燃气炉具引射器的设计

   燃气炉具的燃烧方式分为：扩散燃烧、大气式燃烧、部分预混式燃烧、鼓风式燃烧。在我们现在的灶具产品上通常采用的燃烧方式为大气式燃烧，其工作过程是燃气从喷嘴高速喷出后。引射四周的静止空气(一次空气)一起进入引射器，在引射器内燃气与引射进入的空气实现完全混合，并经减速扩压后进入燃烧器头部，可燃混气从头部火孔流出被点燃生成本生火焰。

　　大气式燃烧器的主要特点是燃气在着火前已与一次空气混合，而一次空气的供给是靠燃气引射四周空气实现的。所以，大气式燃烧器又称大气引射式燃烧器，这种燃烧过程的组织方式称大气燃烧或局部预混燃烧。大气式燃烧器的主要优点是燃烧工况易于调节，燃烧充分、温度较高，一次空气供给靠燃气射流卷吸四周空气，不需要外部动力，因而结构简单，制作方便，在燃气灶具上应用广泛。结构如图一所示。

　　从图中可看出大气式燃烧器由三部分组成：燃气喷嘴，引射器与头部。

　　下面我们通过一个实例来讨论燃烧器的计算：

　　已知：一台炉具其热负荷Q=4Kw,使用燃气为液化气，燃气低热值Hi=109．4MJ／Nm³,相对密度S=1．686,燃气理论空气量V₀=35．71Nm³／Nm³，一次空气系数a₀=0．6

一、头部计算：
　　1、计算火孔面积F_p：
　　假设火孔直径是Φ1．5mm,火孔热强度q_p6．5W／mm²则F_p／q_p=4000／6．5=615mm²
　　2、火孔个数：
　　单个火孔面积S=1．77mm²
　　则火孔总个数N=F_p／1．77=349
　　3、设定火孔的总排数为4排
　　4、燃烧器的管径
       

　　5、头部能量损失k₁：
　　火孔流量系数μ_p=0．68
　　阻力系数§_p=(1-μ_p²)／μ=0．79
　　k₁=§_p+2((273+t)／273)-1=3．26

二、引射管的计算：
　　1、引射系数μ：μ=α₀V₀／S=0．6x35．71／1．686=12．7
　　其中α₀是一次空气系数
　　2、选取的引射器形式如图二所示：
　　此款炉头的k取为1．5

　　3、计算喷嘴直径d：
　　



　　其中喷嘴的流量系数μ取为0．83
　　4、计算最佳燃烧器参数F_oP
　　




　　5、计算A值
　　A=K(1+μ)(1+μs)FJ／Fp／Fop
　　 ＝1．5(1+12．7)(1+12．7×1．686)×0．865／615／0．678=0．956
　　计算得出A＜1
　　其中FJ为喷嘴面积
　　A=1为最佳燃烧工况
　　A＞1设计失败
　　A＜1一次空气不足(一般情况小于1)
　　6、计算X值
　　


　　7、计算喉部直径D
　　F₁=XF_op=0．739×0．678=0．5
　　F_t=F₁F_p=0．5×615=307．5mm²
　　计算出喉部直径D=19．8mm
　　一般情况下喉部直径为喷嘴直径的15～16倍。
　　在市面上有些设计不合理的燃烧器，在使用过程中会出现黄焰、离焰及回火等现象，这些现象不仅会影响炉具的使用寿命，而且会对人的生命财产造成一定的威胁。所以我们必须分析这种现象的原因，找出解决的办法。笔者通过多年的实践经验，总结出一次空气系数对燃烧器的燃烧性能影响很大，当一次空气系数达不到设计要求时，将会出现黄焰的现象。在这种情况下我们必须想办法增加一次空气系数，我们知道凡是降低燃烧器的流动阻力，均有利于提高一次空气系数。当一次空气系数大于设计要求时，火焰将会脱离火孔造成离焰现象。当炉具在使用过程中出现离焰，将会出现火焰烧不到熄火保护感应针的现象，造成熄火或点不着火，同时也会导致烟气中CO含量超标。在燃烧过程中还会出现另外一种影响燃烧的现象就是回火，回火分为低压回火、点火回火及熄火时回火等几种情况，造成回火主要是燃烧过程中火焰传播速度大于燃气从火孔中喷射出来的速度，使火焰烧到燃烧器的腔体里面的原因。对于解决以上的问题，我们可以先通过调整喷嘴与喉部截面的前后距离、喷嘴的结构及风门的开度来调节一次空气系数，如果还是变化很小，那么我们还可以调节火孔的总面积及在火盖上增加稳焰装置来达到目的。对于现在广泛使用的上进风嵌入式灶具，我们还可以在面板上增加通风孔来调节一次空气系数。总之解决燃气燃烧中出现的问题的办法还有很多，还需要我们一起去努力解决。

主要参考文献
1、同济大学等编：燃气燃烧与应用北京：中国建筑工业出版社，1981
2、夏昭知主编：燃气热水器 重庆：重庆大学出版社，2002．12