燃氣燃燒課程設計

1、一、基本數(shù)據(jù)計算1、熱值的確定H=H1r1+H2r2+HnrnH燃氣的高（低）熱值；H1、H1、H1+燃氣中可燃成份的高（低）熱；r1、r2、rn燃氣中各組分的容積成分。2、燃氣燃燒所需的理論空氣量V0= 0.5H2+0.5CO+( m + )CmHn+1.5H2S-O2V0理論空氣需要量；H2、CO、CmHn、H2S燃氣中各種可燃組分的容積成分；O2燃氣中氧氣的容積成分。3、過?？諝庀禂?shù)= 通常>1。值的大小決定于燃氣燃燒的方法及燃燒設備的運行工況。在工業(yè)設備中一般控制在1.051.20;在民用燃具中一般控制在1.31.8。過剩空氣的存在增加了燃氣分子和空氣分子碰撞的可能性，增加了其相

2、互作用的機會，從而促使燃燒完全。在燃燒過程中正確選擇和控制是十分重要的，過小和過大都將導致不良后果；前者使燃料的化學熱不能充分發(fā)揮，后者使煙氣的體積增大，燃燒室內(nèi)溫度下降，增加排煙的熱損失，其結(jié)果都將使加熱設備的熱效率下降。因此，先進的燃燒設備應在保證完全燃燒的前提下，盡量使趨進1。4、理論煙氣量（=1）三原子氣體體積VRO2=VCO2+VSO2=0.01(CO2+CO+mCmHn+H2S)VRO2三原子氣體體積；VCO2、VSO2二氧化碳和二氧化硫的體積。水蒸氣體積=0.01H2+H2S+CmHn+H2S理論煙氣中水蒸氣體積；da空氣的含濕量。氮氣體積=0.79V0+0.01N2理論煙氣中氮

3、氣的體積。理論煙氣總體積= VRO2+5、實際煙氣量（>1）三原子氣體體積VRO2=VCO2+VSO2=0.01(CO2+CO+mCmHn+H2S)VRO2三原子氣體體積；VCO2、VSO2二氧化碳和二氧化硫的體積。水蒸氣體積=0.01H2+H2S+CmHn+120（dg+V0da）實際煙氣中水蒸氣體積；da空氣的含濕量。氮氣體積=0.79V0+0.01N2實際煙氣中氮氣的體積。過剩氧體積VO2=0.21（-1）V0實際煙氣總體積= VRO2+ VO26、煙氣密度=標準狀態(tài)下煙氣的密度燃氣的密度7、天然氣的成分燃氣成分CH4C2H6C3H6C3H8C4H10C5N2O2CO2體積成分80

4、7.50.82.52.62.40.80.23.28、燃氣的高熱計算結(jié)果燃氣高熱值 HH47977.10燃氣低熱值 Hl43563.489、理論空氣和實際空氣計算結(jié)果（=1.5）理論空氣量11.35實際空氣量17.0210、燃氣的密度和相對密度燃氣密度0.97相對密度S0.7511、煙氣量和煙氣密度理論煙氣量VRO21.3052.368.9712.63實際煙氣量VRO2VO21.312.4313.451.19Vf18.38煙氣密度0f1.26二、燃氣的燃燒溫度及焓溫圖1、理論燃燒溫度的計算tth=tth理論燃燒溫度；Qc化學不完全燃燒所損失的熱量。 一般地，當燃燒溫度為1500、煙氣中的CO2含

5、量等于10%時，只有0.7%的CO2發(fā)生裂解，水蒸氣的分解量則更少。因此，在實際計算中，當煙氣的溫度低于1500時，CO2和H2O的分解吸熱。本設計中天然氣的理論溫度為1523。與假設溫度1500相比較其誤差在2%內(nèi)。符合設計要求。2、煙氣焓值計算含有1Nm3干燃氣的濕燃氣燃燒后所生的煙氣在不同的溫度一的焓等于理論煙氣的焓與過剩空氣的焓之和。即If=+(-1)If煙氣的焓；理論空氣的焓；理論空氣的焓。其中理論煙氣的焓：VRO2cRO2tf+cN2 tf +cH2OtfC 氣體由0t平均定壓比熱容；tf 煙氣溫度。理論空氣的焓：=V0(ca+1.20cH2Oda)ta過?？諝獾撵剩?-1)= (

