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1、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 燃烧室在高温、大负荷下工作 燃烧室在变工况下工作 燃烧室在具有腐蚀性的环境下工作 燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程 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 不同工况下，燃烧室工作应稳定 燃烧要安全 燃烧室具有最小的流体阻力 燃烧室出口温度场应能满足涡轮的要求 在任
2、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 工作寿命长 燃烧室的尺寸和质量要小 排气污染应能满足国家标准要求 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：装拆、维修、检修方便因各个分管的工质流量不大，情况调试容易，实验结果比较接近实际3.缺点：装拆、维修、检修方便因各个分管的工质流量不大，情况调试容易，实验结果比较接近实际07fji717 1618 528 J1 19涡喷弓甲发动机
3、燃烧3EL1整燥富外凭：艺:l,:5.火培尊圓;5.涮t器；11,空虑固雯悄；13 搖合环；曲啖噌：17.医 q机出；la t*&: 11 siwtn: ?o.的恭摟安载團(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： 适合与轴流式压气机配合，布局紧凑、尺寸小、刚性小； 气流转弯小，流体阻力小，热散失亦小； 调试比较容易，加工制造的工作量比分管小。3缺点： 燃烧室出口温度场沿周向不够均匀； 燃烧室的流体损失较大； 耗费的材料、工时较多；质量较重。d i- 卜Vi餐sir * vi i涡喷7发动机燃烧室1.内去：2外套；3喷嘴;
4、1.头部;5.叶片 6 号流罩；7球形衬W ;8.球头处；9.火焰简第一段：10火焰筒第二杖;11.火焰对第三段;13.火焰简弟五段：11.燃r导存:15.安慕边:16.同环；17. WunM ;23.中奈斯贝发动机环管燃烧室财贝发动机燃烧宜1.扩散机匣2.鱼嘴形空气逮口 3.畫水嘴I.涡涼務5.燃油喷嘴6火焰筒E3定销:火胳筒头祁飛体& it波罩9.城岳祁10.联焰萤11.火焰筒圆扶胶12.燃块丈外暮3.底压冷却空气薬气环11.蔣气号昔15.高压涡轮弟一釵导向器16.低庾冷却空气出气菅7.高圧涡轮轴承支座1&抱气板19.导洸板（空气廉板）20.蓑配宙盖21.隔热屏燃烧变内套）(3)环形燃烧室
5、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。2. 分类：回流环形燃烧室；直流环形燃烧室：全环形燃烧室、带有单独头部的环形燃烧室 。3. 优点： 环形火焰筒制造简单，长度短，质量轻； 与轴流式压气机、涡轮配合方便，压力损失最； 节约火焰筒冷却空气量约1/3； 空间利用率最高，联焰性好。4缺点： 调试时需要大型气源； 火焰筒刚性差； 燃料分布不均匀，组织燃烧困难； 装拆维修困难。火焰M外心桂混空气进气口桝烧牢丘安装边涡轮导向叶片高压压吒机出向叶片燃烧宅内机匣燃油喷嘴I M2nOO环睡燃疣室1 一
6、欣焰简进口导黴揺 A哦油嘴1-电一徂火跟 乍一次堵简罠船昭一廳饶寧艸喘外坏 了一火滂厲内环 再亠吠姑筒外环 g辟咗聲环 2透 平一毅鮮叶 1】一内安費坏 12燃覺宝外壳内坏 口一锂向宜位綃钉3.3燃烧室基本构件的结构(1) 燃烧室基本构件的结构：扩压器、燃烧室壳体、火焰筒、燃料喷嘴、点火装置(2) 扩压器：1. 功用：降低从压气机流出的气流速度，以利于燃烧的组织2. 分类：一级扩压器、二级扩压器、突然扩张式扩压器。一级扩压器：压力均匀增加；总压损失小；流场均匀r.)b Jkis*- tn %? j 总J.L. JfJfc-tt-r*! ” l. X+L ,桃！J ,*廿. 境A為:7- I3t
