[发明专利]具有扩张形轮廓旋流器的喷嘴

说明书

本发明公开了一种具有扩张形轮廓旋流器的喷嘴，包括：喷嘴内壁；喷嘴外壁；以及旋流器，夹设于喷嘴内壁和喷嘴外壁之间，其轮廓为扩张形。通过将旋流器叶片的轴向截面的轮廓线设置为扩张形，旋流器的喷嘴外壁和喷嘴内壁之间的流道也设置为扩张形，喷嘴外壁与中间圆筒之间的流道也设置为扩张形，以上扩张形流道增强了旋流器内外两侧流体的掺混效果，同时可以在旋流器的扭转角度很大时，也获得光滑的曲面，达到良好的掺混效果。

技术领域

本发明属于燃烧装置技术领域，涉及一种具有扩张形轮廓旋流器的喷嘴。

背景技术

燃气轮机由于单机体积小和输出功率大等特点，广泛应用于电力、航空、石油化工等行业。由于能源危机和环境恶化，急需发展高效清洁燃烧室，要求燃烧室具有点火可靠、燃烧稳定、效率高及低排放等特性。当前我国环境污染问题十分严重，因此发展燃气轮机清洁燃烧技术十分迫切。

目前燃气轮机厂商已经开发了多种清洁燃烧技术，如贫预混燃烧技术、稀相预混预蒸发技术、贫油直喷技术以及催化燃烧技术等，这些技术虽然可以有效降低污染物的排放，但都面临燃烧不稳定的问题、而且这件燃烧器结构复杂、零部件多。

喷射装置，例如喷嘴，是燃气轮器的重要部件，其性能在很大程度上决定着燃烧的效率、安全性及稳定性。旋流器作为喷射装置中的核心部件，其结构对流体的流向、掺混效果有很大影响，进而对燃烧产生很大影响，现有的旋流器在掺混效果方面表现不佳，且结构复杂，因而亟需提出一种能够提升掺混效果、结构简单的旋流器结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种具有扩张形轮廓旋流器的喷嘴，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种具有扩张形轮廓旋流器的喷嘴，包括：喷嘴内壁；喷嘴外壁；以及旋流器，夹设于喷嘴内壁和喷嘴外壁之间，其轮廓为扩张形。

在本公开的一些实施例中，旋流器和喷嘴外壁的下游段为扩张段；喷嘴内壁的下游段为收敛段；旋流器、喷嘴内壁和喷嘴外壁的上游段为平直段；喷嘴整体上具有平直形的上游段和扩张形的下游段。

在本公开的一些实施例中，在喷嘴内壁的上游段与喷嘴外壁的上游段之间形成平直流道；在喷嘴内壁的下游段与喷嘴外壁的下游段之间形成扩张形流道。

在本公开的一些实施例中，旋流器的扩张段的轮廓线包括：旋流器内侧轮廓线和旋流器外侧轮廓线，旋流器内侧轮廓线和旋流器外侧轮廓线之间形成的形状为扩张形，沿下游方向该旋流器的截面面积渐扩。

在本公开的一些实施例中，该旋流器还包括：在旋流器的出口端，旋流器内侧轮廓线和旋流器外侧轮廓线为平直段轮廓线，该平直段轮廓线的长度满足：介于旋流器高度的1％～10％之间。

在本公开的一些实施例中，平直段轮廓线的长度为旋流器高度的5％。

在本公开的一些实施例中，具有扩张形轮廓旋流器的喷嘴还包括：中间圆筒，插入旋流器中，在半径方向，将旋流器的叶片分成内环和外环两部分；其中，旋流器的内环的流体进入中间圆筒并相互掺混。

在本公开的一些实施例中，中间圆筒的轮廓线为中间圆筒轮廓线，该中间圆筒轮廓线为收敛形，该中间圆筒轮廓线与旋流器外侧轮廓线之间形成中间圆筒与旋流器外侧轮廓间的扩张形流道，该中间圆筒与旋流器外侧轮廓间的扩张形流道的形状为扩张形。

在本公开的一些实施例中，具有扩张形轮廓旋流器的喷嘴还包括：网孔板，设置于所述中间圆筒的出口处，所述网孔板上孔的轴向与所述旋流器的轴向平行。

在本公开的一些实施例中，旋流器的轮廓满足：一个空间周期内位于相同周向位置的进、出口曲线的形状如下：入口截面曲线为圆弧形，出口截面曲线为“几”字形。

(三)有益效果