燃烧室火焰筒及燃烧室火焰筒高效冷却方法技术

本申请提供了一种燃烧室火焰筒及燃烧室火焰筒高效冷却方法。燃烧室火焰筒，包括筒本体，筒本体筒壁上的冷却孔和冷却槽/缝。沿筒壁的厚度方向，冷却孔和冷却槽/缝依次排布并相互连通，外部气体依次经过冷却孔和冷却槽/缝进入筒本体的内腔；冷却孔的延伸长度大于冷却孔的孔径；沿垂直于气体的流入方向，冷却槽/缝的长度大于冷却槽/缝的槽/缝宽。外部气体对燃烧室火焰筒外壁和内部进行冷却降温，经过冷却孔和冷却槽/缝后速度增加，形成与筒壁面具有较大接触面积的、并紧紧贴在内壁上的气体膜层，以对燃烧室火焰筒进行均匀散热；气体膜层可以隔绝筒壁与内腔高温燃气的直接接触，以对燃烧室火焰筒的筒壁进行换热冷却，冷却效率高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
燃烧室火焰筒及燃烧室火焰筒高效冷却方法


[0001]本申请涉及工程传热传质
，尤其涉及一种用于燃烧室火焰筒及燃烧室火焰筒高效冷却方法。

技术介绍

[0002]燃烧室火焰筒是燃料直接在其中进行燃烧的装置，具有燃烧温度高、冷却条件差等特点，是航空发动机、燃气轮机等工业燃烧装置中必不可少的一部分。
[0003]由于燃烧室火焰筒的温度较高，需要对燃烧室火焰筒的内部进行降温冷却，避免燃烧室火焰筒损坏。相关技术中，燃烧室火焰筒一般采用机加环带或者波纹板的气膜冷却、冲击孔冷却、致密孔发散冷却或者他们的各种形式组合方式。
[0004]但是，上述冷却方式存在冷却效率较低或者温度分布不均匀或者结构复杂等问题。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中提到的至少一个问题，本申请基于致密孔发散冷却提供一种燃烧室火焰筒及燃烧室火焰筒高效冷却方法，旨在进一步提高燃烧室火焰筒的冷却效率，减少所需冷却空气量，增加冷却后的温度分布的均匀性。
[0006]为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种燃烧室火焰筒，包括筒本体，所述筒本体的筒壁上具有冷却孔和冷却槽/缝，沿所述筒壁的厚度方向，所述冷却孔和所述冷却槽/缝依次排布并相互连通，且所述冷却槽/缝靠近所述筒壁的内壁面，且与所述筒本体的内腔连通，所述冷却孔靠近所述筒壁的外壁面，且与外部连通；
[0007]外部气体依次经过所述冷却孔和所述冷却槽/缝进入所述筒本体的内腔；
[0008]所述冷却孔的延伸长度大于所述冷却孔的孔径；沿垂直于气体的流入方向，所述冷却槽/缝的长度大于所述冷却槽/缝的槽/缝宽，所述冷却孔与所述冷却槽/缝连通构成冷却通道，所述冷却通道的形状为“扫帚状”。
[0009]在上述的燃烧室火焰筒，可选的是，所述冷却孔的延伸长度与所述冷却孔的孔径的比例大于等于3；
[0010]和/或，所述冷却槽/缝的长度与所述冷却槽/缝的槽/缝宽的比例大于等于3。
[0011]在上述的燃烧室火焰筒，可选的是，所述筒本体为圆筒，所述筒本体的筒内壁上具有预设点，所述冷却孔的中心线与所述预设点的切线相互平行，所述中心线与所述切线之间的距离范围为0
‑
3mm。
[0012]在上述的燃烧室火焰筒，可选的是，所述冷却槽/缝的数量为一个，所述冷却孔的数量为多个，所述冷却槽/缝的内壁面与多个所述冷却孔连通。
[0013]或者，所述冷却槽/缝的数量为多个，所述冷却孔的数量为多个，所述冷却槽/缝与所述冷却孔一一对应；
[0014]或者，所述冷却槽/缝包括第一冷却槽/缝和与所述第一冷却槽/缝连通的多个第
二冷却槽/缝，所述第二冷却槽/缝位于所述第一冷却槽/缝与所述冷却孔之间，所述第二冷却槽/缝与所述冷却孔一一对应。
[0015]在上述的燃烧室火焰筒，可选的是，所述冷却孔的孔壁在所述冷却槽/缝的槽/缝壁所在平面内的投影与所述冷却槽/缝的槽/缝壁部分重合，所述冷却孔具有相互连通的第一孔口和第二孔口，所述第一孔口位于所述冷却孔靠近所述冷却槽/缝的端部，所述第二孔口位于所述火焰筒外壁上，所述冷却槽/缝与所述第一孔口和所述第二孔口均连通。
[0016]在上述的燃烧室火焰筒，可选的是，所述冷却孔与所述冷却槽/缝的连通位置，位于所述冷却槽/缝长度方向的中心或者非中心位置；
[0017]和/或，所述冷却孔中心线的延伸方向与所述冷却槽/缝中心线的延伸方向相交。
[0018]在上述的燃烧室火焰筒，可选的是，所述冷却槽/缝中的空气流入所述筒本体的内腔的方向，与垂直于所述内腔中气体的流动方向的平面之间的夹角范围为大于负90
°
，且小于正90
°
。
[0019]在上述的燃烧室火焰筒，可选的是，所述冷却孔与所述冷却槽/缝之间还具有连接通道，所述连接通道的形状为三角形或梯形或圆柱形或圆锥形，
[0020]或者，所述冷却孔和所述冷却槽/缝直接相连。
