本實(shí)用新型專利技術(shù)的目的在于提供一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的裂解氣燃料噴射裝置，包括內(nèi)輪轂、中輪轂、外輪轂、內(nèi)級(jí)旋流葉片、外級(jí)旋流葉片、中心體帽罩，內(nèi)級(jí)旋流葉片安裝在內(nèi)輪轂和中輪轂之間，外級(jí)旋流葉片安裝在中輪轂和外輪轂之間，內(nèi)輪轂內(nèi)設(shè)置中央通孔，內(nèi)輪轂與中央通孔之間形成燃料供入通道，中心體帽罩將燃料供入通道封閉，內(nèi)輪轂上設(shè)置裂解氣燃料的進(jìn)口通道，中輪轂上設(shè)置裂解氣環(huán)腔，進(jìn)口通道連通裂解氣環(huán)腔，裂解氣環(huán)腔端部為噴嘴，內(nèi)級(jí)旋流葉片和外級(jí)旋流葉片形成漸擴(kuò)通道，從噴嘴中噴出的氣體經(jīng)漸擴(kuò)通道進(jìn)入燃燒室。本實(shí)用新型專利技術(shù)能夠很好的混合裂解氣燃料和空氣，使得火焰長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短，可縮短燃燒室長(zhǎng)度，進(jìn)一步使得燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)趨于緊湊。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及的是一種燃?xì)廨啓C(jī)，具體地說(shuō)是燃?xì)廨啓C(jī)的燃料噴射裝置。
技術(shù)介紹
隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)性能的要求也越來(lái)越高。為了提高燃機(jī)的性能，許多先進(jìn)的循環(huán)方式被不斷的提出，而其中化學(xué)回?zé)嵫h(huán)是一種先進(jìn)循環(huán)方式。化學(xué)回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)CRGT的工作方式?jīng)Q定其燃燒室必需采用雙燃料系統(tǒng)，液體燃料的噴射一般采用離心霧化噴嘴，而氣態(tài)燃料的混合則是難點(diǎn)之一。隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的進(jìn)一步重視，使燃?xì)廨啓C(jī)能夠高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，并能夠減少在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的一系列污染，是設(shè)計(jì)者最求的目標(biāo)。對(duì)于燃燒傳統(tǒng)烴類燃料的燃燒室來(lái)說(shuō)，氮氧化物是其中的一項(xiàng)重要的污染物，而如果能夠控制燃燒過(guò)程的最高溫度，就能夠控制這項(xiàng)污染物的數(shù)量，但前提是將燃料和空氣進(jìn)行貧混合燃燒，未參與反應(yīng)的過(guò)量氣體吸收燃燒產(chǎn)生的熱量，從而將燃燒的溫度降低到不會(huì)大量形成氮氧化物的水平，從而實(shí)現(xiàn)低排放。在該領(lǐng)域中已存在的一些方法如下雙環(huán)形對(duì)轉(zhuǎn)式旋流器燃料噴射器DACRS的方法在設(shè)計(jì)中有很多的應(yīng)用，這種方法能夠能夠形成較強(qiáng)的剪切流場(chǎng)和湍流流場(chǎng)，能夠產(chǎn)生良好的混合特性比如說(shuō)美國(guó)專利No. 5165241、No. 5251447、5351477、No. 5599529、No. 5638682,No. 5680766。這些設(shè)計(jì)不能夠在燃燒區(qū)域的中心線上產(chǎn)生強(qiáng)大的回流區(qū)域，不能夠穩(wěn)定燃燒，為了解決這一問(wèn)題而補(bǔ)充的未預(yù)混燃料，將極大的提高燃燒的溫度，抵消了為了降低污染所做的努力。