多孔陶瓷板红外线燃气灶具燃烧能效特性探究
催化燃烧陶瓷板：
催化燃烧陶瓷板：品牌jxyy 材质堇青石规格各种产地江西萍乡特点:product features红外催化燃烧器是采用附载有催化剂的多孔蜂窝陶瓷板作为燃烧炉头，运用先进的科学技术设计制作而成。
由于采用了最理想的燃烧方式──催化燃烧，使瓦斯气体能更加充分地燃烧，最大限度地利用了瓦斯的能量，同时也就降低烟气污染（CO＜0.02%，NOx＜10ppm），完全能达到国家的环保标准；我们的催化燃烧还能消除一般的红外燃烧容易出现的结炭现象，有效地延长燃烧器的使用寿命；由于我们的催化燃烧是在多孔蜂窝陶瓷板的孔内进行，所以是真正的无焰燃烧，产生的能量绝大部分以红外辐射的形式放出，红外线具有较强的穿透力，可激发水分子发生共振，使热量均匀地渗透到被加热物的深处，从而保证加热效果均匀，达到提高加热质量和烘干效率的目的,天然气（NG）、液化石油气（LPG）等气体燃料在涂覆有高品质燃烧催化剂的陶瓷板上实现无火焰催化燃烧并释放热能。
在催化燃烧过程中，可燃物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发态产物，热能主要以红外线方式高效率地辐射，避免了由可见光造成的能量损失，热能利用率达到最高。
在我们独有技术的催化燃烧板上，高性能的储氧材料保证燃气充分燃烧和燃烧火孔永远不结碳，保证能量充分释放，节能更明显。
高选择性的燃烧催化剂有效地抑制生成有毒有害物质的副反应发生，基本上不产生或很少产生NOx、CO和CH等污染物。
催化燃烧废气排放更低，对环境更友好。
使用寿命远远超过普通陶瓷板产品。
应用范围 [1]燃气灶 [2]燃气热水器 [3]烧烤炉 [4]工业烘烤设备 [5] 工业有机废气燃烧定货注意 [1]每平方英寸孔数 [2]蜂窝陶瓷孔类型(或泡沫金属型) [3]适用气源 [4]板面花纹 [5]催化剂颜色燃气灶具片：燃气灶具片：该类产品广泛用于燃气灶、烤炉等节能与环保。
品名规格孔型孔密度Ф50mm 三角形 170目Ф52.5mm 三角形 200目Ф63.5mm 三角形 150目Ф101mm 正方形 200目Ф97mm 正方形 400目Ф115mm 三角形 280目Ф115mm 三角形 500目Ф120mm 三角形 280目Ф120mm 正方形 500目Ф135mm 正方形 280目Ф135mm 正方形 500目其他催化剂：有机废气净化器：本蜂窝状催化剂是处理碳氢化合物、氮氧化物及CO等成分的工业废气的催化燃烧的专用催化剂，具有起燃温度低、净化效果好，不会造成二次污染等优点。
提升红外线家用燃气灶热效率的方法
提升红外线家用燃气灶热效率的方法作者：周亮来源：《家用电器》2018年第11期摘要：通过对红外线家用燃气灶加热过程进行分析，通过分影响有效换热的辐射换热、对流换热的发生原理及红外辐射器的燃烧机理，得出实际可行的提高热效率的方法。
关键词：红外线家用燃气灶，红外辐射器，辐射，对流，预热Methods Of Improving Heat Efficiency For Infrared Household Gas StoveLiang Zhou Guangdong Vanward New Electric Co.， Ltd. 528305Abstract：By analyzing the heating process of infrared household gas stove， this paper studies the radiation heat exchange， the principle of convection heat exchange and the combustion mechanism of the infrared radiator， and obtains the practical method to improve the thermal efficiency.Keywords：Infrared household gas stove，infrared radiator，radiation，convection heat transfer，preheating1、前言家用燃氣灶作为日常生活必需的厨房加热烹饪器具，是消耗燃气能源的主要产品之一。
我国政府逐步加大了对环保、节能产品在经济上和政策上的支持力度，随着家用燃气灶具能效限定国家强制标准的出台，各大企业纷纷加紧了对环保节能产品的研发。
高效率、低排放的家用燃气灶已经成为市场的主流。
红外线家用燃气灶在节能减排方面表现出色，普通的红外线燃气灶都能做到1级能效，热效率在65%以上；然而对于红外线燃气灶来说，其热效率还有很大的提升空间，对充分发挥红外线燃气灶的节能减排优势能力，提升红外线家用燃气灶的热效率尤为重要。
