[go: up one dir, main page]

CN115111603B - 带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒 - Google Patents

带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒 Download PDF

Info

Publication number
CN115111603B
CN115111603B CN202210613774.6A CN202210613774A CN115111603B CN 115111603 B CN115111603 B CN 115111603B CN 202210613774 A CN202210613774 A CN 202210613774A CN 115111603 B CN115111603 B CN 115111603B
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion chamber
double
flame tube
heat exchange
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210613774.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115111603A (zh
Inventor
王忠义
李政
王瑞浩
宋天楚
王艳华
王萌
万雷
王松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN202210613774.6A priority Critical patent/CN115111603B/zh
Publication of CN115111603A publication Critical patent/CN115111603A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115111603B publication Critical patent/CN115111603B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/52—Toroidal combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03043—Convection cooled combustion chamber walls with means for guiding the cooling air flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒，包括双层结构燃烧室火焰筒，双层结构燃烧室火焰筒顶部设置离心压气机，双层结构燃烧室火焰筒尾部设置向心涡轮，双层结构燃烧室火焰筒顶部设置安装孔，双燃料高效喷嘴通过安装孔进行安装，双层结构燃烧室火焰筒的低温侧的两层壁上均安装强化换热壁面，强化换热壁面上均设置冷却孔。本发明设计的冷却方式极大程度上的提高了换热面积以及换热强度，同时也保证了微型燃气轮机的体量，并提高了微型燃气轮机燃烧室的工作范围以及稳定性和使用寿命。

Description

带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒
技术领域
本发明涉及的是一种燃气轮机，具体地说是燃气轮机的燃烧室火焰筒。
背景技术
燃烧室作为连接压气机和透平的燃气燃烧部件，将化学能转化为热能，将热空气通入透平做功，其工作环境温度最高，燃料与进入的空气在燃烧室内燃烧，燃烧温度可达2000摄氏度以上。随着燃气轮机技术的发展，燃烧室内的燃烧温度也越来越高，而材料在一定温度条件下就会发生热应变、蠕变甚至损坏，热燃气的最高容许温度，受到与这种热燃气接触的金属部件的工作温度极限的限制，并取决于把这些部件冷却到热燃气温度以下的能力。热力发动机可能取得的热力效率，取决于其工作流体的最高温度，为保证燃烧的效率以及更高燃气轮机功率，需要在不降低燃烧温度的同时又保证燃烧的稳定性，所以设计高效良好的换热结构快速带走热量降低燃烧室温度是十分必要的。
燃气轮机燃烧室内允许的最高温度决定了燃气轮机的效率，而温度受到材料的限制，先进燃气轮机燃烧室火焰筒的冷却任务是有困难的。目前大多是将一部分冷气从燃烧室外环腔引入至火焰筒内，在火焰筒内壁形成气膜，一方面冷却火焰筒壁，另一方面隔离热燃气。
发明内容
本发明的目的在于提供能在一个小的体量里实现了更强的换热效果，提高了微型燃气轮机燃烧室的工作范围以及稳定性和使用寿命的带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒。
本发明的目的是这样实现的：
本发明带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒，其特征是：包括双层结构燃烧室火焰筒，双层结构燃烧室火焰筒顶部设置离心压气机，双层结构燃烧室火焰筒尾部设置向心涡轮，双层结构燃烧室火焰筒顶部设置安装孔，双燃料高效喷嘴通过安装孔进行安装，双层结构燃烧室火焰筒的低温侧的两层壁上均安装强化换热壁面，强化换热壁面上均设置冷却孔。
本发明还可以包括：
1、强化换热壁面与其对应的双层结构燃烧室火焰筒的壁通过圆柱肋进行连接并冷却换热。
2、所述圆柱肋为一实心、一空心相间隔的形式，实心圆柱肋连接对应的强化换热壁面和双层结构燃烧室火焰筒的壁，空心圆柱肋带走气体热量。
3、实心圆柱肋的数量多于空心圆柱肋的数量。
4、所述的双层结构燃烧室火焰筒的两层壁形成的结构为与离心压气机相匹配的内侧与外侧进气的结构形式。
本发明的优势在于：本发明设计了一种带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒，通过在双层壁结构的燃烧室火焰筒上添加新的冷却结构，主要由双层结构的燃烧室火焰筒、火焰筒低温测有冷却结构的强化换热壁面以及通过一实心一空心的圆柱肋进行连接强化换热壁面与火焰筒壁面并进行强化换热，而对于微型燃气轮机本身的节凑结构来说，在一个小的体量里实现更强的换热效果，通过本发明设计的冷却方式极大程度上的提高了换热面积以及换热强度，同时也保证了微型燃气轮机的体量，并提高了微型燃气轮机燃烧室的工作范围以及稳定性和使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为燃烧室喷嘴结构；
图3为进气方式；
图4为强化换热壁面与燃烧室壁面之间的连接图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-4，本发明为一种带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒，包括：离心压气机1、压气机出口导叶2、燃烧室喷嘴3、燃烧室壁面4、向心涡轮5、燃烧室喷嘴适配孔6、空心圆柱肋7、实心圆柱肋8、强化换热壁面9、强化换热壁面冷却孔10。
燃烧室喷嘴3通过燃烧室喷嘴适配孔6向双层结构燃烧室内通入可燃气体，燃烧室壁面4与强化换热壁面9通过空心圆柱肋7和实心圆柱肋8进行连接固定与强化换热，同时在强化换热壁面9上开设强化换热壁面冷却孔10进一步加强换热。双层壁结构燃烧室火焰筒顶部具有双燃料高效喷嘴3的安装孔，以及与离心压气机1相匹配的内侧与外侧进气的结构形式。强化换热壁面9布置在双层结构燃烧室的火焰筒的低温测，同时在强化换热壁面9上进行添加冷却孔10，使得从压气机1出来的空气通过强化换热壁面9的冷却孔10后在双层结构的燃烧室火焰筒的壁面4上形成冷却气膜进而带走高温壁面上的热量。强化换热壁面9与双层结构燃烧室火焰筒之间通过一实心一空心的圆柱肋7、8进行连接，实心圆柱肋8起到主要的连接固定作用，实心圆柱肋8的数量要多于空心圆柱肋7的数量进而保证该结构形式的稳定性。进入到强化换热壁面9以及双层结构燃烧室的火焰筒壁面4之间的气体经过圆柱肋7、8之后，会在圆柱肋7、8之间形成涡旋，会加强强化换热壁面9以及双层结构燃烧室火焰筒壁面4的换热强度，实心圆柱肋8使得高温端的温度快速的传给强化换热壁面9，等同于增加了换热面积，空心的圆柱肋7内部通过压气机气体之后，会带走空心圆柱肋附近的热量，进一步强化换热。
工作过程如下：空气经过离心压气机1增压后经过压气机出口导叶2进一步增压，高压气体分成多股进入到燃烧室中，分别从燃烧室壁面4与强化换热壁面9之间的空间进气，从强化换热壁面9上面的强化换热壁面冷却孔10以及燃烧室壁面4上的进气孔如燃烧室内部，从空心圆柱肋7的内部通道进气。通过强化换热壁面9上的冷却孔10进入的气体在燃烧室壁面上形成冷却气膜，从燃烧室壁面4与强化换热壁面9之间的空间进入的气体通过实心圆柱肋7与空心圆柱肋之后形成涡旋带走强化换热壁面9以及燃烧室壁面4上面的热量，通过空心圆柱肋7的冷却气体带走空心圆柱肋附近的热量加强换热效率，实心圆柱肋的存在在加强燃烧室壁面4与强化换热壁面9之间的流动换热的同时还进一步的将燃烧室壁面4上的热量扩散到强化换热壁面9上面，相当于增加了燃烧室壁面4的换热面积。

