微型發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微型發(fā)動機(jī)燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種新型蒸發(fā)管設(shè)計并能有效改善燃燒室內(nèi)燃油霧化蒸發(fā)效果，從而提高微型燃燒室內(nèi)的燃燒效率。
【背景技術(shù)】
[0002]微型動力系統(tǒng)在近幾年已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，其中微型渦輪發(fā)動機(jī)是最有前途的動力之一，具有體積小、重量輕、輸出能量大、密度高等優(yōu)點(diǎn)。微型燃燒室的設(shè)計是微型渦輪發(fā)動機(jī)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是最重要的部分，與常規(guī)尺度燃燒室相比，此種燃燒室具有特征尺寸小和面容比大的特點(diǎn)，致使氣流停留時間短、散熱損失大，從而導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)。
[0003]國內(nèi)外雖已開展微型燃燒室的相關(guān)研究工作，但對于微型燃燒室的流動特征和性能的研究較少，對于微型發(fā)動機(jī)(推力小于50daN)的燃燒室，主要有兩種:直流環(huán)形燃燒室和回流環(huán)形燃燒室，高性能微型發(fā)動機(jī)多采用直流環(huán)形燃燒，由于成本和空間限制，在燃油霧化、蒸發(fā)方面，基本采用結(jié)構(gòu)簡單的蒸發(fā)管式供油，采用此種方式供油方式可以在較短的燃燒停留時間條件下獲得較高的燃燒性能。而其中蒸發(fā)管式的環(huán)形燃燒室具有霧化優(yōu)良、燃燒效率高、供油壓力低、成本低以及重量輕等多方面優(yōu)點(diǎn)。在此種燃燒室中，蒸發(fā)管的結(jié)構(gòu)設(shè)計對燃燒室內(nèi)霧化、燃燒效率起關(guān)鍵性作用。
[0004]對于蒸發(fā)管結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計類型主要有“L”型和直筒型，壁面大部分仍然采用光滑壁面結(jié)構(gòu)，燃油在此類蒸發(fā)管的停留時間短，與壁面的接觸面積少，得到的霧化蒸發(fā)效果較差，要使蒸發(fā)管的霧化和蒸發(fā)效果更好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計起著關(guān)鍵作用。蒸發(fā)管設(shè)計的優(yōu)良與否，對微型燃燒室性能有很大影響，在這方面具有很大研究前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種能夠增強(qiáng)微型燃燒室內(nèi)燃油蒸發(fā)霧化效果的蒸發(fā)管結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。本技術(shù)采用蒸發(fā)管內(nèi)置肋片和外形螺旋式，優(yōu)點(diǎn):增加燃油在蒸發(fā)管內(nèi)停留時間，增大內(nèi)壁面表面積，增加壁面與混氣的換熱。
[0006]技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種微型發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0009]微型發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管，內(nèi)置多個肋片。對于厘米級的蒸發(fā)管，壁面厚度為I?2mm，直徑為5?10mm，長度為4?10cm。
[0010]所述蒸發(fā)管內(nèi)置肋片，其特征在于:在蒸發(fā)管內(nèi)按軸向方向設(shè)置多個肋片結(jié)構(gòu)。肋片結(jié)構(gòu)分為圓孔型和“8”字孔型。
[0011]所述圓孔型肋片結(jié)構(gòu)，其特征在于:分中心大圓和周邊小圓結(jié)構(gòu)。中心大圓直徑尺寸為蒸發(fā)管直徑的一半為2.5mm?5mm;周邊小圓，直徑尺寸設(shè)置為0.5?2mm之間，繞中心圓形分布，分布數(shù)量為15-40個，具體的圓孔直徑和數(shù)量應(yīng)根據(jù)蒸發(fā)管的直徑設(shè)計。