6、-1) V0(ca+1.20cH2Oda)taCa干空氣由0ta 的平均定壓比熱容；da空氣的含濕量；ta 空氣的溫度。3、煙氣焓溫表繪制煙氣焓溫表tIRO2I0N2I0H2OI0fI0aIf=I0f+(-1)I0aVRO2=1.305V0N2=8.971V0H2O=2.359IRO2+I0N2+I0H2OV0a=11.345V0Cata+1.20V0daCH2Ota=1.5CRO2tRO2VRO2CRO2tRO2CN2tN2V0N2CN2tN2CH2OtH2OV0H2OCH2OtH2OCataV0Cata1.20V0daCH2OtaIf100 170.0 221.9 130.2 1168.0

7、 149.9 353.6 1743.5 130.2 1477.1 20.4 1497.5 2492.3 200 358.0 467.2 260.4 2336.0 303.2 715.2 3518.5 260.2 2952.0 41.3 2993.2 5015.1 300 562.8 734.5 393.0 3525.6 461.1 1087.7 5347.8 395.7 4489.2 62.8 4552.0 7623.8 400 777.2 1014.2 527.6 4733.1 622.8 1469.2 7216.5 532.4 6040.1 84.8 6124.9 10279.0 500

8、1000.5 1305.7 665.5 5970.2 791.5 1867.1 9143.0 672.0 7623.8 107.8 7731.6 13008.8 600 1233.6 1609.8 806.4 7234.2 964.8 2276.0 11120.0 814.2 9237.1 131.3 9368.4 15804.2 700 1471.4 1920.2 949.9 8521.6 1143.1 2696.6 13138.3 958.3 10871.9 155.6 11027.5 18652.1 800 1715.2 2238.3 1095.2 9825.0 1326.4 3129.

9、0 15192.4 1105.6 12543.0 180.6 12723.6 21554.2 900 1962.9 2561.6 1243.8 11158.1 1514.7 3573.2 17292.9 1254.6 14233.4 206.2 14439.6 24512.7 1000 2219.0 2895.8 1394.0 12505.6 1712.0 4038.6 19440.0 1407.0 15962.4 233.1 16195.5 27537.7 1100 2472.8 3227.0 1547.7 13884.4 1911.8 4509.9 21621.4 1560.9 17708

10、.4 260.3 17968.7 30605.7 1200 2727.6 3559.5 1698.0 15232.8 2115.6 4990.7 23783.0 1713.6 19440.8 288.0 19728.8 33647.4 1300 2982.2 3891.8 1851.2 16607.1 2324.4 5483.3 25982.1 1866.8 21178.8 316.4 21495.3 36729.8 1400 3241.0 4229.5 2010.4 18035.3 2713.5 6401.1 28665.9 2028.6 23014.5 344.8 23359.3 4034

11、5.6 1500 3504.0 4572.7 2166.0 19431.2 2751.0 6489.6 30493.5 2185.5 24794.5 374.5 25169.0 43078.0 1600 3771.2 4921.4 2324.8 20855.8 2968.0 7001.5 32778.7 2344.0 26592.7 404.1 26996.7 46277.1 1700 4042.6 5275.6 2483.7 22281.3 3189.2 7523.3 35080.2 2505.8 28428.3 434.2 28862.5 49511.4 1800 4311.0 5625.

12、9 2646.0 23737.3 3414.6 8055.0 37418.2 2667.6 30263.9 464.9 30728.8 52782.6 1900 4582.8 5980.6 2800.6 25124.2 3644.2 8596.7 39701.4 2823.4 32031.5 496.1 32527.6 55965.2 2000 4848.0 6326.6 2964.0 26590.0 3868.0 9124.6 42041.3 2990.0 33921.6 526.6 34448.1 59265.4 4、煙氣焓溫圖繪制三、燃氣燃燒的氣流混合過程1、靜止空氣中的自由射流燃氣有效

