微型燃燒室花瓣型壁面蒸發(fā)管的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于微型燃燒室領域，具體涉及一種蒸發(fā)管中的加強換熱，加速燃油蒸發(fā)，避免燃油分布不均勻的蒸發(fā)管結構。
【背景技術】
[0002]無人機是現(xiàn)代各國研究的重點之一，它在軍事和民事上都有重大的應用。具有體積小、機動性強以及隱蔽性好等特點，由于不需要人在飛機上操作，因此可以在比較惡劣的環(huán)境中工作。無人機中主要裝載的是微型燃燒室，與正常燃燒室相比，微型燃燒室面臨燃燒效率低，燃油分布不均勻，出口溫度分布不均勻等一系列問題，從而限制無人機的機動性以及工作環(huán)境。
[0003]在微型燃燒室中，多采用蒸發(fā)管供油的方式。因為其結構簡單，霧化效率高等特點而被廣泛采用。蒸發(fā)管的特點是在管內(nèi)部燃油逐漸蒸發(fā)，并且與來流形成一定的摻混，使油氣在之后的燃燒中能夠更加充分，進而，蒸發(fā)管可以充分利用燃燒釋放的溫度來加熱管內(nèi)的燃油，使管內(nèi)燃油霧化更加充分，從而形成良性的循環(huán)。
[0004]在帶有蒸發(fā)管的微型燃燒室中，噴嘴從蒸發(fā)管頭部噴出燃油射流，在燃油經(jīng)過蒸發(fā)管時，通過與管壁的接觸來吸收熱量，使得燃油蒸發(fā)霧化。出口溫度場的分布不均勻，OTDF普遍偏大，是微型燃燒室普遍面臨的問題。由于燃燒室的體積小，主燃區(qū)相應也小，所以對燃油的充分霧化提出了更高的要求。由于蒸發(fā)管內(nèi)是富油狀態(tài)，故會在當中進行一些不完全的化學反應，生成CO等不完全燃燒產(chǎn)物，在蒸發(fā)管出口處，可能會引起火焰回流進蒸發(fā)管內(nèi)，從而使蒸發(fā)管燒毀。要避免蒸發(fā)管的回火以及溫度長分布不均等問題，就需要提高蒸發(fā)管的霧化效率，增加燃油霧化度。
[0005]蒸發(fā)管設計一般為空心圓管形，在尾部會有一個擴張的圓錐面。其有效換熱面只有圓柱的壁面，所以，為了保證燃油霧化，就必須要保證蒸發(fā)管具有一定的長度，這就會使得微型燃燒室體積的縮小更加難以進行。本次設計的新的蒸發(fā)管結構，從提高接觸換熱面積上考慮，在換熱壁面上有所創(chuàng)新，在增大換熱面積的同時，保持結構的簡單性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是微型燃燒室中一種花瓣型壁面的可以增加換熱面積與效率的蒸發(fā)管結構。與現(xiàn)有技術相比，該發(fā)明主要是利用壁面的特殊形狀，在有限的空間內(nèi)增加與周圍熱氣接觸的面積，從而增加換熱提高換熱效率。與普通的蒸發(fā)管相比，本發(fā)明在管壁上增加彎折，使得在同樣的空間中，換熱面積大幅提升，同時，結構也十分簡單，加工容易。
[0007]技術方案
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種微型燃燒室花瓣型壁面蒸發(fā)管結構。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0010]蒸發(fā)管管壁采用六瓣花瓣狀結構，其中花瓣是半徑為2mm的圓所對應的優(yōu)弧部分，其角度為200°。在瓣與瓣之間采用0.5mm的圓形過渡。蒸發(fā)管內(nèi)徑為8mm，壁厚1mm。蒸發(fā)管主體為花瓣形狀截面的空心柱形，在末端形成喇叭狀開口。
[0011]對于直徑本身較小的蒸發(fā)管，瓣數(shù)可以相應減少，但一般情況下不低于4瓣，在設計中，要保證花瓣數(shù)量為偶數(shù)，從而能夠保證蒸發(fā)管的對稱性，減小管壁所受到的熱應力。
[0012]在花瓣之間的過渡設計中，所采用的圓弧為劣弧部分，所對應的半徑為0.5mm?1mm，為了減少花瓣之間的熱應力，在瓣數(shù)多的情況下，過渡圓弧的半徑要相應減小。同時，瓣數(shù)多的情況下，花瓣所用的圓弧半徑和所對應圓角要相應減小，以保證最佳的換熱效率。
[0013]采用本發(fā)明可以取得以下有益效果:
[0014]1.本發(fā)明采用花瓣形狀截面的蒸發(fā)管壁，在單位空間內(nèi)使得蒸發(fā)管壁面面積增加，換熱效果提升，燃油在蒸發(fā)管中霧化更加徹底；
[0015]2.由于單位長度的蒸發(fā)管換熱效率提升，所以在微型燃燒室實際中，本發(fā)明能有效減少燃燒室長度；
[0016]3.油氣混合更加均勻，從而能夠提高微型燃燒室燃燒效率，消除了局部高溫點的出現(xiàn)；
[0017]4.本發(fā)明結構簡單，易于加工，能夠與微型燃燒室很好配合。