[0012]所述“8”字孔型肋片結(jié)構(gòu)，其特征在于:分中心大圓和周邊小圓結(jié)構(gòu)。中心大圓直徑尺寸為蒸發(fā)管直徑的一半為2.5_?5_;周邊的“8”字孔型分上下兩個圓，兩個圓直徑設(shè)計可以采用等直徑設(shè)計，直徑尺寸為繞中心圓形分布，分布數(shù)量為10-20個，具體的尺寸和數(shù)量根據(jù)蒸發(fā)管的實(shí)際尺寸設(shè)計。
[0013]所述螺旋式外形，其特征在于:螺距為30?60mm，螺旋直徑為30?50mm，螺旋圈數(shù)為I?3個，具體的螺旋參數(shù)根據(jù)實(shí)際蒸發(fā)管尺寸進(jìn)行設(shè)計。
[0014]所述肋片結(jié)構(gòu)在軸向方向分布特征為:沿蒸發(fā)管軸向方向進(jìn)行線性分布，螺旋式外形相較于直管式更長，可采用較多數(shù)量的肋片，數(shù)量為10-50個，具體的數(shù)量根據(jù)蒸發(fā)管長度確定。同時，不同位置所采用的肋片結(jié)構(gòu)可以不同，將兩種蒸發(fā)管結(jié)合使用，能達(dá)到更優(yōu)異的霧化蒸發(fā)效果。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]在微型發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)采用肋片式蒸發(fā)管，與普通蒸發(fā)管不同，蒸發(fā)管內(nèi)增加肋片結(jié)構(gòu)和采用螺旋式外形，增加了氣流在蒸發(fā)管內(nèi)停留的時間，讓其有充分的時間與蒸發(fā)管內(nèi)空氣進(jìn)行蒸發(fā)預(yù)混，同時，肋片結(jié)構(gòu)增加了內(nèi)壁面面積，增加燃?xì)馀c蒸發(fā)管壁面的接觸面積，換熱增強(qiáng)，對燃油的霧化蒸發(fā)有加強(qiáng)效果，擁有肋片的蒸發(fā)管，能夠更好的提高流經(jīng)蒸發(fā)管的燃油的霧化蒸發(fā)效果，良好的燃油霧化，對燃燒室性能的提高有很大幫助。
【附圖說明】
[0017]圖1:內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管整體三維圖
[0018]圖2:內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管進(jìn)口局部放大圖
[0019]圖3:(I)為單個圓孔型肋片示意圖，(2) “8”字孔型示意圖
[0020]圖4:內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管進(jìn)口軸向剖面示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0022]結(jié)合圖1、圖3、圖4，本發(fā)明提供了一種新的可以有效增強(qiáng)換熱和提高燃油蒸發(fā)霧化的微型發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管。圖3為蒸發(fā)管單個肋片結(jié)構(gòu)截面示意圖，圖4為沿軸向方向的剖面示意圖。
[0023]具體過程:外界氣流經(jīng)肋片式蒸發(fā)管進(jìn)口并隨著噴射的燃油共同進(jìn)入蒸發(fā)管內(nèi)，蒸發(fā)管具有肋片結(jié)構(gòu)(圖3)，燃油和氣體混合共同撞擊管內(nèi)肋片，增加兩者的摻混，同時能使氣流和燃油的速度減慢，使兩者在蒸發(fā)管的停留時間增加，并且，肋片結(jié)構(gòu)的增加，使蒸發(fā)管內(nèi)壁面面積增加，從而使混氣與蒸發(fā)管壁面的接觸面積增大，氣流與蒸發(fā)管壁面的換熱得以增強(qiáng)。圖3所示不同結(jié)構(gòu)的肋片，對燃油霧化的效果不同，采用圓孔型肋片，燃油混氣停留時間更長，采用“8”字型孔肋片，燃油混氣與壁面的接觸面積更大，兩者均能對燃油霧化蒸發(fā)取得良好的效果。相較于以往外形為直筒型的蒸發(fā)管，本發(fā)明采用外形螺旋式，在有限的長度空間內(nèi)，擴(kuò)大蒸發(fā)管空間和內(nèi)外壁面表面積，燃油流經(jīng)該蒸發(fā)管，停留的時間增加，與壁面的換熱得到加強(qiáng)。燃油在上述這些作用下，得到很好的霧化蒸發(fā)。