13、燃燒所必須的首要條件是使它們與燃燒所需空氣充分混合。燃氣和空氣的混合程度是決定燃燒性質(zhì)的一個重要因素。當氣流由管徑或孔口噴到充滿靜止介質(zhì)的無限空間時，形成的氣流稱為自由射流。當噴嘴口徑較小，噴出流量也較小時，在噴嘴出口處形成層流自由射流。2、旋轉(zhuǎn)射流氣體從噴嘴流出后，氣流本身一面旋轉(zhuǎn)，一面又向靜止介質(zhì)中擴散前進，這就是通常所說的旋轉(zhuǎn)射流，簡稱旋流。產(chǎn)生旋流的方法有下幾種：第一， 使全部氣流或一部份氣流沿切向進入主通道；第二， 使軸向管道中設置導向葉片，使氣流旋轉(zhuǎn)；第三， 采用旋轉(zhuǎn)的機械裝置，使通過其中的氣流旋轉(zhuǎn)。四、部分預混層流火焰的確定如果燃燒強度不斷加大，由于v=S的點更加靠近管口，點火環(huán)

14、就逐漸變窄。最后點火環(huán)消失，火焰脫離燃燒器出口，在一定距離以外燃燒，稱為離焰。若氣流速度再增大，火焰就被吹熄，稱為脫火。如果進入燃燒器的氣流量不斷減小，即氣流速度不斷減少，藍色錐體越來越低，最后由于氣流速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，火焰將縮進燃燒器，稱為回火。對于某一定組成的燃氣空氣混合物，在燃燒時必定存在一個火焰穩(wěn)定的上限，氣流速度達到此上限值便產(chǎn)生脫火現(xiàn)象，該上限稱為脫火極限；另外燃氣空氣混合物還存在一個火焰的下限，氣流速度低于下限值便產(chǎn)生回火現(xiàn)象，該下限稱為回火極限。只有當燃氣空氣混合物的速度在脫火極限和回火極限之間時，火焰才能穩(wěn)定。若混合物中的空氣較多，從火孔出來的燃氣較少，二次空氣將進一步稀

15、釋混合物，使點火環(huán)的能力削弱，所以，脫火速度也下降。燃燒器出口直徑越大，氣流向周圍的散熱越少，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍酱?，脫火極限就越高。在其它條件相同時，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍酱蠡鼗饦O限就越大。燃燒器的出口直徑較小時，管壁散熱作用增大，回火可能性減少。為了防止回火，最好采用較小直徑的燃燒孔。當燃燒孔徑小于極限孔徑時，便不會發(fā)生回火現(xiàn)象。五、大氣式燃燒器的設計1、大氣式燃燒的工作原理根據(jù)部分預混燃燒方法設計的燃燒器稱為大氣式燃燒器。大氣式燃燒的工作原理是:燃氣在一定的壓力下,以一定的流速從噴嘴噴出,進入吸氣收縮管,燃氣靠本身的能量吸入一次空氣和一次空氣混合,然后,經(jīng)頭部火孔流出,進行燃燒,形成本生火焰。一次空氣

16、系數(shù)通常為0<<1。大氣式燃燒器的一次空氣系數(shù)通常為0.450.75。根據(jù)燃燒室工作的不同情況，過?？諝庀禂?shù)的變化情況一般在1.31.8范圍內(nèi)。2、大氣式燃燒器的頭部計算（1）火孔尺寸天然氣的火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷饕乐姑摶?，故應采用較大的火孔尺寸。隨著火孔尺寸的增加，二次空氣的供給發(fā)生了困難，要求有較大的一次空氣系數(shù)才能消除黃焰。為了防止污染及堵塞，火孔的直徑不宜小于2.0mm。天然氣常用的設計參數(shù)如下表：燃氣種類天然氣火孔尺寸（mm）圓孔dp2.93.2方孔2.0×3.02.4×1.6火孔中心距s（23）dp火孔深度h（23）dp額定火孔熱強度qp5.88.7額

17、定火孔出口流速vp1.01.3一次空氣系數(shù)0.600.65喉部直徑與噴嘴直徑910火孔面積與噴嘴面積240320（2）火孔深度增加火孔深度可使脫火極限增加，但火孔深度增加到某一數(shù)值（1315mm）后，脫火極限就趨于定值。在一定范圍內(nèi)增加孔深，回火極限增加，氣流阻力增大，不利于一次空氣的吸入?？咨钭兓瘜S焰極限沒有影響，一般取火孔深度為火孔直徑的23倍。此外，采用有凸緣的火孔來增加孔深，可以節(jié)約金屬。（3）火孔間距當孔距較大時，孔距對脫火及黃焰均無影響。當孔距減小到一定程度后，火焰相互靠近或合并，增加了脫火極限，但這時火焰與空氣的接觸減少，影響了二次空氣的供給，因而消除黃焰所需的一次空氣系數(shù)有所

