多孔金属板与多孔陶瓷板在燃气灶具中的性能对比
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除了新建的站场外，公司已建成的管网设施几乎 没有设置监视设备，无法实时掌握管网的实际运行状 况，在出现异常状况时既不能提前预警也不便于高效 处置。通过安装调压器压力报警装置，可以实时测定 调压器压力运行数据，并定期传输至管理平台，从而
为智慧燃气的建设提供数据支持。
5 结语
在已经使用温压远传装置的调压柜中进行整合安 装调压器压力报警器，实现对这类调压器运行状态的 实时监控，保障管网的正常供气。通过实践应用，探 索适合企业自身特点的管理模式，实现燃气调压器的 科学管理，有效遏制事故的发生，确保安全平稳输供 气，实现更好的经济效益和社会效益。
城市燃气2049/40总第536期129
燃气技术 Gas Teclmolomi
一阶段是从室温下点火到燃烧稳定，第二阶段是熄火 后到板面温度下降到loot。在板面内外径的平均值 处等距离设置8个温度测点，如图4所示，每间隔5s记 录一次温度数据，最终取8个点在相同时刻温度的平 均值作为上板面温度值。以此对两种不同物性的材料 进行在燃烧性能中的对比。
进行了实验对比研究，验证了多孔金属介质在燃气灶具中应用的可行性，揭示了两种多孔
介质板面在点火后与熄火后的温度变化情况。同时，使用Fluent进行数值模拟，探讨了介 质的不同导热系数对燃烧性能的影响。为多孔介质红外辐射燃烧器板面材料的选择和优化
提供了参考依据。
关 键词：多孔介质温度变化比热容导热系数
多孔介质燃烧技术是实现燃气稳定燃烧、减少 氮氧化物排放的有效途径⑴，目前已广泛应用于工业 加热与干燥、家用采暖、汽车预热系统等多种民用 和工业生产过程。同时，多孔介质在稳定工作过程 中自身温度较高(700七~850七)，可发射波长介于 0.1|xm ~ 100|xm的电磁波，因此可通过红外辐射的方
1.2实验方法 影响多孔红外辐射燃气灶热效率最主要的因素
是固体板面的辐射热量。由斯忒藩-玻尔兹曼定律可 知，固体的辐射力与温度的四次方成正比，因此多孔 板上板面的温度至关重要。实验中采用量程为0T ~ 1 100T的K型热电偶测量上板面的温度，并通过 FLUKE信号采集仪进行信号转化与显示。
在研究板面温度变化的过程中分为两个阶段，第
多孔金属板和多孔陶瓷板在材料物性参数方面具 有很大差异。相比陶瓷材料而言，金属材料热容大、 导热系数大，因此有必要对多孔金属板在燃气灶具中 的应用性能进行实验研究，与现有的多孔陶瓷板进行 对比，为后续的材料加工和优化提供必要的参考。
别为75%、20%和5%,其结构是直径为1.06mm的圆 孔，板面厚度为2.6mm,开孔率为0.31。多孔金属板 与多孔陶瓷板的详细物性参数如表1所示。
7 100 0.71 22.0
3 000 1.30 0.4
图1燃气灶具试验台
实验中多孔陶瓷板燃气灶具本体采用某厂家的 一款额定功率为3.1kW的单头红外灶（图2）,其中多孔 陶瓷板为lmmx 1mm的方孔结构，板面厚度为12mm, 开孔率为0.44。实验用多孔金属板（图3 ）采用粉末 冶金工艺加工制得，其具体金属成分Fe_Cr-Al比例分
式传递热量。由于红外波段的电磁波最容易被物体吸 收并转化为热能叫因此多孔介质燃烧有利于提高燃 烧器的热效率。
当前，用于实验研究的多孔介质主要可以分为 陶瓷和金属两大类，其结构具体包括颗粒堆积床內、 蜂窝板、金属丝网⑷、泡沫陶瓷冋等。在家用燃气灶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
也是必然趋势。我公司在智慧燃气建设方面也加大了 投入，陆续建成GIS地理信息、GPS巡检和SCADA生 产调度等智能化管网运维系统。这些系统的实现需要 庞大的管网基础设施原始数据、管网实时运行参数、 地理位置信息、客户数据等。
28 I城市燃气2019/10总第536期
贾云飞等•多孔金属板与多孔陶瓷板在燃气灶具中的性能对比
