对某布雷顿循环燃烧器专利进行分析研究.pdf

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1、党娟苏铁熊：对某布雷顿循环燃烧器专利进行分析研究35对某布雷顿循环燃烧器专利进行分析研究AnalysisofaBraytonCycleBurnerPatent党娟苏铁熊(中北大学)[摘要]本文对某布雷顿循环燃烧器专利进行研究，给定相关参数，对此燃烧器进行完全燃烧、过量空气系数、燃空比等计算。将计算结果与现在大部分发动机的数据相比，说明此燃烧器降低污染，提高效率。[关键词]燃烧器布雷顿循环燃烧计算Abstract：Inthispaper，analysisofaBraytoncycleburnerpatent，givenpa

2、rameters，calculationa—bouttheburnercompletecombustion，excessaircoefficient，combustionairratioandSOon．Thecalcula—tionresultscomparedwiththemostoftheenginedatanow，illustratethisburnertoreducepollutionandimproveefficiency．Keywords：BurnerBraytoncycleCombustioncalcula

3、tion燃烧器是发动机核心部分之一。燃烧器与发动机的性能、可靠性、寿命皆有密切关系。本文对J．L．金特尔的高效低污染的混合式布雷顿循环燃烧器专利⋯进行研究，此发动机可应用于布雷顿循环发动机如图l所示，通过对燃烧器进行一系列相关计算得出数据，与现有燃烧器对比，说明此燃烧器提高效率。图1布霄顿循环发动机图1高效低污染的混合式布雷顿循环燃烧器燃烧器特点：(1)采用分次压缩空气进入燃烧室使燃料燃烧充分。(2)采用水冷，水进入燃烧器蒸发，水喷嘴的排列使水的蒸发产生了涡流，它有助于燃烧器内燃料和空气的混合，从而实现了更充分的燃烧。(

4、3)采用多级燃烧，使火焰燃烧形成一定角度的火焰锥角，保证火焰稳定⋯。燃烧器示意图如图2所示：11．内半球头2．进口端3．水喷嘴4空气供给室5燃料喷嘴6进气口7．外半球头8．第二空气供给室9内火管10烧嘴11．燃烧第一火区12．点火器13．燃烧第二火区14．燃烧第三火区15．燃烧第四火区16．内管进口端17．中间火管18．外火管19．孔20内空气流动间隙2I．内管22．水喷嘴23．中间管24．外空气流动间隙25．外管26．出口端27．平衡室28．水喷嘴29．热电偶30．热电阻31．火焰限制锥图2燃烧器示意图燃烧器设计目的：

5、(1)燃烧理想配比的燃料与空气混合物，提供有效的、清洁的、低污染的动力。(2)通过水冷减少空气压缩机的负载，以便可以采用一个较小的压缩机。(3)给反应物在燃烧时提供足够的停留时间，以便反应物充分燃烧¨o。(4)可以用于任何膨胀机动力产生系统，36内燃机与配件2014年第6期与目前可用的燃烧器比较时，能有更大的效率和较低的比油耗。2燃烧器计算2．1计算燃烧器完全燃烧的理论空气量本文选用的是柴油，选取燃烧低热值为Hu=44500KJ／kg【2o，燃料C=0．865H=0．1250=0．001(忽略少许S、N)。燃烧现象的本质

6、是化学反应，反应物质的完全燃烧时要遵循化学平衡的规律。通常燃烧是利用空气中的氧气来进行燃料燃烧，而氧气在空气中的含量是确定不变的。因此一定数量的燃料完全燃烧就需要相应数量的空气。柴油主要含碳、氢、氧。设lkg柴油中有g。培的C，g。后g的H，g。kg的0，即g，+gH+g。=lkgC完全燃烧时，c与0：化合，生成二氧化碳CO：；日燃烧时，日与0：化合，生成水蒸气H：0。它们反应方程式如下：C+02=C02也+丢D：=Ⅳ：o燃料中的碳、氢在完全燃烧时前后的化学反应数量关系如表1所示由表1可知，lkg燃料完全燃烧时，其中gc

7、培的碳需要_98，培的氧(或西gc培莫尔的氧)，gⅣ培的氢燃烧需要89，，kg的氧(或竽培莫尔的氧)，由于燃料本身还有g。公斤的氧(或署冶莫尔的氧)，因此1冶燃料完全燃烧理论上所需的氧气为：L=妄b(詈g。+89Ⅳ一gokg／kg燃料或L。2矗旨(卺+g了lt—j92。l，kgm。l／kg燃料将燃料C=0．865，H=0．125，0=0．001带人上面公式求的L。=14．261kg／kg燃料或Z。=0．494kgmol／kg燃料算出理论所需空气量为14．261kg／kg燃料或0．494kgmol／kg燃料。表1燃料元素成

8、分的化学反应燃料成分：每千克燃料有鲰g的C，gttkg的H，g。kg的0C(完全燃烧)H(完全燃烧)C+02=C02也+1／202=H2012(kg)C+32(kg)02=44(kg)C022(kg)H2+16(kg)02=18(kg)H201(kg)C+8／3(kg)02=11／3(kg)C021(kg)心+8(k