蒸汽對氣輪機燃燒室設計和性能的影響

1、    蒸汽對氣輪機燃燒室設計和性能的影響    摘 要：在燃燒器設計過程中應考慮到蒸汽影響燃燒室內的燃燒過程這一點。燃燒器的設計一直是最具挑戰(zhàn)性的過程。對燃氣輪機性能與燃燒室設計相結合進行了研究，并制定了考慮蒸汽加入量的單個環(huán)形燃燒室的詳細程序。該設計模型可以提供燃燒室的幾何形狀和燃燒室的性能。將模型預測與運行和配置數(shù)據(jù)進行比較。在驗證了燃燒室設計規(guī)范可行性的基礎上，研究了燃燒室設計規(guī)范的可行性以及蒸汽加入對燃燒室性能的影響。結果表明，注汽是降低燃燒器溫度的一種有效方法，而其他性能指標如總壓差則是較低的。關鍵詞：燃氣輪機燃燒室;蒸汽加成;初步燃燒室設計

2、;性能doi：10.16640/ki.37-1222/t.2019.24.0281 簡介目前，通過化石燃料（如石油基液體燃料）的燃燒，滿足了運輸和能源的全球需求。因此，飛機發(fā)動機的設計排放是越來越重要的缺點 。在不同類型的排放中，氮氧化物是一次空氣與光化學煙霧、酸雨和地面對流層臭氧有關的污染物。例如飛機在機場起飛的情況，人們越來越關注飛機電磁干擾的影響。就機場附近的當?shù)乜諝赓|量而言，發(fā)動機制造商需要開發(fā)更環(huán)保的技術，以有效地應用于機場，減少了燃燒排放。在飛機發(fā)動機的減排技術中，由于以下原因，蒸汽或注水在實施條件下減少氮氧化物排放的方法越來越流行。 研究表明，技術風險低，成本低。了解蒸汽添加對燃

3、料燃燒和nox排放的影響。飛機的初步性能包括系統(tǒng)設計、發(fā)動機性能、維護以及在起飛時在飛機上使用這項技術，所涉及的費用問題在美國宇航局格倫研究中心進行。2 模型測試和驗證與舊式噴水方法不同的是，這種方法能夠比燃料消耗排放和渦輪進口溫度低。此外，所做的大量數(shù)值研究結果表明，在未來的發(fā)電廠中應用蒸汽注水方案可以有效地提高效率。污染和運營成本以及改善性能。氧化燃氣輪機與注汽燃氣輪機循環(huán)的集成及研究影響這一周期的總體表現(xiàn)和關鍵變量。計算結果表明，燃燒室出口溫度和壓氣機壓力，渦輪循環(huán)和部分氧化溫度對循環(huán)效率和輸出有明顯的影響。與其他簡單循環(huán)相比，該循環(huán)的效率提高，降低了氧氣濃度，提高了冷卻流量。研究表明燃

4、氣輪機循環(huán)飽和蒸汽使總破壞率下降。通常，對于目前所有的排放預測模型，基于相關的模型從簡單的到復雜的高保真模擬，基本燃燒室尺寸的確定是一個先決條件。燃燒室設計，包括空氣動力學、材料科學、燃燒、機械設計和生產(chǎn)工程等許多學科，被認為是最具挑戰(zhàn)性的學科之一。燃氣輪機發(fā)動機發(fā)展概況。幾十年來，世界各地的科學和工業(yè)研究都收集了許多實驗數(shù)據(jù)和分析結果。然而，經(jīng)驗和分析方法仍然是目前燃氣輪機燃燒室設計中應用最廣泛的工具。建立一份廣泛的經(jīng)驗性清單，用于燃燒室設計的分析工具。說明了設計公式背后的假設以及它們的有效性范圍，收集了設計燃燒室設計程序的方法。在現(xiàn)代燃氣輪機燃燒室中，壓縮機出口溫度始終高于800 k（水的

5、臨界溫度為647.5k）。因此，將水注入低壓壓縮機中時，在燃燒器的前面注入水。這無疑會導致物理和化學過程變得更多，因此，在初步設計階段應該考慮到這一點，以降低開發(fā)成本和與引擎設計相關的業(yè)務風險。本研究在概念設計階段研究了蒸汽加入對燃燒室設計和性能的影響。首先，環(huán)形燃氣輪機的初步設計過程存儲已建立。根據(jù)設計點要求和運行條件，使用兩個代表性環(huán)形燃燒室驗證該模型。本設計方案。還將使設計人員能夠對幾個關鍵參數(shù)進行微調，并及時檢查其對燃燒器尺寸和性能的影響。接下來，固定操作條件，燃燒器是在考慮蒸汽添加技術的同時重新設計。最后，計算了蒸汽噴射的燃燒室性能，并與在干燥條件下獲得的結果進行了比較。3 設計方法

6、在這個燃燒室設計模型中，我們將燃燒室分解成多個元素。在這里，“元素”不僅僅是指實際的組件。其中一些元素是實際的組件（例如旋流器），而其他區(qū)域則用來計算必要的氣體和流動參數(shù)。每個元素包含計算的理論、分析和實驗關聯(lián)。 滿足相應的氣體和蒸汽特性、流量分布、冷卻流量控制、蒸汽添加修改或部件尺寸。對設計模型的各個部分進行了幾何計算。從總體上看，燃燒室可以從擴散器入口傾斜到過渡管道出口。燃燒室“平均線”與發(fā)動機軸之間假定為常數(shù)，直到出口平均半徑與高壓渦輪平均半徑相匹配為止。燃燒室?guī)缀文Ｐ陀蓴U散器、旋流器、噴油器、一次區(qū)、二次區(qū)和稀釋區(qū)組成。擴壓器是燃燒室系統(tǒng)中的第一個部件。擴散器的首要任務是將進氣馬赫數(shù)降低到燃燒器火焰穩(wěn)定的水平。確實有不同類型的擴壓器在應用中，如傳統(tǒng)的平壁擴散器，轉儲擴散器，和組合平壁轉儲擴散器。在擴散器設計中，擴散過程假設是絕熱的，而不是等熵的，而壓力損失效率是決定最終構型的關鍵因素。以前的研究表明，對于簡單的配置，像扁壁擴散器這樣的離子，這個因子與擴壓器的半角有