[实用新型]一种无催化床的中等浓度过氧化氢/煤油燃烧室

说明书

技术领域

本实用新型涉及过氧化氢／煤油燃烧室(推力室)。 

背景技术

以高浓度过氧化氢作为氧化剂和煤油作为燃料的液体推进剂燃烧室已发展六十余年。过氧化氢浓度从开始的80％增加到现在的90％-98％。90％-98％过氧化氢的价格贵和安全性不够高，冰点-11.5℃-2.5℃偏高，催化分解温度高达740℃-946℃，与煤油燃烧温度2450℃-2660℃也高。90％-98％过氧化氢／煤油燃烧室因比冲较高和密度比冲很高而适用于挤压式火箭发动机和泵压式火箭发动机，但还有技术难度大、工作寿命短、不适宜导弹推进等缺点，实际应用不广不多。 

本人提出的“催化分解低浓度过氧化氢反应器和燃烧室及其应用”发明专利(CN102658066A)，使用低浓度40％-70％过氧化氢，价格便宜和安全性高，冰点低至-56℃--40℃，催化分解温度低至135℃-340℃，与柴油或煤油的燃烧温度比1000℃-2000℃低，有以民用为主、军民用结合的多用途。该燃烧室是一种有催化床的低浓度过氧化氢／煤油燃烧室，由于密度比冲较高及能用低浓度过氧化氢分解产物增压储箱，适用于挤压式火箭发动机，但比冲低不适宜泵压式火箭发动机。 

发明内容

针对高浓度过氧化氢／煤油燃烧室使用价格贵、安全性不够高、冰点偏高、分解温度和与煤油燃烧温度高的90％-98％过氧化氢，存在技术难度大、工作寿命短、不适宜导弹推进、实际应用不广不多等缺点，还针对低浓度过氧化氢／煤油燃烧室使用比冲低的40％-70％过氧化氢，不适宜泵压式火箭发动机，为了使过氧化氢／煤油燃烧室成本较低、安全性高、大部分地区一年四季都能用、分解温度和燃烧温度低、技术难度小、工作寿命长和在火箭导弹领域的应用较多并能用到民用等其它领域，本实用新型提供新型的一种中等浓度过氧化氢／煤油燃烧室。 

本实用新型的燃烧室使用中等浓度70％-79％过氧化氢，价格较低，安全性高，腐蚀性小，冰点-40℃-25℃和沸点125℃-131℃，大部分地区一年四季 都能用。分解温度267℃-485℃及与煤油的燃烧温度1958℃-2228℃都较低。这种过氧化氢有工业级和航天级两种产品。工业级是指游离酸、不挥发物、总碳、硝酸盐等杂质含量符合中华人民共和国国家标准GB1616-2003要求，价格便宜。航天级是杂质含量低得多的高纯度过氧化氢，有经认可的生产企业标准，其价格数倍于工业级。根据不同用途的经济性要求和不同的燃料品种，酌情选用工业级或航天级产品。 

本实用新型的燃烧室使用三种煤油燃料之一：航天煤油、航空煤油或自燃煤油。民用项目也可用加油站供应的价廉柴油代煤油。航天煤油是中国航天系统专用的常温密度0.83g／cm³的煤油。航空煤油是3号喷气燃料或2号喷气燃料。自燃煤油是与70％以上浓度过氧化氢自燃的低毒含煤油混合燃料。本人提出的“一种与70％-98％过氧化氢自燃的四组分系燃料”发明专利(CN102863994A)，给出了一类自燃煤油的配方。 

本实用新型的无催化床燃烧室，由头部和身部组成。头部的喷注器盘上面均匀布置多个喷注中等浓度过氧化氢分解产物的气喷孔和与其轴线相交的喷注煤油的液喷孔，构成二击式气液喷注器。这种喷注器使推进剂组元雾化混合好，保证燃烧均匀完全。燃烧室混合比一般取70％-79％过氧化氢与煤油的化学计算量混合比10.26-9.09，燃烧产物为二氧化碳和水蒸汽。根据热力清除海上石油污染需要，燃烧室需取富氧混合比，燃烧产物还有氧气。由于燃料流量相对小，液喷孔直径也小，有助于燃料雾化细微和取得高燃烧效率。 

本实用新型的无催化床燃烧室，身部各段内壁和外壁之间有各段夹层通道，让作为再生冷却剂的70％-79％过氧化氢从中流过，对各段内壁进行冷却。冷却后热的液体过氧化氢送至反应器催化分解成含氧气和水蒸汽的气体或还含少量液态水的气液流，经驱动低压比涡轮后全部进入燃烧室与煤油雾化混合，再由设置在燃烧室头部中央的电火花塞点火后燃烧。 

当使用航天级70％-79％过氧化氢作为氧化剂和选用自燃煤油作为燃料时，才可以不设置电火花塞。相应的燃烧室头部结构需做一些改变，燃烧室身部结构则保持不变。 

本实用新型的中等浓度过氧化氢／煤油燃烧室，是对低浓度过氧化氢／煤油燃烧室及高浓度过氧化氢／煤油燃烧室的良好折衷，吸收了其各自的优点，克服了它们的主要缺点。