Claims (2)

1.带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒，其特征是：包括双层结构燃烧室火焰筒，双层结构燃烧室火焰筒顶部设置离心压气机，双层结构燃烧室火焰筒尾部设置向心涡轮，双层结构燃烧室火焰筒顶部设置安装孔，双燃料高效喷嘴通过安装孔进行安装，双层结构燃烧室火焰筒的低温侧的两层壁上均安装强化换热壁面，强化换热壁面上均设置冷却孔；
强化换热壁面与其对应的双层结构燃烧室火焰筒的壁通过圆柱肋进行连接并冷却换热；
所述圆柱肋为一实心、一空心相间隔的形式，实心圆柱肋连接对应的强化换热壁面和双层结构燃烧室火焰筒的壁，空心圆柱肋带走气体热量；
实心圆柱肋的数量多于空心圆柱肋的数量。
2.根据权利要求1所述的带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒，其特征是：所述的双层结构燃烧室火焰筒的两层壁形成的结构为与离心压气机相匹配的内侧与外侧进气的结构形式。
CN202210613774.6A 2022-05-31 2022-05-31 带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒 Active CN115111603B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210613774.6A CN115111603B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210613774.6A CN115111603B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115111603A CN115111603A (zh) 2022-09-27
CN115111603B true CN115111603B (zh) 2023-09-29

