燃?xì)庹n件-第十一章

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主講：李東雄

2008.8動(dòng)力工程系系第十一章民用燃?xì)庥镁?/p>

第一節(jié)燃?xì)獯妒掠镁呒捌渌季?/p>

第二節(jié)燃?xì)鉄崴?/p>

第三節(jié)燃?xì)饪照{(diào)機(jī)、制冷機(jī)

第四節(jié)民用燃?xì)夤に囋O(shè)計(jì)

民用燃?xì)庥镁甙ㄓ糜谥苽涫称?熱水和采暖空調(diào)的燃?xì)庥镁摺?/p>

第一節(jié)燃?xì)獯妒掠镁呒捌渌季?.家用雙眼灶

1—進(jìn)氣管；2—開關(guān)鈕；3—燃燒器；4—火焰調(diào)節(jié)器；5—盛液盤；6—灶面；7—鍋支架；8—灶框

2.家用燃?xì)饪鞠?/p>

圖

直火式燃?xì)饪鞠?—進(jìn)氣管；2—恒溫器；3—燃?xì)夤埽?—主燃燒器；5—主燃燒器噴嘴；6—燃?xì)忾y門；7—點(diǎn)火電極；8—點(diǎn)火輔助裝置；9—壓電陶瓷；10—燃具閥鈕；11—空氣調(diào)節(jié)器；12—烤箱內(nèi)箱；13—托盤；16—絕熱材料；17—排煙口；18—溫度指示器；19—拉手；20—烤箱玻璃；21—門；22—烤箱腿第二節(jié)燃?xì)鉄崴?/p>

一、直流式熱水器(快速熱水器)1.定義：指冷水在流經(jīng)筒體的瞬間被加熱至所需的出水溫度的水加熱器。能快速、連續(xù)供應(yīng)熱水，熱效率高。

2.筒體結(jié)構(gòu)A.水套式:

用銅板制成雙層筒，筒間隙流水，稱為水套，水從下向上流，筒內(nèi)為燃燒和放熱室。在燃燒室內(nèi)壁自上而下分2～3段，布置向心翼片。下段翼片厚且間距較大。B.水管式:

用銅管自下而上盤繞在銅板制成的筒體外側(cè)，然后與設(shè)在筒頂部的帶翼片的銅管相接，冷水從下部進(jìn)入，熱水從翼片換熱器流出。其換熱主要依靠翼片，占總換熱量的85%，盤管僅占15%。據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)水管式快速熱水器熱負(fù)荷每增加10KW，換熱面積增加0.34～0.52m2，其中翼片面積占70%左右。

C.后沸現(xiàn)象:

對(duì)水管式快速熱水器，如果為提高熱效率而進(jìn)一步加大翼片面積，則當(dāng)停供熱水時(shí)，翼片的余熱會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)發(fā)生沸騰，這種現(xiàn)象稱為后沸現(xiàn)象。它對(duì)后制式熱水器不利。D.翼片

厚0.4～0.6mm，片間距3～5mm，翼片與燃燒器之間間距不能太小，否則溫度較高的煙氣將與之接觸，熱水器運(yùn)行中由于熱負(fù)荷及水壓變化時(shí)，可導(dǎo)致管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽使水管與翼片過熱而縮短熱水器壽命。E.銅管:

帶翼片銅管直徑比盤管直徑略大，8～16mm。銅管彎曲部位不宜過多，否則流動(dòng)阻力增加會(huì)影響自動(dòng)燃?xì)忾y的動(dòng)作,使熱水器不能正常工作。

3.

A.壓力式:

工作原理：在氣-水連鎖閥的水膜閥里，將水腔與供水管相連，在水管內(nèi)設(shè)一節(jié)流孔。在供熱水時(shí)薄膜受壓向左位移克服彈簧作用力而將燃?xì)忾y盤頂開，燃?xì)膺M(jìn)入主燃燒器燃燒；當(dāng)停供熱水時(shí)，水腔壓力消失，在燃?xì)忾y的彈簧力作用下將燃?xì)忾y關(guān)閉。因?yàn)榇朔N控制形式的進(jìn)水閥必須在供水側(cè)的水膜閥之前，亦稱為前制式。它適用于小型快速熱水器。壓力式熱水器工作原理圖1—節(jié)流孔；2—水腔；3—薄膜；4—閥桿；5—燃?xì)忾y；6—彈簧；7—燃燒器；8—點(diǎn)火小火B(yǎng).壓差式:

