燃燒室是燃料或推進(jìn)劑在其中燃燒生成高溫燃?xì)獾难b置。它是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件。本文是一篇工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置投稿的論文范文，主要論述了環(huán)管型燃燒室出口溫度場(chǎng)調(diào)試。
　　摘要：燃燒室在完成設(shè)計(jì)定型前，要對(duì)其出口的溫度分布情況進(jìn)行評(píng)估，以判定是否滿(mǎn)足渦輪部件的要求。如果未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求就需要對(duì)燃燒室的部件進(jìn)行調(diào)整，這種調(diào)整主要集中在火焰筒和噴嘴的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)上，調(diào)整的幅度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，以避免影響燃燒室的其它性能指標(biāo)。

　　Abstract： Before finalizing the design of combustor， the exit temperature distribution condition should be evaluated so as to determine whether it meets the requirements of turbine parts. If it doesn't meet the standard requirements， the combustor shall be adjusted， mainly focusing on the flame tube and nozzle structure parameters. The debugging size should be controlled within certain range so as not to affect other performance indexes of the combustor.

　　關(guān)鍵詞：溫度場(chǎng)參數(shù),環(huán)管,調(diào)試

　　Key words： temperature field parameters;vasicentric;debugging

　　中圖分類(lèi)號(hào)：V263.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2016)04-0134-03

　　0 引言

　　渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室出口與渦輪導(dǎo)向葉片相對(duì)接，燃料燃燒形成高溫燃?xì)�，�?jīng)空氣摻冷和混合，使溫度降低。如果未能將高溫燃?xì)饩鶆虻膿交�，燃燒室出口處的燃�(xì)鉁囟染蜁?huì)很不均勻，使渦輪葉片受熱不均，降低渦輪導(dǎo)向葉片和工作葉片的壽命及其可靠性，因此在燃燒室設(shè)計(jì)定型前將燃燒室出口溫度場(chǎng)調(diào)整至目標(biāo)值十分必要。燃燒室出口溫度場(chǎng)的調(diào)試方法與燃燒室的總體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)參數(shù)都有一定的聯(lián)系，其中的規(guī)律與影響程度需要進(jìn)行試驗(yàn)摸索。

　　1 燃燒室試驗(yàn)情況簡(jiǎn)介

　　某型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室為環(huán)管式結(jié)構(gòu)，共有20個(gè)管型火焰筒。進(jìn)行燃燒室出口溫度場(chǎng)調(diào)試時(shí)選取一個(gè)全尺寸的火焰筒進(jìn)行試驗(yàn)，采取的是降壓模擬試驗(yàn)，降低試驗(yàn)壓力，保證燃燒室進(jìn)口溫度、余氣系數(shù)α與工作狀態(tài)相同，相應(yīng)的降低空氣流量和燃料流量。

　　評(píng)估出口溫度場(chǎng)的指標(biāo)是在燃燒室負(fù)荷最大、出口平均溫度最高的情況下確定的，包括：①周向溫度分布系數(shù)：燃燒室出口截面內(nèi)的最高燃?xì)饪倻嘏c燃?xì)馄骄�總溫之差與燃燒室溫升的比值;②徑向溫度分布系數(shù)：燃燒室出口截面同一半徑上各點(diǎn)總溫，按周向取算術(shù)平均值后求得的最高平均徑向總溫與出口平均總溫之差與燃燒室溫升的比值。

　　首次試驗(yàn)錄取的周向溫度分布系數(shù)和徑向溫度分布系數(shù)與渦輪部件提出的標(biāo)準(zhǔn)差距較大，具體情況見(jiàn)圖1、2。

　　圖中黑色曲線(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)要求的上、下限，灰色曲線(xiàn)為本次試驗(yàn)錄取的參數(shù)曲線(xiàn)。從圖中可以看出高溫區(qū)主要集中在扇形區(qū)的上半部，兩個(gè)指標(biāo)偏高的地方集中上半部三個(gè)截面上，而葉根位置則明顯的偏低;以中間截面為分界面，扇形面上半部平均溫度較下半部平均溫度高出70℃左右。

　　2 調(diào)整方法及過(guò)程

　　2.1 調(diào)試方案介紹 根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整噴嘴的流量和火焰筒的二股氣流摻混孔尺寸可以有效的影響周向及徑向溫度分布。對(duì)于環(huán)管型式的燃燒室，單個(gè)噴嘴流量的調(diào)整余度比較小，對(duì)性能影響更直接。介于此項(xiàng)原因，本次調(diào)試準(zhǔn)備先對(duì)火焰筒的二股氣流摻混孔進(jìn)行調(diào)整。

　　火焰筒摻混孔的布局是：火焰筒過(guò)渡段的背部有兩個(gè)Φ32孔分布于垂直軸線(xiàn)兩側(cè)各18°，兩個(gè)Φ26孔分布于垂直軸線(xiàn)兩側(cè)各54°，一個(gè)Φ14分布于垂直軸線(xiàn)上。在腹部有兩個(gè)Φ32分布于垂直軸線(xiàn)兩側(cè)各18°，兩個(gè)Φ26孔分布于垂直軸線(xiàn)兩側(cè)各54°。此4孔按水平軸線(xiàn)與背部的4孔對(duì)稱(chēng)分布。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

　　2.2 歷次調(diào)試過(guò)程 根據(jù)第一次試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整的目標(biāo)主要是降低扇形上半?yún)^(qū)域的平均溫度。調(diào)整方案是：將火焰筒過(guò)渡段背部摻混孔中的兩個(gè)Φ32孔加大至Φ40，增加摻混的進(jìn)氣量;將中間Φ14孔擴(kuò)大，加裝一個(gè)內(nèi)徑Φ16、長(zhǎng)度為10mm的導(dǎo)管，形成沖擊式冷卻孔，以便增加射流深度。調(diào)整后的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4、5。