雖然DACRS技術(shù)是一項(xiàng)沿用已久的技術(shù)，但是由于過(guò)去的設(shè)計(jì)無(wú)法能夠解決預(yù)混燃燒穩(wěn)定性的問(wèn)題，因而還有很大的提升空間。而在工程中還有一種比較常用的方法，即將預(yù)混燃料燃燒器合并位于旋流器葉片之間或其表面上的燃料噴嘴裝置，這些橫向注入的方式會(huì)造成燃燒室內(nèi)燃料濃度的高低不均勻，在一些位置溫度過(guò)高，產(chǎn)生熱點(diǎn)，在一些位置燃料濃度過(guò)低，造成熄火，另外這種橫向流動(dòng)注入也會(huì)導(dǎo)致燃燒過(guò)程中的波動(dòng)，需要設(shè)計(jì)人員的更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)改善。在燃燒流場(chǎng)的組織過(guò)程中，也經(jīng)常利用一種柯恩達(dá)效應(yīng)來(lái)進(jìn)行噴嘴的設(shè)計(jì)。這是一種流體力學(xué)中的現(xiàn)象，即從噴嘴中流出來(lái)的氣體從離開本來(lái)的流動(dòng)方向，改為隨著凸出的物體表面流動(dòng)的傾向。當(dāng)流體與它流過(guò)的物體表面之間存在表面摩擦?xí)r，流體的流速會(huì)減慢。只要物體表面的曲率不是太大，依據(jù)流體力學(xué)中的伯努利原理，流速的減緩會(huì)導(dǎo)致流體被吸附在物體表面上流動(dòng)，這時(shí)物體的表面對(duì)流體就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)向作用，在本設(shè)計(jì)中就是利用這一點(diǎn)來(lái)對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的改進(jìn)的。在專利CN 101153558A中，美國(guó)的通用公司采用了一種叫柯恩達(dá)異型燃料噴射翼片的環(huán)形陣列噴射裝置，設(shè)計(jì)中采用該構(gòu)造以提供柯恩達(dá)效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的燃料預(yù)混和穩(wěn)定燃燒。然而該專利中使用的是將燃料噴口設(shè)計(jì)到一些異型葉片上，這樣的葉片生產(chǎn)的成本會(huì)比較高，結(jié)構(gòu)也會(huì)比較復(fù)雜，而在其他專利，比如說(shuō)意大利的一項(xiàng)專利申請(qǐng)CN100447432C，該專利巧妙的應(yīng)用柯恩達(dá)效應(yīng)，采用極為兩個(gè)活動(dòng)元件結(jié)構(gòu)，就實(shí)現(xiàn)了氣流的三自由度調(diào)節(jié)。美國(guó)約翰津克公司的專利申請(qǐng)CN101135442B中，在鍋爐的出口處采用了柯恩達(dá)效應(yīng)表面，用于促進(jìn)分級(jí)燃燒區(qū)的形成。柯恩達(dá)效應(yīng)是比較簡(jiǎn)潔的氣流方向調(diào)節(jié)手段，雖然被使用多年，確很少使用到燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的設(shè)計(jì)中。通用電氣公司的一些專利，如CN 101201176A中，在一種混裝置中應(yīng)用了柯恩達(dá)效應(yīng)，用來(lái)調(diào)節(jié)收縮-擴(kuò)張管道的喉部的結(jié)構(gòu)，來(lái)調(diào)節(jié)不同工況下的氣流和燃料的混合情況。但該結(jié)構(gòu)中沒(méi)有旋流葉片結(jié)構(gòu)，沒(méi)有將旋流葉片能夠產(chǎn)生的剪切流場(chǎng)應(yīng)用到燃燒室頭部的燃料混合中去。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)化學(xué)回?zé)嵫h(huán)燃燒室中的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的裂解氣燃料噴射裝置。