微型發動機波浪式燃油蒸發管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于燃氣渦輪發動機領域，具體涉及一種可以有效強化傳熱與氣流擾動并能有效改善燃燒室燃油液滴霧化蒸發效果的微型發動機波浪式燃油蒸發管。
【背景技術】
[0002]微型飛行器以其體積小、隱蔽性好、重量輕、成本低、攜帶方便、操作簡單等突出特點，在軍事領域和民用領域，都都展現出了十分誘人的應用前景。所以自微型發動機的概念出現以來，微型發動機及其相關技術的研究都得到了重視，而燃燒室是發動機的心臟，微型發動機的發展離不開微型燃燒室的發展。
[0003]對于使用液態燃料的動力裝置來說，燃燒反應是以氣態進行的，即液態燃料必須變成油蒸汽，而后燃燒。實現這一過程主要采用噴嘴，像直射噴嘴式、離心式噴嘴、氣動霧化噴嘴等。但其結構復雜，成本高，使用時要有較高供油壓力，低壓時霧化質量差，長時間工作容易積碳等缺點。而蒸發管所需供油壓力低，在相同壓力、油量下相比于其他噴嘴能降低燃油粒徑并且提高均勻度，進而提高燃燒室出口溫度分布以及解決冒煙問題，以上原因使得蒸發管被廣泛應用于航空燃氣輪機燃燒室。但是與此同時，蒸發管的霧化與蒸發效果相對較差，尤其是在啟動狀態時空氣壓力低，溫度也不高，不能使蒸發管內的燃油良好霧化，導致發動機點火困難。
[0004]現代的微型發動機燃燒室一般都對蒸發管內的燃油霧化蒸發效果要求比較嚴格，但是傳統的蒸發管結構因其霧化蒸發效果差等因素難以滿足現代微型發動機燃燒室對燃油霧化蒸發效果的要求，而微型發動機花瓣式燃油蒸發管很好地解決了這個問題，此外，微型發動機波浪式燃油蒸發管，因為加強了氣流的擾動，所以也會使發動機的啟動狀況有所改善，因此具有廣闊的應用前景。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提出一種新型可以有效改善燃油液滴霧化蒸發效果的微型發動機波浪式燃油蒸發管。與現有技術相比，本發明的優點是相對于其它蒸發管結構，本結構能有效提升燃油的霧化蒸發效果，并在一定程度下改善蒸發管式燃燒室啟動難的狀況，相對于其它供油方式，其還有結構簡單，加工方便的優點。
[0006]技術方案
[0007]本發明的目的在于提供一種微型發動機波浪式燃油蒸發管。
[0008]本發明的目的是這樣實現的一種微型發動機波浪式燃油蒸發管，所述波浪式燃油蒸發管管壁是波浪式結構，表面凹凸不平，所述波浪式蒸發管沿周向均布固定在火焰筒上。
[0009]本發明的波浪式燃油蒸發管，通過蒸發管表面凹凸不同的壁面結構增大了蒸發管的表面積，使蒸發管的換熱面積增大，有利于增大蒸發管內燃油的蒸發速率，其次，凹凸不平的壁面結構還加強了氣流的擾動，有利于提升蒸發管內燃油液滴的霧化效果。
[0010]作為本發明的推薦實施方式:所述波浪式燃油蒸發管壁面呈波浪結構，蒸發管管壁橫截面輪廓線由多個半圓結構或橢圓結構的弧線首尾相連拼接而成，半圓結構或橢圓結構的弧線的拼接方式為正反相接，半圓的圓心或橢圓的中心都落在以蒸發管的中心為圓心的圓弧線上。
[0011]所述蒸發管沿周向均勻分布在火焰筒后端壁面上，蒸發管的結構形式可以為直管式蒸發管、L型蒸發管、T型蒸發管，蒸發管的直徑在5mm?12mm之間，以實際性能要求確定；蒸發管沿周向分布的數量依火焰筒、蒸發管的結構形式及流場的需要均勻分布2?32個。
[0012]所述半圓的半徑變化范圍為0.3mm?2mm之間。
[0013]所述橢圓的半長軸變化范圍為0.4?3mm，半短軸的變化范圍為0.2mm?1.5mm。
[0014]相對于現有技術，本發明具有如下有益效果:
[0015]1)本發明微型發動機波浪式燃油蒸發管，通過改變蒸發管壁面結構，一方面增大了換熱面積，從而使得燃油蒸發速率有所改善；另一方面，增大了氣流的擾動，強化了燃油液滴的霧化效果。
[0016]2)本發明微型發動機波浪式燃油蒸發管，結構相對簡單，對公差要求較低，具有廣闊應用前景。
【附圖說明】
[0017]圖1:本發明較佳實施例的微型發動機波浪式燃油蒸發管的截面圖
[0018]圖2:微型發動機波浪式燃油蒸發管示意圖
[0019]圖3:波浪式燃油蒸發管在微型發動機上裝配關系示意圖
[0020]圖4:裝有波浪式燃油蒸發管的微型發動機剖視圖
[0021 ]圖中1-微型燃燒室火焰筒外壁面;2-微型燃燒室火焰筒內壁面；
