[实用新型]一种旋流反扩散火焰燃烧器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧器技术，特别是一种旋流反扩散火焰燃烧器。

背景技术

扩散燃烧是一种稳定的燃烧方式，扩散燃烧火焰不会发生回火并且不易发生脱火。扩散燃烧又分为正扩散燃烧和反扩散燃烧两种。与正扩散火焰相反，反扩散火焰的中心区通入的是氧化剂，燃料在氧化剂的周围，能够生成初生状态的烟黑颗粒，可以用于燃烧颗粒物研究。

反扩散火焰的燃烧装置多为同轴环形燃烧器。即燃烧器由三层同心管构成，最内层通入氧化剂，中间层通入燃料，最外层会通入保护气体来保持火焰稳定燃烧。由于燃烧器的各层为同轴结构，管内气体流速一般为10cm/s-80cm/s且管径尺寸有限，所以管内气体流动状态均为层流，进而形成的火焰为层流反扩散火焰。

旋流器一般应用在航天发动机以及锅炉炉膛中，为了加强燃料与空气的混合，促进燃料迅速而稳定地着火和燃烧，提高燃烧效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种旋流反扩散火焰燃烧器，燃烧器出口处的燃料射出状态为旋流状态。

一种旋流反扩散火焰燃烧器，包括共轴的由内之外设置的燃烧器内管、燃烧器中管、燃烧器外管，以及旋片；其中旋片由若干叶片组成且叶片沿燃烧器内管周向以与轴向具有一倾角的方式设置于燃烧端口的燃烧器内管和燃烧器中管之间。

本实用新型将旋流器和层流反扩散燃烧器结合起来组成的旋流反扩散燃烧器与一般的层流反扩散燃烧器相比，旋流反扩散燃烧器的出口处，燃料是旋流状态，可以带动中心的氧化剂流动，从而加强燃料与氧化剂的混合程度，使燃烧更加充分，减少燃烧污染物的产生。同时，还可以研究在不同旋流强度下的火焰以及燃烧特性。因此对于旋流反扩散火焰具有更加广泛的研究和实际应用空间。

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步描述。

附图说明

图1为旋流反扩散火焰燃烧器的主视图。

图2为旋流反扩散火焰燃烧器的侧视图。

图3为旋流反扩散火焰燃烧器的俯视图。

图4为曲叶片结构图。

图5为直叶片结构图。

图6为S＝0.30，n＝8时旋流器的正等侧视图。

图7为S＝0.24，n＝10时旋流器的正等侧视图。

图8为S＝0.18，n＝12时旋流器的正等侧视图。

具体实施方式

结合图1、图2、图4，一种旋流反扩散火焰燃烧器，包括共轴的由内之外设置的燃烧器内管4、燃烧器中管3、燃烧器外管1，以及旋片8。燃烧器内管4进气端设置弯管形内管进气口7；燃烧器中管3沿径向设置两个关于轴对称的中管进气口6；燃烧器外管1沿径向设置两组外管进气口5，且每一组外管进气口5以燃烧器外管1轴对称，不同组间的外观进气口5夹角为90°。旋片8由若干叶片组成且叶片沿燃烧器内管4周向以与轴向具有一倾角的方式设置于燃烧端口的燃烧器内管4和燃烧器中管3之间。

结合图4、图5，叶片表面为平面或曲面。若为曲面，其曲率为8.32-----16.64m^-1，弧度为0.174---0.348rad。

叶片的倾角和数量通过以下方法获取：

步骤S101，设置条件①：对于不同倾角和数量的叶片，流体在流经旋片时，不同旋流强度下的总流通截面积A相差在一定范围(0.5％)内，

设置条件②：旋片8遮盖度k范围为1～1.2之间和叶片数量范围8～16，

设置条件③：旋流强度S的范围在0.1～0.3之间；

步骤S102，建立的旋流强度S公式

建立总流通截面积A的公式

建立旋片8遮盖度k的公式

n为叶片数，θ为叶片周向倾角，l_i为燃烧器中管3相邻叶片间的弧长，l₀为燃烧器内管4相邻叶片间的弧长，d₀为燃烧器内管4外径，d₁为燃烧器中管3内径，h为叶片轴向高度，C为燃烧器中管3内径周长；

步骤S103，预设若干旋流强度(例如0.1、0.2、0.3)且根据式(1)获取每一旋流强度对应的倾角p为迭代次数，q为不同旋流强度索引值，令p＝0；

步骤S104，将带入式(2)获取

步骤S105，将带入式(3)，若满足条件②，则转步骤S106；否则，p←p+1，更改倾角转步骤S104；