雙級旋流器結構對燃燒室燃燒性能影響規(guī)律研究.pdf

1、本文分別對帶有不同雙級旋流器的單頭部矩形燃燒室（包括11個雙級徑向旋流器、5個斜切徑向旋流器和10個雙級軸向旋流器，共26個雙級旋流器）分別進行了貧油熄火特性試驗和燃燒性能試驗。并對三種類型的雙級旋流器燃燒室進行了燃燒性能數(shù)值模擬，并與試驗結果進行了對比分析。
　　首先設計并加工了高溫高壓單頭部矩形燃燒試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便調節(jié)燃燒室進出口壓力、溫度以及流量等參數(shù)，從而滿足試驗要求；并且可以同時測量燃燒室出口的溫度分布、壓力分布

2、以及污染物濃度分布。
　　其次，本文對26種雙旋流燃燒室進行了貧油熄火特性試驗。試驗過程中在保證燃燒室進口空氣量為500g/s，進口總壓為5bar的基礎上，逐漸降低其燃油流量，直至燃燒室熄火，得到其熄火油氣比。通過對燃燒室熄火過程中出口溫度、燃燒室溫升、總壓損失、出口燃氣成分等性能參數(shù)進行分析，發(fā)現(xiàn)熄火時存在以下特征：1）隨著油氣比的降低，燃燒室出口溫度和燃燒室溫升逐漸降低，在熄火油氣比時，出口溫度和燃燒室溫升均有一個急劇下降。2

3、）隨著油氣比的降低，燃燒室內總壓損失在波動中稍有上漲，但是上漲幅度不大。3）隨著油氣比的降低，出口燃氣中的CO2濃度降低而O2濃度逐漸升高。在進行熄火特性試驗過程中，對燃燒室側壁面進行氣膜冷卻，為驗證氣膜冷卻氣量對熄火特性試驗的影響，對裝有相同旋流器的燃燒室在不同氣膜冷卻氣量下進行了熄火特性試驗；試驗發(fā)現(xiàn)本文所采用的冷卻氣量范圍內，對貧油熄火油氣比基本沒有影響。最后對26種雙級旋流器單頭部燃燒室貧油熄火油氣比進行了試驗測量，貧油熄火油氣

4、比均在0.007左右。
　　然后進行了雙旋流燃燒室燃燒性能試驗。試驗過程中保證燃燒室進口空氣量為400g/s，燃油流量為8.15g/s，進口總壓為5bar。在該進口條件下，對26個帶有雙級旋流器的單頭部矩形燃燒室分別進行了燃燒性能試驗，在試驗過程中分別測量了燃燒室進口總壓、進口總溫、出口總溫、出口總壓以及出口燃氣成分。通過對試驗數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)：1）隨著燃燒室進口總溫和進口總壓的增加，燃燒室的燃燒效率逐漸增加。當進口總溫增加到600

5、K或者進口總壓增加到4bar時，不同旋流器的燃燒效率都接近100％。2）隨著燃燒室進口總溫的增加，燃燒室內的總壓損失增加，但是對于不同的旋流器，雖然總壓損失隨燃燒室進口總溫的變化規(guī)律是相同的，但是不同旋流器之間由于存在結構的差異，因此旋流器之間的總壓損失始終存在一個基本固定的差值。3）隨著燃燒室進口總溫和進口總壓的增加，燃燒室出口燃氣中的CO濃度急劇降低，而NO濃度急劇升高。4）對燃燒室出口燃氣中CO和NO濃度與進口總溫的關系進行函數(shù)擬

6、合。5）對燃燒室出口燃氣中的CO和NO與進口總壓的關系進行函數(shù)擬合。6）26種雙級旋流器燃燒室的出口溫度、溫升、壓損和污染物排放之間差別較小。
　　最后對三種類型的雙級旋流器單頭部矩形燃燒室進行了燃燒性能數(shù)值模擬，并將數(shù)值計算結果與試驗結果進行對比分析發(fā)現(xiàn)：1）不同旋流器結構對燃燒室中回流區(qū)和高溫區(qū)分布等有一定的影響。2）數(shù)值計算得到的燃燒室出口溫度分布于試驗得到的燃燒室出口溫度分布兩者之間存在一定的差異。3）本文所以選用的數(shù)學模