18、增加。因此，為了防止產(chǎn)生黃焰，保證二次空氣的供給，孔距不宜太小。另一方面，為了在點火時火焰能迅速地從一個火孔傳到所有火孔，孔距又不宜太小。另一方面，為了在點火時火焰能迅速地從一個傳至所有火孔，孔距又不宜太大。一般取火孔間距為直徑的2.03.0倍。（4）火孔排數(shù)火孔排數(shù)增加，二次空氣供給受限，消除黃焰所需的一次空氣系數(shù)也增加。為此，火孔排數(shù)最好不超過兩排。在特殊情況下需要布置兩排以上的火孔時，為了保證完全煅燒，每增加一排火孔，一次空氣系數(shù)應增加5.0%7.0%。兩排或兩排以上的火孔應叉排。（5）火孔傾角火孔傾角越小，火焰趨向水平，火焰與二次空氣充分接觸，燃燒性能好，煙氣中的一氧化碳含量低，熱效率

19、下降。相反隨著火孔傾角增大，煙氣中一氧化碳含量增大，熱效率升高。設計時一般取30傾角。（6）鍋支架高度鍋支架越高，二次空氣供給越充分，燃燒越完全，煙氣中一氧化碳含量越低，但熱效率下降。相反，隨著鍋支架高度降低，二次空氣供給量減少，火焰易與鍋底表面接觸。煙氣中一氧化碳含量升高，熱效率增大。設計時，應根據(jù)火焰內(nèi)錐的高度及火孔傾角選取鍋支架高度，一般取2030mm。（7）火孔燃燒能力及火孔總面積火孔能穩(wěn)定和完全燃燒的燃氣量稱為火孔的燃燒能力。在設計燃燒器頭部時，正確選擇火孔的燃燒能力很重要。燃氣性質(zhì)、一次空氣系數(shù)及火孔尺寸均對火孔的燃燒能力有影響。通常用火孔的熱強度qp或燃氣空氣混合物離開火孔的速度

20、vp來表示火孔燃燒的能力?；鹨矎姸扰c火孔出口速度的關(guān)系為：qp為了防止回火和離焰，火孔出口流速必須大于回火極限速度，小于離焰極限速度。通常是穩(wěn)定范圍曲線，在選定的一次空氣系數(shù)下，在離焰極限速度和回火極限速度之間選一速度作為火孔出口速度。如果燃燒器運行時，主要危險是回火，則vp選定后就可以按下式計算火孔總面積：Fp或 Fp =(8)燃燒器頭部的靜壓力為了保證達到選定的火孔出口氣流速度和火孔熱強度，燃氣空氣混合物在頭部必須具有一定的靜壓力。該靜壓力是由引射器提供的，它用來克服混合物從頭部逸出時的能量損失。混合物從頭部逸出時的能量損失由流動阻力損失、氣流通過火孔時被加熱而產(chǎn)生的氣流加速的能量損失以及

21、火孔出口動壓頭損失三部分組成。流動阻力損失用下式表示：P1P1流動阻力損失；Vp火孔出口氣流速；0max 混合物的密度；p火孔阻力系數(shù)。其中，p；p 火孔流量系數(shù)。由于氣流通過火孔而被加熱，使氣體膨脹而產(chǎn)生氣流加速的能量損失，按下式計算：P2P2由于氣流通過火孔而被加熱，使氣體膨脹而產(chǎn)生氣流加速的能量損失；t混合氣體通過火孔被加熱的溫度，這時假定火孔進口的混合氣體溫度為0?；鹂壮隹趧訅侯^損失用下式表示：P3綜上，頭部必須有的靜壓力為H=P1+P2+P3=K1 h頭部必須有的靜壓力；K1燃燒器頭部的能量損失系數(shù)。K1p +2×（）-1混合氣體通過火孔被加熱的溫度決定于燃燒器的結(jié)構(gòu)、工作