7、彩打rts卜；酬36二级扩压器：总损失不致很大，可缩短扩压器长度二级扩压器：总损失不致很大，可缩短扩压器长度土 口土 r,J57 hJQ-谿I” 旷也亍:2, 吐仔 :3, XJtTSTSS-I. jfcT dr*!丑；.HB I 皿 Mt-*5机沁妊_ AlI血发动机熬烧雯(3) 燃烧室壳体：1. 功用：燃烧室壳体构成二股气流通道；在环管和环形燃烧室中，燃烧室壳体 由内外壳体组成，他们又是燃机的主要承力件。2. 燃烧室内壳体加强肋：燃烧室内套很多采用由钣料冲压焊接的加强肋予以加强。为减轻质量,在加强肋的辐板上可沿周向开许多减轻孔，在孔口处翻边加强。3. 燃烧室外套安装边结构：(a) 搭接滚焊
8、形式，用的比较普通；(b) 对接熔焊形式；(c) 搭接熔焊形式；它可以获得比滚焊更好的气密性；(d) 形式结构比较合理，因为焊缝远离安装边，可有效地减少焊接热影响区对安装边造成的挠曲变形。匸 2 Q O7h(d)炬姬 宴叶矶tE_(4)火焰筒：1. 组成：涡流器、火焰筒筒体、燃气导管等组成。2. 涡流器： ：功用：使高温燃气在火焰筒头部形成低速回流区，保证点火、稳定燃烧和完全燃烧。 ：分类：无片式涡流器、叶片式涡流器(轴流式、径流式) 。|防轴向式期径向式叶片式涡流器i T wa 除 ；2. 皿专、商三即克绅_七工:.!. 火丈吕jwh鶴r无片式涡流器利用喇叭形碗形、双锥形等非线性流体等产生低
9、速回流区。3. 火焰筒筒体：筒壁的冷却方式有气膜式（如下图）和散热片式（已淘汰）（a）（b）为波形板气膜冷却结构；（c）为鱼鳞状缝隙膜冷却结构；（d）为双 边冷却环；（e）为单边冷却环；冷却环与缩腰小孔冷却气膜结构4. 传焰管：在分管和连管燃烧室中应装有传焰管，用来传递燃烧区之间的火焰并 均衡火焰筒间的压力(5)燃料喷嘴：1. 功用：将燃料雾化，加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。2. 分类：离心喷嘴、气动喷嘴、蒸发喷嘴、甩油喷嘴。3. 离心式喷嘴：燃料以一定的压力切向进入内腔， 如上图。在离心力的作用下，实 现雾化。离心喷嘴可分为：双路双室双喷口喷嘴、双路双室单喷口喷嘴、双 路单室
10、单喷口喷嘴工作原理图及构造5.气动喷嘴：利用压缩空气的吹散作用，实现燃油雾化。雾化质量的关键在于适 当控制雾化空气的流量和压力。6.蒸发管式喷嘴：油气混合提前在蒸发管内进行，然后从蒸发管喷入火焰筒的主燃区 内，与大量空气混合后燃烧。燃，由T型蒸发管的工作示意图(6)点火装置：1. 功用：在燃气轮机启动时，向燃烧室提供初始点火火炬。2. 分类：间接点火装置、直接点火装置。3间接点火装置：实际上是小小燃烧室系统，现已基本不用L沽讽；匕 吒渤喷嘴;1.扯谏機；I.虑火務 强幷；;点火器裙：也 味而时处 t电1*寸 醫电嘯：乩惯範嘴4.直接点火装置：利用高能电嘴产生的点火火炬直接点燃火焰管头部混合气体
11、。特点:能量大、结构简单、工作可靠性好，应用广泛。4r刃 以孑力打L琳;社金由*J畝 人衣傀J . FT弓需：2. 按机* :;2声艮討杠 :4. *W ;伉蚌朗；(1.；-祥;S.歩料赳捡卫片好 ;9.略LTfr处咅 ;H J, 软卄丢：1 I.企焰烦:LZ.占警包押3.4 燃烧室结构的新发展一、双环腔冲压进气的短环形燃烧室二、单边进气的短环形燃烧室三、涡流筒式燃烧室四、可变几何形状的燃烧室五、两级燃烧燃烧室3.5 燃烧室故障1.积碳使火焰筒壁的金属表面和冷空气隔绝， 并使壁面形成大面积的局部 过热。这将引起局部热应力，结果使火焰筒壁产生翘曲和破裂。2. 发动机工作时，燃烧室外套、火焰筒各段以及联焰的焊缝和远离焊点 的不同部位上产生疲劳裂纹，是燃烧室至关重要的故障。3. 由于温差大，在经受突然冷却的孔边上，以及离开孔的间壁上也可能 出现裂纹。