具的应用方面，多孔蜂窝板这一结构具有加工工艺简 单、结构强度高、简洁美观等优势。当前主流的多孔 红外燃气灶大多选用多孔陶瓷板作为多孔介质，其加 工制造成本低廉、重量小，但抗冲击性能差，在加 工、运输和实用过程中易损坏，生命周期短。随着粉 末冶金工艺的发展，多孔金属介质的加工工艺和技术 得到提高。多孔金属介质具有强度高、抗冲击能力强 等特点，可作为新型多孔红外灶具板材的选择对象。
a= ymm ymmv0
(2-1 )
1 实验概况
1.1实验装置 实验室搭建了天然气家用灶具燃烧平台（图1）,
研究灶具在额定压力（2kPa）下的燃烧性能。实验台 主要包括：调压阀、U型压力计、湿式流量计、燃气 灶具本体。
图2多孔陶瓷板燃气灶具本体
图3多孔金属板
表1金属板与陶瓷板物性参数（800¾时）
材料
金属
陶瓷
密度kg/m3 比热容kJ/ (kg • K) 导热系数W/（m-K）
燃气技术 Gas Teclmology
doi:10.3969/j.issn,1671-5152.2019.10.006
多孔金属板与多孔陶瓷板 在燃气灶具中的性能对比
□同济大学机械与能源工程学院(201804)贾云飞周伟国罗洋张晏
摘
要：本文对新型粉末冶金多孔金属板和已广泛商用的多孔陶瓷板在家用燃气灶具中的应用性能
能，图5描绘了从室温至燃烧稳定之间上板面的温度 变化情况，图6描述了关闭燃气阀门后，板面温度下 降情况。
图5上板面温度上升曲线
图4温度测点分布示意图
2 实验结果分析
2.1负荷误差 实验在室温为26.2T,大气压力为102.88kPa下
进行。通过对实验用天然气进行采样和色谱分析， 计算可得实验用天然气低热值为36 951kJ/m3,华白 数为53 572kJ/m3o在多孔金属板下，通过湿式流量计 可测得流量为8.979 x 10-5m3/s,故可知折算热负荷为 3.119kW,与多孔陶瓷板燃气灶的额定热负荷3.1kW 误差仅为0.6%。在多孔金属板下，对引射器后腔体中 的混合气体进行采样和色谱分析可获得混合气体的气 体成分，通过式(2-1 )计算可得实验工况下的过剩 空气系数为1.02,满足多孔介质预混燃烧且过剩空气 系数小于1.05的特性。因此，多孔陶瓷板的灶具本体 可被用来进行多孔金属板的后续实验研究。
为智慧燃气的建设提供数据支持。
5 结语
在已经使用温压远传装置的调压柜中进行整合安 装调压器压力报警器，实现对这类调压器运行状态的 实时监控，保障管网的正常供气。通过实践应用，探 索适合企业自身特点的管理模式，实现燃气调压器的 科学管理，有效遏制事故的发生，确保安全平稳输供 气，实现更好的经济效益和社会效益。
城市燃气2049/40总第536期129
燃气技术 Gas Teclmolomi
一阶段是从室温下点火到燃烧稳定，第二阶段是熄火 后到板面温度下降到loot。在板面内外径的平均值 处等距离设置8个温度测点，如图4所示，每间隔5s记 录一次温度数据，最终取8个点在相同时刻温度的平 均值作为上板面温度值。以此对两种不同物性的材料 进行在燃烧性能中的对比。
进行了实验对比研究，验证了多孔金属介质在燃气灶具中应用的可行性，揭示了两种多孔
介质板面在点火后与熄火后的温度变化情况。同时，使用Fluent进行数值模拟，探讨了介 质的不同导热系数对燃烧性能的影响。为多孔介质红外辐射燃烧器板面材料的选择和优化
提供了参考依据。
关 键词：多孔介质温度变化比热容导热系数
多孔介质燃烧技术是实现燃气稳定燃烧、减少 氮氧化物排放的有效途径⑴，目前已广泛应用于工业 加热与干燥、家用采暖、汽车预热系统等多种民用 和工业生产过程。同时，多孔介质在稳定工作过程 中自身温度较高(700七~850七)，可发射波长介于 0.1|xm ~ 100|xm的电磁波，因此可通过红外辐射的方
1.2实验方法 影响多孔红外辐射燃气灶热效率最主要的因素
是固体板面的辐射热量。由斯忒藩-玻尔兹曼定律可 知，固体的辐射力与温度的四次方成正比，因此多孔 板上板面的温度至关重要。实验中采用量程为0T ~ 1 100T的K型热电偶测量上板面的温度，并通过 FLUKE信号采集仪进行信号转化与显示。
