一种带小支板的喷嘴

技术领域

本发明涉及微混燃烧技术领域，具体为一种带有小支板的喷嘴。

背景技术

燃气轮机污染物的排放主要为CO和NO

研究表明，NO

发明内容

发明目的：基于以上问题，本发明提供一种带小支板的喷嘴，目的是提高喷嘴出口燃空掺混均匀度，从而解决燃气轮机燃烧温度提高进而导致NO

技术方案：一种带小支板的喷嘴，包括依次同轴设置的空气入口段、混合段、出口段；所述混合段侧壁上设有贯穿该侧壁的燃料入口，混合段侧壁内设有凸出的小支板，且小支板位于燃料入口上游位置；所述小支板的底面为梯形或底边为弧形的梯形结构，且小支板横截面为三角形，底面与混合段侧壁贴合的一端为宽端。

进一步的，所述小支板的底面位于燃料入口上游位置且底面的中轴线位于燃料入口正上方。

进一步的，所述小支板的顶部为尖端且自上游向下游方向倾斜向内延伸。

进一步的，所述空气入口段、混合段、出口段内部均为圆柱形，燃料入口具有两个且自中心轴线对称的分布在混合段侧壁相对侧；每个燃料入口上游均具有一个小支板，小支板底面为底边为弧形的梯形结构，与混合段侧壁相连的一边为底面的底边。

进一步的，两个小支板同样自中心轴线对称的分布在混合段侧壁相对侧。

进一步的，所述空气入口段的内径大于混合段的内径，出口段的内径也大于混合段的内径。

进一步的，所述空气入口段、混合段、出口段内部横截面均为等边三角形，混合段内具有三个内侧面，每个内侧面上均设置一个燃料入口，三个燃料入口沿喷嘴中心轴线均匀分布，每个燃料入口上游均具有一个小支板。

进一步的，三个小支板同样沿喷嘴中心轴线均匀分布。

进一步的，所述空气入口段的横截面积大于混合段的横截面积，出口段的横截面积也大于混合段的横截面积。

有益效果：相对于现有技术，本发明提供的带小支板的喷嘴提高了喷嘴出口燃料和空气的掺混均匀度，同时微混燃烧的火焰较小，燃烧时火焰分布较均匀，并且局部高温区减少，进而能降低NO

附图说明

图1为实施例一喷嘴的立体图；

图2为实施例一喷嘴的立体剖视示意图；

图3为实施例一喷嘴的平面剖视示意图；

图4为实施例一喷嘴中小支板排列的俯视图；

图5实施例二喷嘴的立体图；

图6实施例二喷嘴的立体剖视示意图；

图7实施例二喷嘴中小支板排列的俯视图；

图8实施例二喷嘴中小支板的立体图；

图9为原型喷嘴轴向H

图10为原型喷嘴a-a截面H

图11为原型喷嘴出口H

图12为实施例一的喷嘴轴向H

图13为实施例一的a-a截面H

图14为实施例一的喷嘴出口H

图15为三角形喷嘴轴向H

图16为三角形喷嘴a-a截面H

图17三角形喷嘴出口H

图18为实施例二的喷嘴轴向H

图19为实施例二的喷嘴a-a截面H

图20为实施例二的喷嘴出口H

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例一

请结合图1至图3所示，本实施例公开一种带小支板的喷嘴，应用于燃气轮机中燃料和空气的掺混。该喷嘴包括依次同轴设置的空气入口段10、混合段20、出口段30。所述空气入口段10具有用以通入空气的入口1；出口段30具有用以将混合气体输出的出口4。空气入口段10、混合段20、出口段30内部均为圆柱形。所述混合段20侧壁上设有贯穿该侧壁的燃料入口3，即喷嘴内空气轴向流动，燃料径向流动。混合段侧壁内设有凸出的小支板2，小支板2的底面位于燃料入口3上游位置且底面的中轴线位于燃料入口3正上方。燃料入口3具有两个且自中心轴线对称的分布在混合段侧壁相对侧；每个燃料入口3上游均具有一个小支板2。

结合图4所示，由于混合段20侧壁为内圆柱形，故所述小支板2的底面为底边为弧形的梯形结构，与混合段20侧壁相连的一边为底面的底边。小支板2横截面为三角形，底面与混合段侧壁贴合的一端为宽端。小支板2的顶部为尖端且自上游向下游方向倾斜向内延伸。

实施例二

请结合图5至图7所示，本实施例公开另一种带小支板的喷嘴，包括依次同轴设置的空气入口段10、混合段20、出口段30。空气入口段10、混合段20、出口段30内部横截面均为等边三角形。混合段20内具有三个内侧面，每个内侧面上均设置一个燃料入口3，三个燃料入口3沿喷嘴中心轴线均匀分布，每个燃料入口3上游均具有一个小支板2。三个小支板2同样沿喷嘴中心轴线均匀分布。

请结合图8所示，小支板2的底面为底边为等腰梯形结构，与混合段20侧壁相连的一边为底面的底边。小支板2横截面为三角形，底面与混合段侧壁贴合的一端为宽端。小支板2的顶部为尖端且自上游向下游方向倾斜向内延伸。

针对以上两个实施例，利用仿真实验验证该两个实施例的技术效果。并提供对比例与该两个实施例进行对比。本发明中采用Ansys Fluent软件对喷嘴的掺混特性进行仿真。

请参阅图9至图11所示，为空气入口段、混合段、出口段内部均为圆柱形通道，且内部没有小支板的现有技术喷嘴的实验图例。其中图9为原型喷嘴轴向H

请参阅图12至图14所示，为实施例一中的带小支板的喷嘴的实验图例。图12为实施例一的喷嘴轴向H

请参阅图15至图17所示，为空气入口段、混合段、出口段内部截面均为三角形通道，且内部没有小支板的喷嘴的实验图例。其中图15为三角形喷嘴轴向H

请参阅图18至图20所示，为实施例二中的具有小支板的喷嘴的实验图例。其中图18为实施例二的喷嘴轴向H

通过Ansys Fluent软件对喷嘴的掺混特性进行仿真，得到喷嘴出口4截面的燃空掺混均匀度，与没有小支板的喷嘴出口截面相比，有小支板的燃空掺混均匀度明显较高。

下列表1为原型喷嘴、没有小支板的三角形喷嘴和实施例一、二的喷嘴出口掺混均匀度对比。由结果可知，实施例一的喷嘴出口的掺混均匀度高达0.98，不带小支板的三角形喷嘴出口的掺混均匀度为0.94，相比于原型喷嘴掺混均匀度也有较大提高，实施例二的喷嘴出口截面掺混均匀度高达0.98，与不加小支板的三角形喷嘴相比同样有所提高。

表1几种喷嘴出口截面的掺混均匀度

综合来看，本实施例一、二中由于在混合段内增加了小支板，提高了喷嘴出口截面的燃空掺混均匀度，减少了燃烧高温区，从而使得NO

以上实施例详细阐述了本发明的工作原理。应当指出的是，在不经过创造性劳动的前提下对本发明所阐述的实施例进行推理与修改，所得到的技术方案，应该在本发明权利要求书的保护范围内。