22、參數(shù)及燃燒室的構(gòu)造，在大多數(shù)情況下t=50150。對于民用燃燒器通常K12.72.9?；旌衔锏拿芏劝聪率接嬎悖?max1.293su質(zhì)量引射系數(shù)（u）；s燃氣的相對密度。(9)頭部截面積及頭部容積為了使氣流均勻分布到每個火孔上保證各火孔的火焰高度一致，希望頭部截面積和容積大些。但是如果頭部容積過大，開始點火時頭部會積存大量的空氣，滅火時頭部會積存大量燃氣空氣混合物，從而容易產(chǎn)生點火和滅火時的回火噪聲。頭部容積過大還會增加金屬耗量，因此，又希望頭部容積小些。通常取頭部截面積為火孔總面積的兩倍以上。當頭部較長時，為了減少頭部容積，頭部截面沿氣流方向可做成漸縮形，并保證任一點的截面積為該點以后的火孔

23、總面積的兩倍以上。（10）二次空氣口設計燃燒器頭部時，必須保證有足夠的二次空氣供應到火焰根部。二次空氣不足將出現(xiàn)不完全燃燒，過多會降低熱效率，氣流過大會吹熄或吹斜火焰。二次空氣流速不超過5m/s時，敞開燃燒的在氣式燃燒器的二次空氣口截面按下式計算：F（5500075000）QF二次空氣口的截面積（mm2）Q燃燒器的熱負荷（kw）（11）火焰的高度火焰內(nèi)錐與冷表面接觸時，由于焰面溫度突然下降，燃燒反應中斷，便形成一氧化碳。這時對于民用燃具是不允許的。在設計燃燒器頭部時，計算火焰高度是十分重要的。火焰內(nèi)錐的高度由可下式計算：hic=0.86Kfpqp×103hic火焰內(nèi)錐高度fp一個火孔

24、的面積qp火孔熱強度K與燃氣性質(zhì)及一次空氣系數(shù)有關(guān)的系數(shù)天然氣的K值燃氣種類一次空氣系數(shù)0.20.30.40.50.60.70.80.9天然氣0.260.220.180.160.150.130.100.08火焰的外錐高度可由下式計算：h=0.86nn1×103h火焰的外錐高度；n火孔排數(shù)；n1表示燃氣性質(zhì)對外錐高度的影響系數(shù)（對天然氣，n11.0）；s表示火孔凈距對外錐高度影響的系數(shù)（見下表）；系數(shù)s火孔凈距246810121416182022s1.471.221.040.910.860.830.790.770.750.740.74（12）噴嘴噴嘴的直徑按下式計算：d=Lg燃氣流量，

25、Lg；s燃氣相對密度；H燃氣壓力。固定噴嘴結(jié)構(gòu)簡單、阻力小，引射性能好，但出口截面不能調(diào)節(jié)。噴嘴噴孔截面到引射器喉部截面應有一定距離L，位置不正確，將影響一次空氣吸入量。當喉部直徑大于噴嘴外徑時，一般取L=(1015)倍的喉部直徑。安裝噴嘴時，噴嘴中心線與混合管中心線應一致，偏移或有交角會影響一次空氣量和二種氣體的混合效果。3、燃燒器設計計算結(jié)果選取dp=3.0mm、=0.62 、qp=8.5×10-3KW/mm2、p=0.8、t=120、；火孔布置成兩排，內(nèi)圈火孔和外圈火孔軸線與燃燒器平面的夾角為60°。各火眼火孔總面積和火孔數(shù)目計算表主火眼輔火眼烤箱火眼Q3.633.0

26、5Fp423.53352.94358.98n59.9249.9350.78內(nèi)圈201511外圈403540s7.57.57.5h6.96.96.9Fh444.71370.59376.93Dh242222K12.442.442.44u9.379.379.37hic7.757.757.75h32.2232.2232.22三種型號引射器計算表主火眼引射器計算型號LgdFjFlopAXF1Ftdt取整I0.301.581.810.780.680.390.31130.3812.8813II0.301.581.810.930.810.510.47198.5415.9016III0.301.581.811.