在研究板面温度变化的过程中分为两个阶段，第
多孔金属板和多孔陶瓷板在材料物性参数方面具 有很大差异。相比陶瓷材料而言，金属材料热容大、 导热系数大，因此有必要对多孔金属板在燃气灶具中 的应用性能进行实验研究，与现有的多孔陶瓷板进行 对比，为后续的材料加工和优化提供必要的参考。
别为75%、20%和5%,其结构是直径为1.06mm的圆 孔，板面厚度为2.6mm,开孔率为0.31。多孔金属板 与多孔陶瓷板的详细物性参数如表1所示。
7 100 0.71 22.0
3 000 1.30 0.4
图1燃气灶具试验台
实验中多孔陶瓷板燃气灶具本体采用某厂家的 一款额定功率为3.1kW的单头红外灶（图2）,其中多孔 陶瓷板为lmmx 1mm的方孔结构，板面厚度为12mm, 开孔率为0.44。实验用多孔金属板（图3 ）采用粉末 冶金工艺加工制得，其具体金属成分Fe_Cr-Al比例分
式传递热量。由于红外波段的电磁波最容易被物体吸 收并转化为热能叫因此多孔介质燃烧有利于提高燃 烧器的热效率。
当前，用于实验研究的多孔介质主要可以分为 陶瓷和金属两大类，其结构具体包括颗粒堆积床內、 蜂窝板、金属丝网⑷、泡沫陶瓷冋等。在家用燃气灶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
也是必然趋势。我公司在智慧燃气建设方面也加大了 投入，陆续建成GIS地理信息、GPS巡检和SCADA生 产调度等智能化管网运维系统。这些系统的实现需要 庞大的管网基础设施原始数据、管网实时运行参数、 地理位置信息、客户数据等。
28 I城市燃气2019/10总第536期
贾云飞等•多孔金属板与多孔陶瓷板在燃气灶具中的性能对比
具的应用方面，多孔蜂窝板这一结构具有加工工艺简 单、结构强度高、简洁美观等优势。当前主流的多孔 红外燃气灶大多选用多孔陶瓷板作为多孔介质，其加 工制造成本低廉、重量小，但抗冲击性能差，在加 工、运输和实用过程中易损坏，生命周期短。随着粉 末冶金工艺的发展，多孔金属介质的加工工艺和技术 得到提高。多孔金属介质具有强度高、抗冲击能力强 等特点，可作为新型多孔红外灶具板材的选择对象。
a= ymm ymmv0
(2-1 )
1 实验概况
1.1实验装置 实验室搭建了天然气家用灶具燃烧平台（图1）,
研究灶具在额定压力（2kPa）下的燃烧性能。实验台 主要包括：调压阀、U型压力计、湿式流量计、燃气 灶具本体。
图2多孔陶瓷板燃气灶具本体
图3多孔金属板
表1金属板与陶瓷板物性参数（800¾时）
材料
金属
陶瓷
密度kg/m3 比热容kJ/ (kg • K) 导热系数W/（m-K）
燃气技术 Gas Teclmology
doi:10.3969/j.issn,1671-5152.2019.10.006
多孔金属板与多孔陶瓷板 在燃气灶具中的性能对比
□同济大学机械与能源工程学院(201804)贾云飞周伟国罗洋张晏
摘
要：本文对新型粉末冶金多孔金属板和已广泛商用的多孔陶瓷板在家用燃气灶具中的应用性能
能，图5描绘了从室温至燃烧稳定之间上板面的温度 变化情况，图6描述了关闭燃气阀门后，板面温度下 降情况。
图5上板面温度上升曲线
图4温度测点分布示意图
2 实验结果分析
2.1负荷误差 实验在室温为26.2T,大气压力为102.88kPa下
进行。通过对实验用天然气进行采样和色谱分析， 计算可得实验用天然气低热值为36 951kJ/m3,华白 数为53 572kJ/m3o在多孔金属板下，通过湿式流量计 可测得流量为8.979 x 10-5m3/s,故可知折算热负荷为 3.119kW,与多孔陶瓷板燃气灶的额定热负荷3.1kW 误差仅为0.6%。在多孔金属板下，对引射器后腔体中 的混合气体进行采样和色谱分析可获得混合气体的气 体成分，通过式(2-1 )计算可得实验工况下的过剩 空气系数为1.02,满足多孔介质预混燃烧且过剩空气 系数小于1.05的特性。因此，多孔陶瓷板的灶具本体 可被用来进行多孔金属板的后续实验研究。