Family

ID=83325996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210613774.6A Active CN115111603B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115111603B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114755021A (zh) * 2022-05-13 2022-07-15 哈尔滨工程大学 一种燃气轮机燃烧室燃烧研究实验装置
CN117308140A (zh) * 2023-09-28 2023-12-29 中国航发沈阳发动机研究所 一种航空发动机燃烧室燃料冷却结构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3835922A (en) * 1972-03-30 1974-09-17 Lindt & Spruengli Schokolade Heat exchanger for fluent masses
US5378132A (en) * 1990-04-26 1995-01-03 Kaiser; Herbert Apparatus for producing granules or pastilles from flowable material
CN104033927A (zh) * 2014-06-12 2014-09-10 中国航空动力机械研究所 基于rql原理的燃烧室及带有该燃烧室的航空发动机
CN104357018A (zh) * 2014-10-10 2015-02-18 中关村人居环境工程与材料研究院 一种环境友好型复合相变材料及相变蓄能装置
CN204176685U (zh) * 2014-09-26 2015-02-25 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 燃气轮机燃烧室火焰筒双层气膜冷却结构
CN106247403A (zh) * 2016-08-02 2016-12-21 北京航空航天大学 一种双层壁结构的微型燃气轮机燃烧室
CN111520747A (zh) * 2020-03-17 2020-08-11 西北工业大学 一种柔和燃气轮机燃烧室
CN111520764A (zh) * 2020-03-25 2020-08-11 西北工业大学 一种带有尾部冷却结构的燃烧室
CN113217949A (zh) * 2021-05-20 2021-08-06 西安航天动力研究所 一种燃烧室发散冷却结构及冲压发动机燃烧室

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3835922A (en) * 1972-03-30 1974-09-17 Lindt & Spruengli Schokolade Heat exchanger for fluent masses
US5378132A (en) * 1990-04-26 1995-01-03 Kaiser; Herbert Apparatus for producing granules or pastilles from flowable material
CN104033927A (zh) * 2014-06-12 2014-09-10 中国航空动力机械研究所 基于rql原理的燃烧室及带有该燃烧室的航空发动机
CN204176685U (zh) * 2014-09-26 2015-02-25 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 燃气轮机燃烧室火焰筒双层气膜冷却结构
CN104357018A (zh) * 2014-10-10 2015-02-18 中关村人居环境工程与材料研究院 一种环境友好型复合相变材料及相变蓄能装置
CN106247403A (zh) * 2016-08-02 2016-12-21 北京航空航天大学 一种双层壁结构的微型燃气轮机燃烧室
CN111520747A (zh) * 2020-03-17 2020-08-11 西北工业大学 一种柔和燃气轮机燃烧室
CN111520764A (zh) * 2020-03-25 2020-08-11 西北工业大学 一种带有尾部冷却结构的燃烧室
CN113217949A (zh) * 2021-05-20 2021-08-06 西安航天动力研究所 一种燃烧室发散冷却结构及冲压发动机燃烧室

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
某型斜流驻涡燃烧室火焰筒冷却结构优化研究;张净玉;工程热物理学报;43(4);1013-1020 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115111603A (zh) 2022-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115111603B (zh) 带有冷却结构的微型燃气轮机双层壁结构燃烧室火焰筒
US5144794A (en) Gas turbine engine with cooling of turbine blades
US11313238B2 (en) Turbine blade including pin-fin array
CN205036457U (zh) 一种燃气轮机排气缸冷却装置
US10378361B2 (en) Gas turbine blade
CN107044347B (zh) 一种回热器和燃气轮机
CN102818291B (zh) 一种火焰筒
US20200102836A1 (en) Turbine blade having cooling hole in winglet and gas turbine including the same
CN204227467U (zh) 一种燃烧室火焰筒结构
US9181871B2 (en) Indirectly heated gas turbine system
US9810431B2 (en) Silo combustion chamber for a gas turbine
CN204254676U (zh) 一种燃气轮机燃烧室火焰筒的冷却结构
CN108826356B (zh) 一种燃料电池涡轮复合模拟试验用燃烧室
CN207018092U (zh) 一种回热器和燃气轮机
CN106133293B (zh) 燃气轮机
CN118009359A (zh) 一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构
CN204254678U (zh) 一种燃气轮机燃烧室火焰筒的交错式冷却结构
CN204404242U (zh) 具有多孔火焰筒的燃烧室
US11326520B2 (en) Heat exchange apparatus and gas turbine having the same
CN210919247U (zh) 回热型燃气轮机
CN116557141B (zh) 一种带有蒸汽循环系统的爆震燃气轮机
CN209512094U (zh) 隔离组件结构及燃气轮机装置
CN118729323B (zh) 航天用富油工况吸气式发动机燃烧器、工作方法及发动机
CN119713318B (zh) 燃油管组、集油环、燃油喷嘴、燃烧室及燃气涡轮发动机
CN204610034U (zh) 一种燃气轮机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant