保证它具有足够的刚度也很重要，这对环形火焰筒尤为突 出。火焰筒在燃烧室中要有正确的定位支承，定位支承要 保证火焰筒受热时能自由膨胀。
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油珠，使油珠汽化。
油滴直径越小，说明燃油汽化的质量越高； 燃料汽化速度越快，火焰传播速度越快。
燃烧室的设计要求
燃烧稳定 燃烧稳定性（熄火特性）：是指在宽广的工作范围内平 稳燃烧和火焰保持在燃着状态的能力。就任一具体燃烧室 而言，都有空气/燃油比的富油极限和贫油极限，超出这些 极限火焰就会熄灭 。 点火过程有贫油和 富油极限，由于在点火 起动冷状态下建立燃烧 比发动机正常工作状态 下燃烧要困难得多，所 以，点火包线在稳定包 线以内。
燃烧室的设计要求
点火可靠 • 点火高度：是评定飞机或发动机的一个性能指标。
一般在地面工作时，由于大气压力和温度较高，点火起
动比较容易。但是，在冬天，特别是发动机在高空熄火而 需要再点火时，发动机处于风车状态(即此时飞机靠惯性仍 在飞行，气流进入发动机内吹动压气机旋转)，压气机出口 气流速度很大，而这时大气压力和温度又很低，耍实现可
燃烧室的设计要求
燃烧稳定 燃烧稳定性曲线
燃烧室的设计要求
燃烧完全
从经济性考虑，希望供入燃烧室的燃料能完全燃烧，使 化学能尽可能的完全释放出来，转变为热能，并用于加 热工质。 衡量燃烧完全程度，
常用燃烧完全系数和
燃烧效率来表示。
燃烧室的设计要求
燃烧室出口温度场符合要求
燃烧室出口的燃气流向涡轮叶片，考虑到高速旋转 的涡轮叶片承受力已很大，再加上高温气流的冲击，
作用
降低从压气机流出的气流速度，为燃烧室提供稳定、均 匀的流场，以利于组织燃烧。
结构：
气流的扩压减速是在扩散形通道中实现的。一般扩压器 进、出口截面积之比 / = 3.0~5.0 。 类型（依据扩压器形面不同） 一级扩压式扩压器
燃烧室的设计要求
燃烧稳定
降低空气的流速 扩压器：降速扩压， 将气流速度一般可降到30~40m/s 回流区：降低燃烧室内局部区域气流速度，在燃烧室 内形成轴向速度较低的区域 如，气体流过钝体 或旋流器（涡流发生器）
燃烧室的设计要求
燃烧稳定
降低空气的流速 回流区： 分股进气
第一股由燃烧室的头部经过旋流器进入, 占总进气量
环形燃烧室
①直流环形燃烧室 •带单独头部的环形燃烧室
带20个单独头部的环形燃烧室，在头部涡 流器中央装喷嘴，头部与外壁焊成一体
环形燃烧室
①直流环形燃烧室 •全环形燃烧室 全环形直流燃烧室由内、 外环筒和环形火焰筒头部 组成。 广泛用于现代大型涡轮 风扇发动机上。
环形燃烧室
①直流环形燃烧室 •全环形燃烧室
环形燃烧室
③回流环形燃烧室 压气机出来的气体经过 两次折转再注入涡轮，回 流燃烧室使得压气机和涡 轮的轴向长度大大缩短， 短轴连接，缩短发动机长
度，减轻重量。
适合用于直升机的紧凑 型发动机。
3.燃烧室基本组成
燃烧室由以下等基本构件组成： 扩压器 火焰筒
燃油喷嘴
点火器
机匣
扩压器
众多小孔引起的损失较为突出。
燃烧室的设计要求
压力损失小
3)火焰筒的总压损失。
p b p
* 3 * 2
一部分是燃料喷射雾化掺混及燃烧后与冷却空气的掺混引 起的总压损失；另一部分是回流区强湍流扰动形成的损失；
第三部分是燃料燃烧使气流加热引起的总压损失，即热阻
损失。 4)气流流过通道内的各种障碍物(如喷嘴及点火器支杆、 联焰管支板、挡板等)及通道表面产生摩擦造成的损失。流 过障碍物后产生旋流亦造成损失，这些损失统称为附加损
理论空气量 理论空气量是一公斤燃油完 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
基本参数
当量比
实际燃料和理论燃料量之比
燃烧室的设计要求
点火可靠 •影响点火可靠的三个参数：油气比、余气系数和当量比
•能在进口±50℃范围内实现良好的地面起动
•高空熄火后能够再点火，保证安全 点火高度：飞机在空中熄火后，重新可靠启动的高度 发动机的点火高度是评定飞机或发动机的一个性能指标， 目前达到的高度为8-9km，采取补氧等措施后可达12-13km。
环形燃烧室
②折流环形燃烧室 折流式环形燃烧室的火焰筒 由内、外壁组成。 对小型燃气涡轮发动机．因 其流量小，转速高，可以采用 离心式压气机和燃油从发动机 轴内腔经甩油盘离心甩出的供 油方式。 为了充分利用空间尺寸，缩 短转子支点的距离，所以常采 用折流式环形燃烧室。
环形燃烧室
②折流环形燃烧室
机和涡轮的距离，减轻机匣和转子的质量，并增加轴的刚性； 减少燃烧室直径，可缩小发动机径向尺寸减少短舱的迎风 面积。
燃烧室的设计要求
排气污染少
航发动机的污染表现为： 1）由于燃烧组织的不完善，特别是在富油时，排放大量 的CO直接造成对人类健康的危害。 2）局部富油时因缺氧，形成大量的微细碳粒，形成可见
