1. 개요
연소기는 제트 엔진과 마찬가지로 다양한 크기와 모양으로 개발되었습니다.
단일 실린더 연소기는 소형 제트 추진 시스템에 사용되었지만 항공기 제트 엔진에는 여러 개의 단일 실린더 연소기가 회전축 주위에 배열된 튜브 연소기가 주로 사용되었습니다.
1960년대에 바이패스 비율이 높은 엔진이 개발되면서 환형 버너가 독점적으로 사용되었습니다.
대부분의 최신 연소기에는 열 차단 코팅으로 처리된 라이너가 있어 동일한 가스 온도에서 금속 온도를 낮추면서 금속의 산화를 방지하는 추가 효과가 있습니다.
일부 연소기는 터빈 블레이드가 냉각되는 방식과 유사하게 수많은 작은 구멍으로 냉각되지만 최근에는 타일 연소기라고 하는 금속 타일을 사용하여 타일 뒤에서 냉각시키는 기술이 개발되었습니다.
타일은 매우 낮은 응력을 받기 때문에 상대적으로 높은 응력을 받는 벽보다 더 높은 온도에서 작동할 수 있습니다.
타일 버너의 가장 큰 단점은 작은 충격에도 쉽게 깨질 수 있다는 점입니다.
2. 캔 버너
캔 버너는 단순한 원통형입니다.
통조림 버너는 자체 연료 인젝터, 점화기, 라이너 및 케이싱이 있는 독립형 버너입니다.
압축기에서 나온 1차 공기는 각 연소기로 들어가고 2차 공기도 각 연소기 케이싱과 라이너 사이의 공간으로 흐른다.
냉각 공기는 또한 각 연소기의 라이너에 있는 작은 슬롯을 통해 흐르고 라이너의 내부 벽에 얇은 냉각 공기 필름을 형성합니다.
독립적인 연소기가 단일 압력 파이프처럼 작동하기 때문에 각 연소기에서 생성된 배기가스가 터빈으로 주입됩니다.
독립 연소기는 각각의 연소기에서 연소 과정이 다르기 때문에 배출된 배기 가스의 온도 분포가 고르지 않을 수 있습니다.
기본적으로 독립된 형태의 연소기는 항공기 제트 엔진에는 사용되지 않지만 소형 가스 터빈 엔진에는 종종 사용됩니다.
구조가 단순하고 견고하여 상대적으로 수명이 길고, 무게가 가볍고 직경이 작아 소형 가스터빈 엔진에 적합하다는 장점이 있습니다.
유지보수 및 점검이 용이하고 압력강하가 타 버너에 비해 가장 높습니다.
배기 가스의 배기 가스 온도 분포가 고르지 않습니다.
항공기 제트 엔진 연소기로 사용하기 위해 샤프트를 중심으로 다수의 캔이 원형으로 배열된 멀티캔 연소기 형태로 사용된다.
각 튜브 버너의 내부가 서로 결합되어 있다는 점에서 단일 튜브 버너와 다릅니다.
이 튜브를 통해 튜브 버너는 연소 공기가 순환되거나 분배될 수 있는 방식으로 만들어집니다.
장점은 배기 가스 온도 분포가 균일하고 개별 점화기가 필요 없이 점화기가 전체 연소실로 퍼질 수 있다는 것입니다.
멀티캔 연소기는 역류형과 직류형이 있는데, 역류형 연소기는 원심 압축기와 함께 사용할 경우 축 길이를 줄일 수 있는 장점이 있지만 역류로 인한 압력 손실은 비용이 든다.
3. Can-annular 연소실
통조림 버너는 통조림 버너와 링 버너의 조합입니다.
통조림 버너처럼 자체 연료 인젝터와 독립된 라이너가 있는 연소 영역이 있지만 모든 연소 영역이 공통 원형 케이싱에 있다는 점에서 다릅니다.
환형 연소기의 경우 라이너 홀 혼은 연결관으로 연결되어 공통 연소 영역을 형성할 수 있어 터빈에서 배출되는 배기 가스의 온도 분포가 균일하다.
캔의 앞쪽 끝에 약 6-8개의 노즐이 있습니다.
일부 통조림 버너에는 연소 및 냉각을 위한 추가 공기를 제공하여 더 나은 연소 효율을 제공하는 각 캔의 중앙을 통과하는 천공된 튜브가 있습니다.
또한 터빈 입구의 균일한 온도 분포를 보장하여 노즐이 막힌 경우에도 고온 집중을 최소화합니다.
또한 짧은 연소기 길이는 압축기와 연소 구역 사이의 과도한 압력 강하를 방지합니다.
압력 손실은 통조림 버너보다 약 6% 낮고, 통조림은 엔진 전체를 분해하지 않고도 쉽게 제거할 수 있어 유지보수가 간편합니다.
4. 환형 연소실
대부분의 대형 터보제트 및 터보팬 엔진은 환형 연소기를 사용합니다.
캔 버너와 달리 이 연소실은 하나의 원형 내부 및 외부 쉘을 가지고 있으며 이 공간에서 연소가 이루어집니다.
링 버너는 축류 압축기에 매우 적합합니다.
연료는 연소기 상류단의 여러 노즐을 통해 분사됩니다.
2차 냉각 공기는 라이너 양쪽에 있는 배플의 구멍을 통해 흐릅니다.
공기 흐름은 연소 구역 중앙에 집중되며 라이너에 닿지 않습니다.
링 버너는 매우 효율적입니다.
비교적 간단한 구조로 제한된 공간에서 연료와 공기의 최적 혼합 비율을 제공합니다.
고열로 인한 부품 손상을 방지하기 위해 필요한 적절한 냉각 공기는 기존 버너에 비해 약 15% 감소된 양으로 충분한 효율성을 제공합니다.
높은 연소 효율은 독성 일산화탄소의 배출을 제거하지만 이산화탄소 배출을 증가시켜 대기 오염 증가에 기여합니다.
균일한 연소가 가능하고 연소실의 전체 길이가 짧아 경량화 효과가 있다는 장점이 있다.
연소 표면이 상대적으로 작기 때문에 냉각 공기가 덜 필요하고 연소 배기 가스의 온도가 균일합니다.
높은 연소 효율은 대기 오염 물질 배출을 크게 줄이고 압력 강하가 가장 낮습니다(5%). 단점은 서비스를 위해 전체 엔진을 제거해야 하기 때문에 유지 보수 및 검사 절차가 복잡하다는 것입니다.