【附圖說明】
[0018]圖1:蒸發(fā)管側面圖；
[0019]圖2:蒸發(fā)管俯視圖；
[0020]圖3:蒸發(fā)管截面圖；
[0021]圖4:蒸發(fā)管立體整體示意圖。
【具體實施方式】
[0022]現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明作進一步描述:
[0023]結合圖1、圖2，本發(fā)明提供了一種在微型燃燒室中可以有效提高燃油霧化效率的蒸發(fā)管設計結構。圖1為蒸發(fā)管壁面的側面圖，圖2為蒸發(fā)管從管口方向看到的管截面圖，可以明顯看出管口的花瓣形狀，圖3為管壁截面圖，可以看出內(nèi)外壁都采用了花瓣形，并用圓角過度，圖4為蒸發(fā)管的立體圖。
[0024]在微型燃燒室中，由于體積微小，所以燃燒會面臨一系列問題，局部溫度過高，燃燒不充分，積碳等等，其主要問題在于燃油在微型燃燒室中停留時間短，燃油的霧化不夠均勻，使得燃油分布局部過高。蒸發(fā)管是微型燃燒室用于霧化燃油的主要裝置，蒸發(fā)管霧化燃油的效率將直接影響油霧在燃燒室中的燃燒，進而決定微型燃燒室的性能。
[0025]蒸發(fā)管的結構較為簡單，其原理是利用燃燒室燃燒放出的熱加熱管壁，使得管內(nèi)的油束通過吸熱來霧化蒸發(fā)，形成油蒸汽，油蒸汽從蒸發(fā)管出來后，與燃燒室內(nèi)氣流混合進行燃燒。本發(fā)明是對蒸發(fā)管管壁進行了一定的改進，圖1、圖3所示的蒸發(fā)管截面圖與側面圖可以看出，通過使蒸發(fā)管壁面變成花瓣型，增加了蒸發(fā)管與燃燒室外燃氣的接觸面積，同時也增加了油束與管內(nèi)壁的接觸面積。在油束從蒸發(fā)管頭部噴入時，管壁面積增加后，會使得油束與管壁碰撞的概率增加，能夠有效使油膜初步破碎成小液滴，同時，在與壁面的碰撞過程中，一部分燃油會貼附在壁面上，從而能夠使壁面上的油更快的蒸發(fā)。由于管壁面內(nèi)部是圓弧形，油束在貼壁運動中可以在腔內(nèi)停留更長的距離，進而增加了燃油蒸發(fā)的時間，從而能夠有效的促進燃油的霧化蒸發(fā)。如圖3所示，管壁在“花瓣”之間采用圓角進行過度，從而能夠有效的減小局部熱應力，從而有效增加蒸發(fā)管的壽命。
【主權項】
1.微型燃燒室花瓣型壁面蒸發(fā)管，其特征在于:微型燃燒室蒸發(fā)管的管口為花瓣形，花瓣為圓弧的優(yōu)弧部分，所對應的圓角變化范圍在210°?270°之間?；ò晷伪诿嫠捎玫膱A弧的半徑變化范圍在2mm?3mm之間。2.根據(jù)權利要求1所述的一種微型燃燒室花瓣型壁面蒸發(fā)管，其特征在于:花瓣之間采用倒圓相連，以防止瓣與瓣之間過度急劇，倒圓尺寸半徑變化范圍0.5mm?Imm，其弧形為劣弧部分。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種微型燃燒室花瓣型壁面蒸發(fā)管，其特征在于:花瓣的數(shù)量可根據(jù)實際情況進行酌情調(diào)整，設定瓣數(shù)為偶數(shù)，以保證蒸發(fā)管的對稱性，但瓣數(shù)不低于四瓣，防止瓣之間過渡急劇。瓣數(shù)的選擇由蒸發(fā)管的直徑?jīng)Q定，蒸發(fā)管直徑越大，相應增加瓣數(shù)。4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的一種微型燃燒室花瓣型壁面蒸發(fā)管，其特征在于:瓣與瓣之間的過渡圓角的直徑隨著瓣直徑增加而增加。瓣數(shù)越多，花瓣的直徑和所對應圓弧的角度適當減少，保證蒸發(fā)管的有效換熱面積最大。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微型燃燒室花瓣型壁面蒸發(fā)管，該結構可以提高微型燃燒室燃油霧化質(zhì)量，并且能夠有效改善燃燒室中溫度分布。通過改變蒸發(fā)管壁面的形狀，提高管壁與燃燒室內(nèi)高溫氣體的接觸面積，增加換熱效果，從而提高在蒸發(fā)管內(nèi)燃油的霧化效果。通過合理的設計弧形的過渡曲面，從而能夠有效減小蒸發(fā)管在高溫中所受到的熱應力。本發(fā)明的優(yōu)勢在于在傳統(tǒng)蒸發(fā)管結構的設計基礎上進行簡單的該進，大幅度的改善微型燃燒室中霧化不充分的問題，同時也避免了熱應力分布不均的缺點。
【IPC分類】F23R3/32
【公開號】CN105546581
【申請?zhí)枴緾N201610015949
【發(fā)明人】張群, 李逸飛, 楊省喆, 黎超超
【申請人】西北工業(yè)大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月12日