工作原理：在供水管中設(shè)一節(jié)流孔將氣-水連鎖閥的水膜閥內(nèi)兩個(gè)腔分別接到節(jié)流孔前后位置上。當(dāng)冷水流過節(jié)流孔時(shí),薄膜兩側(cè)產(chǎn)生壓差致使薄膜向左位移克服燃?xì)忾y的彈簧力頂開燃?xì)忾y盤，燃?xì)膺M(jìn)入主燃燒器燃燒；水流停止時(shí)節(jié)流孔前后壓差消失,在彈簧力作用下關(guān)閉燃?xì)忾y。此種控制形式，水閥既可設(shè)在熱水出口側(cè)，也可設(shè)在冷水出口側(cè)。因?yàn)樗y可設(shè)在熱水出口側(cè)，故此種控制形式亦稱為后制式。后制式熱水器可設(shè)置供水管道,熱水出口可設(shè)在遠(yuǎn)離熱水器的地方,同時(shí)可多點(diǎn)供應(yīng)熱水。壓差式熱水器工作原理圖1—節(jié)流孔；2—水腔(低壓側(cè))；3—水腔(高壓側(cè))；4—薄膜；5—閥桿；6—燃?xì)忾y；7—彈簧；

工作程序：手按總開關(guān)17并逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)已頂開安全閥14，燃?xì)膺M(jìn)入點(diǎn)火閥15，隨著總開關(guān)旋轉(zhuǎn)順序頂開點(diǎn)火閥的閥盤和撥動(dòng)壓電點(diǎn)火器20，點(diǎn)燃了點(diǎn)火燃燒器27，點(diǎn)火燃燒器之火焰加熱了熱電偶28的熱端而產(chǎn)生熱電勢(shì)，使電磁閥18內(nèi)的電磁鐵產(chǎn)生的吸力足以克服彈簧力將銜鐵緊緊地吸在磁鐵上，完成點(diǎn)火過程。此時(shí)主燃?xì)忾y16已開啟，當(dāng)供水時(shí)水流經(jīng)文丘里管5，使水膜閥膜片8的上腔壓力低于下腔壓力，膜片上升推動(dòng)閥芯23，燃?xì)膺M(jìn)入主燃燒器燃燒，煙氣經(jīng)過換熱器10、安全排氣罩31，最后從排煙管32排出。冷水流經(jīng)換熱器被加熱后供出。當(dāng)熱水器運(yùn)行中意外熄火時(shí)，熱電偶28產(chǎn)生的熱電勢(shì)消失，電磁閥18的銜鐵在彈簧力作用下切斷燃?xì)馔?。?dāng)熱水氣上部過熱時(shí)，溫度敏感元件29發(fā)出感應(yīng)通過變換器30產(chǎn)生負(fù)電勢(shì)抵消了熄火安全熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)，在彈簧力作用下關(guān)閉燃?xì)獍踩y14切斷燃?xì)馔?。壓差式燃?xì)饪焖贌崴鞴ぷ髟韴D特點(diǎn):

增設(shè)了余熱回收器6、中和器8，并采用機(jī)械引風(fēng)措施。在余熱回收器下面設(shè)置了凝結(jié)水收集盤，其作用是將含酸的凝結(jié)水集中起來導(dǎo)入中和器內(nèi)，于此將凝結(jié)水中和，然后排出?；厥沼酂岬母邿嵝士焖贌崴?—給水閥；2—側(cè)壁蛇管；3—換熱器；4—供水口；5—燃?xì)膺M(jìn)入管；6—余熱回收器；7—引風(fēng)機(jī)；8—中和器

二、容積式熱水器

1.特點(diǎn)：儲(chǔ)水多，間歇將水加熱到所需溫度。2.3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理（見下頁）