应用：用于离心压气机发动机和早期轴流压气机发动机中。 优点：结构上比较简单；可以单独的拆换，维护比较方便。 缺点：流动损失大；空间利用率低；起动性能差；出口温 度场分布不均匀；重量大。
多个单管燃烧室（分管燃烧室）
环管燃烧室
联管燃烧室也是有单 独的火焰筒。但是这些
火焰筒被包容在一个共
同的环形腔道里。
空发动机的燃烧室内，火焰筒都是用高性能的耐热钢板制成
的。为了防止过热、烧蚀和延长寿命，火焰筒壁面都采用了 有效的冷却措施，以保证在较长的寿命期内安全可靠地工作。
燃烧室的设计要求
这些要求之间往往出现矛盾，实际中会根据飞机的不同
用途，要折中考虑。
2.燃烧室基本结构类型
用于燃气涡轮喷气发动机的燃烧室有三种主要类
复 习
轴流式压气机 轴流式压气机结构
第二章
燃烧室
燃烧室工作原理 燃烧室的基本结构类型
燃烧室基本组成部件
燃烧室的冷却
燃烧室排放污染
1.燃烧室工作原理
作用
将燃油中的化学能转化为热能， 把压气机增压后的空气
加热到涡轮前允许温度，以便流向涡轮膨胀做功。
重要性
燃烧室的工作环境
燃烧室的设计要求 一个好的燃烧室必须 在这些参数变化范围宽 广的状况下保持正常工
靠地点火就很困难，而且飞机无动力滑翔，处于危险状况。
燃烧室的设计要求
点火可靠 为了比较点火性能的好坏，常用在一定的进口气流参数下， 燃烧室能够实现可靠点火的富油极限及贫油极限的范围大小 来表示。 点火特性线：在一定进气条件下，可靠点火的混气浓度范 围所形成的点火包线。
飞行高度增 加，稳定燃 烧范围变窄
环形燃烧室
③回流环形燃烧室 回流式环形燃烧室的火焰筒 由内、外壁和环形圆顶组成。 这种燃烧室也用在带有离心 式压气机的燃气涡轮发动机中。 从压气机出来的气体，在组织 燃烧和与燃气掺合的过程中要 经过两次折转再流入涡轮部件。 燃烧室的燃油是由在环形圆 顶部的喷嘴提供。
环形燃烧室
③回流环形燃烧室
的20％左右,其功用是与燃油混合, 组成余气系数等于1 的混合气, 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, 占总进气量的75％左右,其功用是: 进行补充燃烧;与燃
气进行掺混,降低燃气的温度, 控制燃烧室出口处的温度
分布, 以满足涡轮对温度的要求.
燃烧室的设计要求
燃烧稳定 提高火焰的传播速度 促使燃料迅速汽化: 燃油被撕碎成微小的
燃烧室的设计要求
压力损失小
压力损失主要包括气流流动过程中由于摩擦、掺混、突
扩等造成的流阻损失，以及燃烧加热引起的热阻损失。这 些损失会使总压下降，影响发动机的推力和经济性。 根据造成损失的来源大致可分为四部分： 1)扩压器中由于扩压作用的流体损失。 2)火焰筒进气损失。从压气机经过增压的气流，以不同方 式不同功用分几股进入火焰筒。这些气流进气时大致都经 过摩擦、冲击、转弯及突扩等引起损失，特别是旋流器及
工作条件十分恶劣，于是要求燃烧室出口气流温度场
符合涡轮叶片高温强度的要求，不要有局部过热点， 以保证涡轮的正常工作和寿命。
燃烧室出口温度分布的衡量指标：
1）燃烧室出口温度分布系数 2）燃烧室出口径向温度分布系数
Tt 4max Tt 4 OTDF Tt 4 Tt 3 Tt 4r max Tt 4 RTDF Tt 4 Tt 3
燃烧室的设计要求
燃烧室出口温度场符合要求
出口温度场分布要求： 1）火焰除点火过程的短暂时间外，不得伸出燃烧室； 2）沿涡轮进口环形通道的圆周方向，温度尽可能均匀，要 求OTDF＜0.2，RTDF=0.08-0.12。 3）沿叶高（径向）温度分布 应符合中间高两端低的要求 -----等强度原则。
各个火焰筒燃烧区间
用联焰管连接。
环管燃烧室
应用：用于轴流式压气机的发动机上
优点：迎风面积小；出口燃气温度、压力比较均匀；火焰
筒可单独更换，检修容易。 缺点：重量仍然较大，结构比较复杂，高空起动性能差。
环管燃烧室
环形燃烧室
这种燃烧室有一个火焰
筒，其形状完全是环形的， 装在内外机匣之间。
概述 作用
复 习
分类：结构，原理，特点 离心式压气机 离心式压气机原理（叶轮；扩压器） 离心式压气机结构：进气装置；叶轮（导风轮；类
型）；扩压器（类型）；集气管
轴流式压气机 轴流式压气机原理（转子；静子） •平面叶栅的基本参数、位置参数、气动参数 •轴流式压气机的特点 •轴流式压气机喘振：防喘结构
黑烟雾，造成污染。
3）由于燃烧时温度较高，特别是在地面起飞状况时，容 易形成Nox类物质，对人类及其他生物危害也很大。 4）燃烧室工作时，特别是加力燃烧室在不稳定工作时产 生低频高分贝的强噪声污染。
燃烧室的设计要求
寿命长
航燃烧室内火焰温度很高，火焰筒壁面经常受着高温燃气的 侵蚀。由于气流和火焰的紊流脉动，使火焰筒承受这交变的 高温燃气引起的热应力。 火焰筒经常产生裂纹、烧蚀、掉块、变形等故障。现代航