27、110.960.760.84355.3121.2721輔火眼引射器計算型號LgdFjFlopAXF1Ftdt取整I0.251.371.510.780.680.390.31108.6511.7612II0.251.371.510.930.810.510.47165.4514.0114III0.251.371.511.110.960.760.84296.0919.4220烤箱引射器計算型號LgdFjFlopAXF1Ftdt取整I0.251.381.530.780.680.390.31110.5111.8612II0.251.381.530.930.810.510.47168.2814.6415II

28、I0.251.381.531.110.960.760.84301.1619.5820六、烤箱燃燒室及保溫設計1、燃氣烤箱熱負荷計算Q34.89L+1.0467Q烤箱熱負荷；L烤箱有效容積。2、燃燒室二次空氣供給與排煙當燃具采用大氣式或擴散式燃燒器時，要合理布置燃燒室的二次空氣進口，使二次空氣或一次空氣能均勻地分布到火孔處。二次空氣進入口面積按下式計算。FinKQFin 二次空氣進入口面積；K系數(shù)，K5.207.31（cm2/kW）；Q燃具熱負荷。要合理地組織燃燒室內(nèi)煙氣流向，為此要選定合理的排煙口位置。當確定排煙口位置時應考慮用熱煙氣的浮力和煙氣能均勻加熱被加熱物質(zhì)的兩個因素。其中，排煙口的面

29、積下式計算：FeQFe排煙口總面積（cm2）；系數(shù)，5.207.31（cm2/kW）；Q燃具熱負荷。3、保溫層設計烤箱燃燒室的熱量向室外傳遞，首先由燃燒內(nèi)傳到壁板，然后傳到保溫層及金屬外護板，最后傳到燃燒室外。由于壁板和金屬外護板熱阻遠遠小于保溫層熱阻，所以，壁板和金屬外護板可以忽略，整個過程簡化為三個階段。第1階段，熱由烤箱內(nèi)煙氣以對流換熱和物體間的輻射換熱方式傳給保溫層內(nèi)表面。第2階段，由保溫層內(nèi)表面主要以固體導熱方式傳遞到保溫層外表面。第3階段，由保溫層外表面以空氣對流換熱和物體間的輻射換熱方式傳給室外環(huán)境。烤箱燃燒室傳熱過程目前，我國保溫層厚度計算主要有3種方法，第1種按經(jīng)濟厚度計算，

30、第2種按已知熱損失計算，第3種按保溫結(jié)構(gòu)的外表面溫度計算。由于燃氣燃燒室出口溫度必須高于煙氣的露點溫度，用第1種和第3種方法計算出的保溫層厚度，都不能確保這一要求?？鞠淙紵业娜肟跓煔鉁囟群蜔煔饴饵c溫度是已知的，允許下降的溫度即可用入口煙氣溫度減去露點溫度，再加上1020求得，所以，用第2種方法計算保溫層厚度是適用的。烤箱工作時，通過室壁散熱可看作是穩(wěn)定的傳熱過程。設計烤箱燃燒室時可采用下式計算：QbrQbr散熱量t3燃燒室內(nèi)表面溫度(按ISO標準時間-溫度曲線設計。即火災現(xiàn)場溫度由下式來確定：T=345log10(8t+1)+20；式中T為t時刻的試驗溫度，用表示；t為升溫時間，單位為min

31、，一般燃氣著火試驗的時間為0.5min)；tat燃燒室外溫度；1耐火材料厚度；2絕熱層厚度；Fbr燃燒室壁面積；1耐火材料導熱系數(shù)；2絕熱層導熱系數(shù)（Fb保溫材料20.32）；R3燃燒室外表面與大氣之間的熱阻（R3較小可為常數(shù)，可根據(jù)供暖通風設計手冊查詢）。由于不考慮金屬壁面的影響，所以，保溫層厚度可按下式計算:2=1 ()qbr單位面積允許的熱損失，qbrIfbr；br保溫材料的熱損失率（采用Fb保溫材料br0.015）。燃燒室壁保溫材料設計結(jié)果表FB保溫材料設計參數(shù)烤箱壁qt1t3R3(m)(mm)烤箱門646.170.032261.14200.0540.01021410.21背、側(cè)表面6

32、46.170.032261.14400.0540.0092249.22上表面646.170.032261.14450.1230.0067686.77保溫玻璃采用真空玻璃保溫材料系列計算結(jié)果見下表。玻璃保溫材料設計結(jié)果表玻璃保溫材料qt1t3R3(m)(mm)646.17040.12261.1447200.330.0051835.182862七、主火眼紅外線輻射燃燒器設計的思考 完全預混式燃燒器燃氣燃燒所需要的空氣全部依靠燃氣的能量從一次空氣吸氣口吸入，并進行預混，過剩空氣系數(shù)=103106。常見的是紅外線輻射燃燒器(以下簡稱紅外燃燒器)，是一種低壓引射式完全預混式燃燒器。當從引射器吸氣口吸人足