[0021]在上述的燃烧室火焰筒，可选的是，所述筒本体的所述筒壁包括多个局部，至少一个所述局部开设的所述冷却孔的尺寸与其他所述局部开设的所述冷却孔的尺寸不同；
[0022]和/或，至少一个所述局部开设的所述冷却槽/缝的尺寸与其他所述局部开设的所述冷却槽/缝的尺寸不同。
[0023]第二方面，本申请实施例还提供了一种燃烧室火焰筒高效冷却方法，应用于所述的燃烧室火焰筒。
[0024]本申请提供的燃烧室火焰筒及燃烧室火焰筒高效冷却方法，通过在燃烧室火焰筒设置相互连通的冷却孔和冷却槽/缝，筒本体具有连通冷却槽/缝的内腔，使得外部气体可以经过冷却孔、冷却槽/缝进入筒本体的内腔，以对燃烧室火焰筒的内部进行冷却降温；冷却孔的延伸长度大于冷却孔的孔径，外部气体的经过冷却孔后速度增加；在沿垂直于气体的流入方向上，冷却槽/缝的长度大于冷却槽/缝的槽/缝宽，气体与筒壁的接触面积增加，可以形成与筒壁面具有较大接触面积的气体膜层，以对燃烧室火焰筒进行均匀散热；气体膜层可以隔绝燃烧室火焰筒的筒壁与内腔，以对燃烧室火焰筒的筒壁进行换热冷却，冷却效率较高。
[0025]本申请的构造以及它的其他申请目的及有益效果会通过结合附图而优选实施条例的描述而更加明显易懂。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施条例或现有技术中的技术方案，下面将对实施条例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本申请实施例提供的燃烧室火焰筒的结构示意图；
[0028]图2为本申请实施例提供的部分燃烧室火焰筒的一种结构示意图；
[0029]图3为图2中X处的放大结构示意图；
[0030]图4为本申请实施例提供的部分燃烧室火焰筒的另一种结构示意图；
[0031]图5为本申请实施例提供的部分燃烧室火焰筒的又一种结构示意图；
[0032]图6为图5中Z处的放大结构示意图。
[0033]附图标记说明：
[0034]100
‑
燃烧室火焰筒；
[0035]110
‑
筒本体；
[0036]111
‑
筒壁；
[0037]112
‑
冷却孔；
[0038]113
‑
冷却槽/缝；
[0039]114
‑
内腔；
[0040]A
‑
延伸长度；
[0041]B
‑
孔径；
[0042]C
‑
长度；
[0043]D
‑
槽/缝宽；
[0044]E
‑
预设点；
[0045]F1
‑
第一交点；
[0046]F2
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃烧室火焰筒，其特征在于，包括筒本体，所述筒本体的筒壁上具有冷却孔和冷却槽/缝，沿所述筒壁的厚度方向，所述冷却孔和所述冷却槽/缝依次排布并相互连通，且所述冷却槽/缝靠近所述筒壁的内壁面，且与所述筒本体的内腔连通，所述冷却孔靠近所述筒壁的外壁面，且与外部连通；外部气体依次经过所述冷却孔和所述冷却槽/缝进入所述筒本体的内腔；所述冷却孔的延伸长度大于所述冷却孔的孔径；沿垂直于气体的流入方向，所述冷却槽/缝的长度大于所述冷却槽/缝的槽/缝宽，所述冷却孔与所述冷却槽/缝连通构成冷却通道，所述冷却通道的形状为“扫帚状”。2.根据权利要求1所述的燃烧室火焰筒，其特征在于，所述冷却孔的延伸长度与所述冷却孔的孔径的比例大于等于3；和/或，所述冷却槽/缝的长度与所述冷却槽/缝的槽/缝宽的比例大于等于3。3.根据权利要求1所述的燃烧室火焰筒，其特征在于，所述筒本体的形状为圆管形或者环管形或者弯管形或者弯环管形，所述筒本体的筒内壁上具有预设点，所述冷却孔的中心线与所述预设点的切线相互平行，所述中心线与所述切线之间的距离范围为0
‑
3mm。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的燃烧室火焰筒，其特征在于，所述冷却槽/缝的数量为一个，所述冷却孔的数量为多个，所述冷却槽/缝的内壁面与多个所述冷却孔连通；或者，所述冷却槽/缝的数量为多个，所述冷却孔的数量为多个，所述冷却槽/缝与所述冷却孔一一对应；或者，所述冷却槽/缝包括第一冷却槽/缝和与所述第一冷却槽/缝连通的多个第二冷却槽/缝，所述第二冷却槽/缝位于所述第一冷却槽/缝与所述冷却孔之间，所述第二冷却槽/缝与所述冷却孔一一对应。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的燃烧室火焰...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子万，曾青华，谢鹏福，胡忠志，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：