　　從試驗(yàn)結(jié)果看，經(jīng)過(guò)調(diào)整周向溫度分布系數(shù)有顯著降低，峰值有所下降，基本符合設(shè)計(jì)的要求，但是扇形下半?yún)^(qū)域的值低于了設(shè)計(jì)值的范圍。分析認(rèn)為：過(guò)渡段背部摻混孔加大后有效地分解了高溫氣流;徑向溫度分布系數(shù)變化不大，可以看出靠近壁面的平均溫度略有提高，但熱點(diǎn)仍然存在，這說(shuō)明改裝的進(jìn)氣導(dǎo)管在增加了射流深度的同時(shí)也降低了對(duì)壁面附近的冷卻。

　　增加扇形上半部的進(jìn)氣量，兩種系數(shù)的曲線(xiàn)形式?jīng)]有明顯變化，說(shuō)明火焰筒腹部的進(jìn)氣量要大于背部，這應(yīng)與燃燒室的整體結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此后續(xù)的調(diào)試思路是繼續(xù)增加上半部的進(jìn)氣量，降低下半部的進(jìn)氣量，以均衡平均溫度。前后經(jīng)過(guò)三次試驗(yàn)，這種調(diào)整思路做法取得了明顯的效果，周向溫度分布系數(shù)和徑向溫度分布系數(shù)的曲線(xiàn)已接近標(biāo)準(zhǔn)值。調(diào)試結(jié)果見(jiàn)圖6、7。

　　經(jīng)過(guò)對(duì)火焰筒過(guò)渡段摻混孔的調(diào)整，兩種溫度分布系數(shù)的曲線(xiàn)已接近標(biāo)準(zhǔn)要求，可以適當(dāng)調(diào)整噴嘴，改變?nèi)剂系牧髁縼?lái)進(jìn)一步控制溫度場(chǎng)。

　　經(jīng)過(guò)兩次噴嘴調(diào)整試驗(yàn)，降低噴嘴的流量、增加噴霧錐角的角度，最終的調(diào)試結(jié)果見(jiàn)圖8、9。

　　完成噴嘴調(diào)試后，周向、徑向溫度分布參數(shù)曲線(xiàn)基本已符合標(biāo)準(zhǔn)，參數(shù)結(jié)果比指標(biāo)要求高出2.7個(gè)百分點(diǎn)(約21℃)，最高平均溫度截面在葉片相對(duì)高度的0.742處，而標(biāo)準(zhǔn)要求的最高平均溫度截面在葉片高度的0.68處，調(diào)試結(jié)果最高平均溫度截面略有上移，分析認(rèn)為對(duì)渦輪葉片強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生不利影響，是可以接受的。

　　3 調(diào)試結(jié)果分析及總結(jié)

　　從試驗(yàn)調(diào)整的過(guò)程看，影響燃燒室出口溫度場(chǎng)的因素是多方面的，燃燒室的結(jié)構(gòu)、噴嘴的工作特性、摻混形式、二股氣流的流量等都對(duì)溫度場(chǎng)有很大的影響;本次試驗(yàn)對(duì)噴嘴的流量進(jìn)行了調(diào)整，從結(jié)果看，核心區(qū)的高溫氣流有明顯的減小，以燃油作為燃料，燃燒的好壞對(duì)溫度場(chǎng)產(chǎn)生更大的影響;增加摻混孔的直徑可以增加摻混空氣的射流深度，提高混合的效率，但不利于孔附近區(qū)域的摻混，甚至一定程度上增加該區(qū)域的平均溫度。

　　從理論上分析，對(duì)于出口溫度參數(shù)的調(diào)整，全環(huán)型燃燒室要比環(huán)管型的更為困難，因?yàn)榄h(huán)形火焰筒內(nèi)的氣流流動(dòng)、噴嘴之間的相互影響都要相對(duì)單管形火焰筒復(fù)雜，為調(diào)整增加難度。本次環(huán)管型燃燒室的調(diào)試遇到的困難，并非影響因素復(fù)雜，而是資源緊張，空氣流量、燃油流量、火焰筒可調(diào)整面積等都較全環(huán)型燃燒室少很多，調(diào)整幅度稍微過(guò)大就會(huì)出現(xiàn)相異的結(jié)果，需要對(duì)影響溫度場(chǎng)的因素進(jìn)行更為精確的控制，而這更好的詮釋了 “控制燃燒”的思想。燃燒室的出口溫度平均值是一定的，局部區(qū)域溫度低，必然會(huì)使得部分溫度升高，而調(diào)整溫度場(chǎng)就是在控制冷、熱氣流，使之達(dá)到平衡，因此在調(diào)整過(guò)程中，過(guò)當(dāng)?shù)母膭?dòng)可能會(huì)適得其反。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]金如山.航空燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室[M].宇航出版社，1988：247.

　　[2]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].三版.高等教育出版社，1998：425.

　　[3]彭澤琰，劉剛.航空燃?xì)廨啓C(jī)原理(上冊(cè))[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2000：243.
　　相關(guān)期刊簡(jiǎn)介：《自動(dòng)化與儀器儀表》雜志是由重慶市自動(dòng)化與儀器儀表學(xué)會(huì)和重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所主辦，其特點(diǎn)是學(xué)術(shù)水平高、實(shí)用性強(qiáng)、覆蓋面寬、發(fā)行量大、廣告效果 好。據(jù)中國(guó)科技信息研究所館藏期刊借閱統(tǒng)計(jì)表明，她是最受讀者喜愛(ài)的刊物之一。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/gongyeshejilw/57051.html