本技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本技術(shù)一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的裂解氣燃料噴射裝置，其特征是包括內(nèi)輪轂、中輪轂、外輪轂、內(nèi)級(jí)旋流葉片、外級(jí)旋流葉片、中心體帽罩，內(nèi)級(jí)旋流葉片安裝在內(nèi)輪轂和中輪轂之間，外級(jí)旋流葉片安裝在中輪轂和外輪轂之間，內(nèi)輪轂內(nèi)設(shè)置中央通孔，內(nèi)輪轂與中央通孔之間形成燃料供入通道，中心體帽罩將燃料供入通道封閉，內(nèi)輪轂上設(shè)置裂解氣燃料的進(jìn)口通道，中輪轂上設(shè)置裂解氣環(huán)腔，進(jìn)口通道連通裂解氣環(huán)腔，裂解氣環(huán)腔端部為噴嘴，內(nèi)級(jí)旋流葉片和外級(jí)旋流葉片形成漸擴(kuò)通道，從噴嘴中噴出的氣體經(jīng)漸擴(kuò)通道進(jìn)入燃燒室。本技術(shù)還可以包括I、所述的內(nèi)級(jí)旋流葉片和外級(jí)旋流葉片的旋流方向不同。2、所述的噴嘴為出口上下均為鈍體形狀的科恩達(dá)噴嘴。3、所述的外級(jí)旋流葉片的徑向高度大于內(nèi)級(jí)旋流葉片，外級(jí)旋流葉片的軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)于內(nèi)級(jí)旋流葉片。本技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于I、本技術(shù)能夠很好的混合裂解氣燃料和空氣，使得火焰長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短，這樣就使得燃燒室長(zhǎng)度的縮短成為可能，從而進(jìn)一步使得燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)趨于緊湊。2、本技術(shù)外級(jí)旋流器的尺寸較大，能夠承擔(dān)下游流場(chǎng)組織的作用，提高燃燒的穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)的DACRS設(shè)計(jì)中存在的燃燒不穩(wěn)定、不易形成穩(wěn)定的回流區(qū)、需要補(bǔ)充其他結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到要求的不足。3、本技術(shù)中柯恩達(dá)型燃料噴嘴的設(shè)計(jì)，相比直接將裂解氣供入高速氣流中的方式，能夠有效的防止燃料噴射混合中帶來(lái)的流場(chǎng)波動(dòng)，使裂解氣燃料和空氣能夠平穩(wěn)預(yù)混，以形均勻的燃料氣混合物，且不造成較明顯的邊界層分離流動(dòng)。附圖說(shuō)明圖I為本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)的剖視圖；圖3為圖2的剖切位置示意圖；圖4為本技術(shù)的俯視半剖圖；圖5為圖4半剖圖的剖切位置示意圖；圖6為本技術(shù)左視半剖圖的示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本技術(shù)做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 6，該旋流器包括燃料供入通道1，葉片內(nèi)氣體通道2，旋流器外輪轂3，漸擴(kuò)通道4，內(nèi)級(jí)旋流葉片5，中心體帽罩6，中央通孔7，柯恩達(dá)噴嘴8，旋流器葉片9，裂解氣環(huán)腔10，旋流器中輪轂11，旋流器內(nèi)輪轂12。此外還包括裂解氣燃料流向示意曲線13和漸擴(kuò)通道大體示意曲線14。圖I和圖2共同說(shuō)明了該裂解氣燃料環(huán)形噴射口的工作原理，裂解氣首先通過(guò)燃料供入通道I進(jìn)入噴嘴中，在遇到中心體帽罩6的阻擋后，通過(guò)葉片氣體通道2進(jìn)入裂解氣環(huán)腔10中，進(jìn)行一定的穩(wěn)流，再通過(guò)柯恩達(dá)噴嘴8噴射出去。