33、夠量空氣，且與燃氣進行充分混合后，在燃燒時不需要二次空氣，燃燒充分迅速，火孔外表面基本無火焰或火焰很短，所以又稱紅外輻射燃燒器為無焰燃燒器。燃燒器分為引射器和頭部兩部分。引射器基本與大氣式相同。頭部火蓋有多種形式，家用灶常用的是金屬網(wǎng)或多孔陶瓷板。噴嘴噴出燃氣的同時，在吸氣收縮管周圍形成負壓，引射空氣，經(jīng)引射器混合后，混合氣從頭部金屬網(wǎng)或陶瓷板逸出火孔。喉部截面積要根據(jù)預混式燃燒對空氣量的需求設計，靠風門調(diào)節(jié)空氣量，當火孔無明顯火焰，且火蓋外表面燃燒狀態(tài)呈橘紅色時最佳，此時形成紅外線輻射體。紅外燃燒器不同氣源火孔直徑數(shù)據(jù)氣源人工煤氣天然氣液化氣火孔(mm)0.850.901.21.51.11.

34、2由于火孔總面積大，燃燒器內(nèi)壓降低，引射了大量的一次空氣，點火初期，火焰在陶瓷板火蓋的表面燃燒，隨著陶瓷板表面溫度的不斷上升，火焰逐漸穩(wěn)定，燃燒反應達火孔內(nèi)數(shù)毫米處。這個反應層受到表面加熱和燃氣空氣混合氣的冷卻相平衡后，即保持一定的溫度。熱流量過大，表面溫度過高，易出現(xiàn)明顯火焰，嚴重時有黃焰；熱流量過低，易產(chǎn)生回火。為了防止回火陶瓷板的導熱系數(shù)應小于0.58W/（mK）。燃燒器工作時，燃氣空氣混合物以很小的速度（常為0.10.14m/s）從火孔逸出進行燃燒。點火后約4050s，板面溫度便可達到800900，于是向外輻射紅外線。熱流量正常，設計合理的引射器結(jié)構(gòu)，使燃氣和空氣比例合適，混合均勻，才

35、能有較佳的燃燒效果，火蓋表面呈橘紅色，沒有明顯火焰，或有極短的火焰。優(yōu)點是熱輻射體產(chǎn)生熱效率可達60以上，燃燒完全，煙氣中有害氣體很少，加熱均勻、受熱面積大。缺點是熱流量比大氣式燃燒器低，體積較大。紅外輻射燃燒器噴嘴和風量調(diào)節(jié)器(風門)的結(jié)構(gòu)及功能與大氣式燃燒器相同。紅外輻射燃燒器適合安裝在臺式燃氣灶、嵌入式燃氣灶使用。按照傳熱理論，輻射面的形狀影響著輻射換熱量。在設計燃燒時，考慮到中餐炒菜灶主要適用尖底鍋的特點，將多孔陶瓷板分8塊以等腰梯形與水平面呈45°傾斜布置。本設計只設計主火眼的紅外線燃燒器。燃燒器設計圖樣見下圖。八、輔火眼旋流式燃燒器設計的思考在家用燃氣灶的燃燒器家族中，旋流燃燒器以其新穎的火蓋造型，獨特的旋流條形火孔設計，使氣流在旋流燃燒過程中產(chǎn)生了較強的切向應力。與傳統(tǒng)的燃燒相比，它具有以下特點：構(gòu)緊湊，火力集中，燃燒均勻性好，更適合烹炒菜肴需要。煙氣中一氧化碳低，清潔無黑煙。同樣幾何尺寸的燃燒器火蓋旋流式比傳統(tǒng)型熱流量高5%以上。燃燒穩(wěn)定性好，不易發(fā)生回火、脫火等不正常燃燒的現(xiàn)象。燃燒器的火孔排列和幾何尺寸的設計及制造工藝要求嚴格；天然氣、液化氣灶宜用銅制火蓋，人工煤氣灶宜用耐熱合金鑄鐵火蓋。加工精度差、設計誤差大的火蓋，易引起不完全燃燒、黃焰、回火、脫火等問題。旋流式燃燒器由火蓋、灶頭、引射器、噴嘴、風門等部