[0024]預(yù)混的混氣經(jīng)蒸發(fā)管出口進(jìn)入火焰筒內(nèi)部，由于在蒸發(fā)管內(nèi)已經(jīng)混合蒸發(fā)的很充分，在蒸發(fā)管出口能夠更好更充分的燃燒，從而達(dá)到提高燃燒效率，也對燃燒室性能有很大提1?，發(fā)動機(jī)性能也能夠進(jìn)一步提1? O
【主權(quán)項(xiàng)】
1.微型發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管，蒸發(fā)管內(nèi)部設(shè)置多個肋片結(jié)構(gòu)，其特性在于:圓孔型肋片和“8”字型肋片，外形采用螺旋式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述圓孔型肋片結(jié)構(gòu)，其特征在于:分中心大圓和周邊小圓結(jié)構(gòu)。中心大圓直徑尺寸為蒸發(fā)管直徑的一半為2.5mm?5mm;周邊小圓，直徑尺寸設(shè)置為0.5?2_之間，繞中心圓形分布，分布數(shù)量為15-40個，具體的圓孔直徑和數(shù)量應(yīng)根據(jù)蒸發(fā)管的直徑設(shè)計。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述“8”字孔型肋片結(jié)構(gòu)，其特征在于:分中心大圓和周邊小圓結(jié)構(gòu)。中心大圓直徑尺寸為蒸發(fā)管直徑的一半為2.5mm?5mm;周邊的“8”字孔型分上下兩個圓，兩個圓直徑設(shè)計可以采用等直徑設(shè)計，直徑尺寸為1_2_，繞中心圓形分布，分布數(shù)量為10-20個，具體的尺寸和數(shù)量根據(jù)蒸發(fā)管的實(shí)際尺寸設(shè)計。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述肋片式蒸發(fā)管，軸向方向特征在于:沿蒸發(fā)管軸向方向進(jìn)行線性分布，數(shù)量為10-50個，具體的數(shù)量根據(jù)蒸發(fā)管長度確定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管，螺旋式外形，其特征在于:螺距為3 O?6 O mm，螺旋直徑為3 O?5 O mm，螺旋圈數(shù)為I?3個，具體的螺旋外形參數(shù)根據(jù)實(shí)際蒸發(fā)管尺寸進(jìn)行設(shè)計。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微型發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管，其內(nèi)部設(shè)置多個肋片結(jié)構(gòu)，采用螺旋式外形。肋片結(jié)構(gòu)分為兩種形式：圓孔型和“8”字孔型。蒸發(fā)管內(nèi)部增加的肋片結(jié)構(gòu)，能夠增大內(nèi)壁面的表面積，燃油混氣與蒸發(fā)管的接觸面積增加，換熱效果加強(qiáng)。并且，肋片結(jié)構(gòu)在一定程度上能夠降低燃油混氣的流速，從而達(dá)到提高燃油混氣在蒸發(fā)管內(nèi)的停留時間，換熱效果加強(qiáng)。圓孔型肋片，對氣流速度的降低有較大作用，增加氣流在蒸發(fā)管的停留時間較長，“8”字型肋片，對蒸發(fā)管內(nèi)壁面面積增加較大，兩種肋片均有其益處，同一蒸發(fā)管可以同時結(jié)合兩種肋片進(jìn)行內(nèi)部設(shè)置，從而達(dá)到最佳的霧化蒸發(fā)效果。螺旋式外形，增加燃油混氣在蒸發(fā)管內(nèi)的停留時間和換熱面積，對燃油霧化蒸發(fā)有促進(jìn)作用。良好的燃油霧化蒸發(fā)效果，能夠提高燃燒性能。
【IPC分類】F23R3/32
【公開號】CN105588145
【申請?zhí)枴緾N201610045519
【發(fā)明人】張群, 黎超超, 楊省喆, 李逸飛, 邢力, 汪玉明, 閆東博
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年1月25日