封閉式容積熱水器（快速加熱型）

燃?xì)庀到y(tǒng)：燃?xì)庖牍?、燃?xì)忾y門裝置2、電氣點(diǎn)火裝置11、火焰檢測(cè)裝置（燃燒器安全裝置）10和主燃燒器13等。水路系統(tǒng)：給水閥門16、減壓逆止閥17、儲(chǔ)水箱15及6、回流管4、出水閥9和排水閥14等。熱交換系統(tǒng)：燃燒室3、熱交換器5。煙氣排除系統(tǒng)包括煙管、安全排氣罩18、排氣筒19。在儲(chǔ)水箱6內(nèi)設(shè)有恒溫器7，通過它和燃?xì)忾y門裝置聯(lián)合工作，根據(jù)水溫變化情況來控制燃?xì)夤?yīng)量的多少?；鹧鏅z測(cè)裝置起熄火保護(hù)作用。一旦主燃燒器中途熄火則立即關(guān)斷燃?xì)馔贰?/p>

封閉式容積熱水器8—出水口；12—支腳三、平衡式熱水器

特點(diǎn):封閉體系，燃?xì)馊紵杩諝庖揽繝t內(nèi)煙氣浮力從室外吸入爐內(nèi)，煙氣排放到室外大氣中。爐內(nèi)壓力狀況不受室外風(fēng)力影響。故被稱為平衡式。上圖為平衡式容積熱水器示意圖。伸出屋外的平衡頭部,其上半部分排除煙氣而下半部分進(jìn)入空氣?？諝庠龠M(jìn)入爐內(nèi)參與燃燒,煙氣從平衡頭部排出。一、正向循環(huán)★曲線所圍面積為凈熱量即可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的熱量?！餅槭构べ|(zhì)完成一個(gè)循環(huán)后能對(duì)外作出凈功，膨脹線必須高于壓縮線，即膨脹功＞壓縮功。為此，工質(zhì)在膨脹開始前或在膨脹過程中與高溫?zé)嵩唇佑|，從中吸入熱量，而在壓縮開始前或在壓縮過程中工質(zhì)與低溫?zé)嵩唇佑|，并向冷源放出熱量，這樣才能使工質(zhì)在膨脹過程中任一狀態(tài)都比壓縮過程同容積的相應(yīng)狀態(tài)溫度高。★由圖可見，v2=v4，P2＞P4，根據(jù)多變過程：，則T2＞T4★所以，熱力設(shè)備中工質(zhì)在膨脹前加熱，壓縮前放熱，才能完成循環(huán)作功任務(wù)。

第三節(jié)燃?xì)饪照{(diào)機(jī)、制冷機(jī)

二、逆向循環(huán)：★與正向循環(huán)相反：即從低溫取出熱量，排向高溫★逆循環(huán)凈熱量也等于凈功量（q1向高溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?；q2從低溫取出的熱量）★輸入機(jī)械能→轉(zhuǎn)化為熱能，與工質(zhì)吸入的熱量一起排出。所以，工質(zhì)外排熱量一定大于其吸入的熱量，反映在P-V圖和T-S圖上為放熱線高于吸熱線?！锕试谖鼰崆跋冗M(jìn)行膨脹降溫，使工質(zhì)溫度低于冷源而吸熱，而在放熱前先進(jìn)行壓縮，使工質(zhì)溫度升高到能向高溫?zé)嵩捶艧?。★結(jié)論：熱能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化總是和工質(zhì)的膨脹和壓縮聯(lián)系在一起。而且膨脹總是和吸熱相連，壓縮和放熱相連。三、空調(diào)機(jī)（含制冷、熱泵）種類：

1、壓縮空氣式

2、回?zé)釅嚎s空氣式

3、壓縮蒸氣式

4、吸收式空調(diào)機(jī)

