微型發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種新型蒸發(fā)管設(shè)計(jì)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(dòng)力系統(tǒng)在近幾年已成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，其中微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)是最有前途的動(dòng)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(jì)是微型渦輪發(fā)動(dòng)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(shí)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(guó)內(nèi)外雖已開展微型燃燒室的相關(guān)研究工作，但對(duì)于微型燃燒室的流動(dòng)特征和性能的研究較少，對(duì)于微型發(fā)動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)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(shí)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(jì)對(duì)燃燒室內(nèi)霧化、燃燒效率起關(guān)鍵性作用。
[0004]對(duì)于蒸發(fā)管結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)起著關(guān)鍵作用。蒸發(fā)管設(shè)計(jì)的優(yōu)良與否，對(duì)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(wèn)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(jì)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(shí)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(dòng)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(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)置肋片螺旋式蒸發(fā)管，內(nèi)置多個(gè)肋片。對(duì)于厘米級(jí)的蒸發(fā)管，壁面厚度為I?2mm，直徑為5?10mm，長(zhǎng)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(gè)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(gè)，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(jì)。
[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(gè)圓，兩個(gè)圓直徑設(shè)計(jì)可以采用等直徑設(shè)計(jì)，直徑尺寸為繞中心圓形分布，分布數(shù)量為10-20個(gè)，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(jì)。
[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(gè)，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(jì)。
[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(zhǎng)，可采用較多數(shù)量的肋片，數(shù)量為10-50個(gè)，具體的數(shù)量根據(jù)蒸發(fā)管長(zhǎng)度確定。同時(shí)，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(dòng)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(shí)間，讓其有充分的時(shí)間與蒸發(fā)管內(nèi)空氣進(jìn)行蒸發(fā)預(yù)混，同時(shí)，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(duì)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(duì)燃燒室性能的提高有很大幫助。
【附圖說(shuō)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(gè)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(duì)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(dòng)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(gè)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(guò)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(shí)能使氣流和燃油的速度減慢，使兩者在蒸發(fā)管的停留時(shí)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(duì)燃油霧化的效果不同，采用圓孔型肋片，燃油混氣停留時(shí)間更長(zhǎng)，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(duì)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(zhǎng)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(shí)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(duì)燃燒室性能有很大提1?，發(fā)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(gè)，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(jì)。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(gè)圓，兩個(gè)圓直徑設(shè)計(jì)可以采用等直徑設(shè)計(jì)，直徑尺寸為1_2_，繞中心圓形分布，分布數(shù)量為10-20個(gè)，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(jì)。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(gè)，具體的數(shù)量根據(jù)蒸發(fā)管長(zhǎng)度確定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型發(fā)動(dòng)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(gè)，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(jì)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微型發(fā)動(dòng)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(gè)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(shí)間，換熱效果加強(qiáng)。圓孔型肋片，對(duì)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(shí)間較長(zhǎng)，“8”字型肋片，對(duì)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(shí)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(shí)間和換熱面積，對(duì)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(hào)】CN105588145
【申請(qǐng)?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(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日