空氣通過(guò)內(nèi)級(jí)旋流葉片5與外級(jí)旋流葉片9進(jìn)入燃燒室。由于葉片的旋流方向不同，使得在葉片出口處存在著旋轉(zhuǎn)方向不同的環(huán)形氣流。旋流葉片與通常設(shè)計(jì)中所采用的葉片不同，外級(jí)旋流葉片9和內(nèi)級(jí)旋流葉片5與中間輪轂11靠近的一端長(zhǎng)度比較短，因此在靠近中間輪轂11的位置，氣流由于慣性沖出旋流葉片，和柯恩達(dá)效應(yīng)的噴嘴相互配合，達(dá)到預(yù)混燃料的目的，而外級(jí)旋流葉片遠(yuǎn)離中間輪轂的位置，能夠?qū)饬鬟M(jìn)行充分的旋轉(zhuǎn)，在下游的位置形成較強(qiáng)的回流，能夠起到穩(wěn)定火焰、防止不穩(wěn)定燃燒的作用。圖3說(shuō)明了圖I和圖2所選擇的剖切位置。圖4進(jìn)一步說(shuō)明了裂解氣進(jìn)入柯恩達(dá)效應(yīng)噴嘴的通道。圖中所示的葉片內(nèi)氣體通道2和燃料供入通道I的相對(duì)位置可以是相切，也可以是相貫，開設(shè)的孔徑應(yīng)以燃燒室工作時(shí)的最大流量為準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖5表明了圖4半剖圖的剖切位置。圖6中裂解氣燃料流向示意曲線13表示了裂解氣燃料通過(guò)所設(shè)計(jì)的氣流通道進(jìn)入燃燒區(qū)的途徑，而漸擴(kuò)通道大體示意曲線14示意了由內(nèi)級(jí)旋流葉片的葉尖與外級(jí)旋流葉片的葉根的外輪廓線所形成的漸擴(kuò)的環(huán)形氣流通道。柯恩達(dá)效應(yīng)噴嘴所噴出的一部分氣流會(huì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的裂解氣燃料噴射裝置，其特征是：包括內(nèi)輪轂、中輪轂、外輪轂、內(nèi)級(jí)旋流葉片、外級(jí)旋流葉片、中心體帽罩，內(nèi)級(jí)旋流葉片安裝在內(nèi)輪轂和中輪轂之間，外級(jí)旋流葉片安裝在中輪轂和外輪轂之間，內(nèi)輪轂內(nèi)設(shè)置中央通孔，內(nèi)輪轂與中央通孔之間形成燃料供入通道，中心體帽罩將燃料供入通道封閉，內(nèi)輪轂上設(shè)置裂解氣燃料的進(jìn)口通道，中輪轂上設(shè)置裂解氣環(huán)腔，進(jìn)口通道連通裂解氣環(huán)腔，裂解氣環(huán)腔端部為噴嘴，內(nèi)級(jí)旋流葉片和外級(jí)旋流葉片形成漸擴(kuò)通道，從噴嘴中噴出的氣體經(jīng)漸擴(kuò)通道進(jìn)入燃燒室。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的裂解氣燃料噴射裝置，其特征是包括內(nèi)輪轂、中輪轂、夕卜輪轂、內(nèi)級(jí)旋流葉片、外級(jí)旋流葉片、中心體帽罩，內(nèi)級(jí)旋流葉片安裝在內(nèi)輪轂和中輪轂之間，外級(jí)旋流葉片安裝在中輪轂和外輪轂之間，內(nèi)輪轂內(nèi)設(shè)置中央通孔，內(nèi)輪轂與中央通孔之間形成燃料供入通道，中心體帽罩將燃料供入通道封閉，內(nèi)輪轂上設(shè)置裂解氣燃料的進(jìn)口通道，中輪轂上設(shè)置裂解氣環(huán)腔，進(jìn)口通道連通裂解氣環(huán)腔，裂解氣環(huán)腔端部為噴嘴，內(nèi)級(jí)旋流葉片和外級(jí)旋流葉片形成漸擴(kuò)通道，從噴嘴中噴出的氣體經(jīng)漸擴(kuò)通道進(jìn)入燃燒室。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的裂...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：康振亞，鄭洪濤，李智明，楊仁，楊洪磊，劉倩，張智博，潘福敏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：
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