5、熱泵

1、壓縮空氣式①采用活塞式壓縮機(jī)和膨脹機(jī)②空氣的定溫加熱和定溫放熱不易實(shí)現(xiàn)，故按布雷頓逆循環(huán)進(jìn)行即定壓加熱，定壓放熱。2、回?zé)釅嚎s空氣式①壓縮機(jī)和膨脹機(jī)采用軸流式，增加回?zé)嵫b置（？）。②膨脹機(jī)的目的是實(shí)現(xiàn)壓降，如果能在放熱端和膨脹機(jī)之間進(jìn)行一次放熱，則膨脹機(jī)功耗會(huì)降低。同時(shí)，從冷源出來的工質(zhì)溫度低，從Te壓縮到To以上才能完成循環(huán)，故壓縮機(jī)的增壓比會(huì)很高，功耗大，不經(jīng)濟(jì)。③增加回?zé)嵫b置后，冷卻器出來的工質(zhì)在回?zé)崞髦锌衫^續(xù)放熱到T5，而從冷源出來的工質(zhì)溫度由Te升高到To，這樣在壓縮機(jī)內(nèi)工質(zhì)溫度很容易從To升高到To以上，增壓比減少，節(jié)約功耗。3、壓縮蒸氣式①以低沸點(diǎn)物質(zhì)（其沸騰溫度在大氣壓下≤0℃）如氨NH3、氟里昂、一氯甲烷CH3CL、乙烷C2H6等為制冷劑。利用其濕蒸汽作工質(zhì)在低溫下吸收汽化潛熱來制冷。②容易實(shí)現(xiàn)定溫過程。

③工作過程分析：〈1〉為理想的卡諾循環(huán)，但從7→1ˊ（即蒸汽在冷源中吸熱）過程中1ˊ為汽液混合物，濕度大。由于液體的不可壓縮性，此時(shí)引入壓縮機(jī)將造成液滴對(duì)壓縮機(jī)缸頭或葉片的撞擊，導(dǎo)致?lián)p傷壓縮機(jī)，而且如從1ˊ壓縮到3，由于各狀態(tài)點(diǎn)溫度都低于To，濕蒸汽將從壓縮機(jī)壁及葉片吸熱，為受熱壓縮，導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗增加，所以，采用讓工質(zhì)汽化至干飽和蒸汽的措施，一方面可使工質(zhì)從冷源吸取更多的熱量，提高制冷量，另一方面從1→2功耗增加的也不多。

〈2〉從1→2為壓縮過程，由于進(jìn)口工質(zhì)為干飽和蒸汽，故壓縮后工質(zhì)變?yōu)檫^熱蒸汽。

〈3〉從2→4為放熱冷卻過程，包括過熱蒸汽和飽和蒸汽的冷卻兩部分，冷卻終點(diǎn)為飽和液。為提高制冷效果，可將工質(zhì)進(jìn)一步冷卻為未飽和液。

〈4〉按照理想卡諾循環(huán)，應(yīng)用膨脹機(jī)完成4→7過程，但由于進(jìn)口工質(zhì)為液體，而出口為汽液混合物，而且干度很小，故能得到的膨脹也很小，同時(shí)加上〈1〉中所述原因，故采用節(jié)流閥取代膨脹機(jī)，使膨脹過程變?yōu)?→5。以上三種都是以消耗機(jī)械能為特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)熱量從低溫傳向高溫，同時(shí)它們的傳遞的熱量可以達(dá)到很大的值，即制冷量大。4、吸收式空調(diào)機(jī)①以消耗熱能為特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)熱量從低溫傳向高溫，其傳遞的熱量較小，冷源調(diào)節(jié)溫度范圍為3～10℃。②以高沸點(diǎn)物質(zhì)作溶劑（吸收劑），低沸點(diǎn)物質(zhì)作溶質(zhì)（制冷劑），溶質(zhì)溶解度隨溫度變化而變化。③制冷溶液有稀氨水溶液→氨作制冷劑，水作吸收劑溴化鋰水溶液→水作制冷劑，溴化鋰作吸收劑④工作過程：1—加熱器；2—冷凝器；3—蒸發(fā)器；4—吸收器；5—熱交換器；6—冷媒泵；7—吸收液泵吸收式燃?xì)饪照{(diào)機(jī)原理圖

5.燃?xì)鉄岜脤⒅車镔|(zhì)(如空氣,江或河水)作為低溫?zé)嵩?需要供熱的場(chǎng)所作為高溫?zé)嵩础?/p>

燃?xì)鈮嚎s式熱泵1-燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)；2-壓縮機(jī)；3-蒸發(fā)器；4-減壓閥；5-冷凝器；6-廢氣；7-發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水；8-供熱回水；

9-供熱、供水

燃?xì)馕帐綗岜?-發(fā)生器；2-冷凝器；3-蒸發(fā)器；4-吸收器；5-減壓閥；

6-循環(huán)泵；7-熱交換器；P1-高壓；P2-低壓戶式空調(diào)機(jī)有室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)兩部分。室內(nèi)機(jī)安裝有