[0022]3-微型燃燒室火焰筒前壁;4-微型發動機波浪式燃油蒸發管。
【具體實施方式】
[0023]現結合附圖對本發明作進一步描述:
[0024]如圖1所示為本實施例的波浪式燃油蒸發管的截面圖，圖2中的波浪式燃油蒸發管由圖1所示截面圖形經過掃掠后形成。該波浪式燃油蒸發管同常規燃油蒸發管一樣，均布在火焰筒后壁面處，如圖3、圖4所示，直管式波浪燃油蒸發管軸向分布較為密集，大概有8?32個。
[0025]此外，波浪式燃油蒸發管的形式也可以為L型或者T型，波浪式燃油蒸發管的截面可以既可以為半圓形拼接方式，也可以為橢圓形拼接方式，圖1所示為半圓形拼接方式。當為半圓形拼接方式時，我們限定半圓的半徑變化范圍為0.3mm?2mm之間；當為橢圓形拼接方式時，我們限定橢圓的半長軸變化范圍為0.4?3mm，半短軸的變化范圍為0.2mm?1.5mm。
[0026]所謂霧化，就是將液體破碎分解成為小顆粒的過程。液體燃料通過霧化，加大了液體總的表面積，促進了蒸發，從而加快了燃燒過程，提高了燃燒性能。霧化產生的液滴尺寸越小，液滴的總表面積越大，蒸發速率越快、燃燒速度越快。如直徑為1mm的煤油滴，在空氣中燃燒約需Is才能燒完;而當其直徑減小到50μπι時，只需0.025s就可以燒完。
[0027]如果霧化效果不好，液體燃料的直徑過大，將出現諸如燃燒室火焰后移、出口溫度分布不均、壁面局部過熱等問題。除此以外，霧化的細度和液滴的尺寸分布對點火的影響很大。研究表明，最小點火能量與液霧平均直徑的4.5次方成正比。因此，霧化性能的好壞，不僅僅影響燃燒室性能，還對點火性能、燃燒室壽命有重要的影響。
[0028]本發明的波浪式蒸發管壁面結構有明顯地加強蒸發管內氣流擾動，強化摻混，提高霧化效果的作用。其次，燃油液滴的霧化效果變好也會對燃油液滴的蒸發效果產生有利的影響，因為液滴的粒徑變小，蒸發速率會變大，而波浪式蒸發管壁面結構也大大增加了蒸發管的表面積，加強了蒸發管壁面與蒸發管內油氣及蒸發管外高溫燃氣的接觸面積，大大強化了換熱效率，更有利于燃油液滴的蒸發。
[0029]以上所述僅為本發明的優選實施例，本發明專利可以有各種更改和變化。凡在本發明專利的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.微型發動機波浪式燃油蒸發管，其特征在于:波浪式燃油蒸發管管壁是波浪式結構，表面凹凸不平，蒸發管管壁橫截面輪廓線由多個半圓結構或橢圓結構的弧線首尾相連拼接而成，半圓結構或橢圓結構的弧線的拼接方式為正反相接，半圓的圓心或橢圓的中心都落在以蒸發管的中心為圓心的圓弧線上。2.根據權利要求1所述的一種微型發動機波浪式燃油蒸發管，其特征在于:蒸發管的結構形式可以為直管式蒸發管或L型蒸發管或T型蒸發管，蒸發管的直徑在5_?12mm之間變化。3.根據權利要求1或2所述的一種微型發動機波浪式燃油蒸發管，其特征在于:蒸發管管壁橫截面輪廓線由連續的半圓正反相接、首尾相連拼接而成，其中半圓的半徑變化范圍在0.3mm?2mm之間。4.根據權利要求1或2所述的一種微型發動機波浪式燃油蒸發管，其特征在于:蒸發管管壁橫截面輪廓線由連續的橢圓正反相接、首尾相連拼接而成，橢圓的半長軸變化范圍為0.4?3mm，半短軸的變化范圍為0.2mm?1.5mm。5.根據權利要求1或2或3或4所述的一種微型發動機波浪式燃油蒸發管，其特征在于:蒸發管沿火焰筒后壁面周向分布的數量依火焰筒、蒸發管的結構形式及流場的需要均勻分布2?32個。
【專利摘要】本發明提供了一種微型發動機波浪式燃油蒸發管。該結構可以有效提高燃油霧化、蒸發效果，波浪式燃油蒸發管結構通過凹凸不平的蒸發管壁面，明顯地加強了蒸發管內氣流的擾動，強化了摻混，提高了霧化的效果。其次，燃油液滴的霧化效果變好也會對燃油液滴的蒸發效果產生有利的影響，因為液滴的粒徑變小，蒸發速率會變大，波浪式蒸發管壁面結構也大大增加了蒸發管的表面積，加強了蒸發管壁面與蒸發管內油氣及蒸發管外高溫燃氣的接觸面積，大大強化了換熱效率，這強化了燃油液滴的蒸發。
【IPC分類】F02C7/224
【公開號】CN105422285
【申請號】CN201510874669
【發明人】張群, 楊省喆, 黎超超, 李逸飛, 閆東博, 邢力, 汪玉明
【申請人】西北工業大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月27日