创新引领发展革命创造进步论灶具行业的红外线燃气技术
创新引领发展,革命创造进步,论灶具行业的红外线燃气技术4创新引领发展，革命创造进步，论灶具行业的红外线燃气技术4Ｇ通讯改变了手机互联方式、无氟变频技术让带来了空调整体升级、液晶电视的研发代替了传统的ＣＲＴ电视……每一项划时代新技术的出现都为全行业带来了新的革命，不仅改变了人们的生活方式或者使用习惯，还推动着社会向前发展。
如今，灶具行业也迎来了一项颠覆性技术的问世——红外线燃气技术，红日红外线燃气灶改变了传统的大气燃烧方式，用全新的红外线热能燃烧实现节能、环保、健康等多种要求，预示着灶具行业企业将会面临变革和洗牌。
据介绍，红日灶具的红外线燃气技术作为一种全新的燃烧技术，通过对预混、燃烧结构的创新，不仅提高了热效率，还大幅度节省了能源的消耗。
其次，红外线燃气技术采用堇青石、莫来石做成的多孔陶瓷板，而陶瓷板的表面还具有稀土催化层，这使燃气灶的炉头变得更加耐高温、腐蚀，能够具备更高的可靠性。
燃气得到预混，在陶瓷板表面和孔内燃烧，而产生的热量90%的被吸收，待到陶瓷板达到1100度高温，热能就会通过陶瓷板转化成为红外线光能。
而红外线光能就会照射到锅底，产生热量，无需火焰，使燃烧后产生的有害气体几乎为零，可以说是一项在全球范围内具有领先性和革命性的划时代技术。
近年来，燃气灶产品式样繁多，但对于燃烧方式基本上没有什么大改变。
红外线燃气技术在节能和减低碳排放上则有着不可忽视的独特优势，将从根本上改变灶具的燃烧性能。
据科学测算，在以同样的燃料加热同一物质的前提下，红日红外线燃气灶能够节约能源40％。
对消费者而言，购买一台应用了红外线燃气技术的燃气灶不仅可以节约天然气，超低的废气排放也有利于人体健康。
据粗略计算，平均每户厨卫电器一年要用掉200公斤石化燃气和1000度电，以1公斤石化燃气产生2．3公斤二氧化碳和1度电产生1千克二氧化碳进行转换，每个家庭在厨房里一年排放的二氧化碳就高达1500千克，相当于1500棵树一年吸收二氧化碳的重量。
多孔陶瓷板红外线燃气灶具燃烧能效特性探究
红外线燃气灶之所以具有高热效率主要有以下几方 面原因院 首先袁 燃烧器采用完全预混及无焰催化燃烧技 术袁燃气在燃烧前先与足够的空气混合袁辐射板上均匀分 布的众多燃烧火孔袁使得燃烧更加充分袁减少了燃气野化 学能冶损失曰同时袁全预混及无焰催化燃烧袁燃气利用引射 击器预混了燃气燃烧所需要的全部空气量 渊空气过剩系 数 琢=1.03~1.06冤袁 燃气-空气混合物以 0.1~0.14 m/s 的速 度从陶瓷板数千个小孔道溢出进行燃烧袁 远低于大气式 燃烧器 1.0~3.5 m/s 的速度袁 而且不需要从周围获取二次 空气袁因此燃烧产生的废气量少袁以烟气对流形式带走的 热能也较少遥 其次袁在热交换率方面袁对于加热非反射性 的锅体袁 红外线灶具工作时通过辐射传热的效率显著高 于对流和热传导两种方式遥 陶瓷板红外燃烧器的火孔密 集袁燃烧时火力集中袁向外围空间辐射和对流散失的热能 相对少遥 此外袁红外线燃烧器的多孔陶瓷板导热系数小袁 向下散热少遥
家用燃气灶的热效率是衡量燃气灶是否节能的一项 重要指标遥 灶具的结构和热效率试验条件变化袁使得热效 率测试值存在不确定性袁 通过探索相关因素的影响作用
戴奕艺 博士 凝聚态物理专业 广州市红日燃具有限公司博士 后尧现为国家燃气用具产品质量监督检验中心渊佛山冤从事燃气具检验研 究工作遥 Email 院daiyiyi@
2014 年第 2 期渊第 211 期冤
佛山陶瓷 5
Research & Discussion
研究与探讨
戴奕艺 1,2袁杨曦 1袁刘艳春 2袁任雪潭 2袁黄薇薇 2袁刘健 2
渊1.国家燃气用具产品质量监督检验中心袁佛山 528010曰 2.广州市红日燃具有限公司博士后站袁广州 510435冤
红外线燃气灶热效率提高的探讨(二)
陶瓷板红外线燃气灶对锅加热时，除了高温烟气的对流和辐射加热外，陶瓷板的辐射加热要占很大的一部分。
如果把陶瓷板与锅底近似看作两个灰表面，环境看作黑表面，这样就组成一封闭的辐射换热系统。
其中陶瓷板与锅底的辐射换热由下面公式③确定：Q1,2=（J1-J2）/（1/ф1,2F1）（1）Q1,2——陶瓷板与锅底之间辐射换热量，W；J1、 J2——陶瓷板、锅底的有效辐射，W/m2；ф1,2——陶瓷板对锅底的平均角系数；F1 ——陶瓷板表面积，m2。
燃气为大庆液化石油气。
假设陶瓷板面发射率ε1=0.86①，铝锅底面氧化层ε2=0.3；板面温度t1=850℃，锅底表面平均温度t2=45℃（锅内水温20~70℃），房间墙壁温度t3=20℃。
依据“传热学”④中有关资料，并考虑锅底面积大于陶瓷板表面积的情况，取ф1,2为 0.9。
根据空间辐射网络计算，陶瓷板对锅的辐射热量占总换热量的57.3%。
大气式燃气灶主要以对流方式对锅加热，它的火焰可以进行有限的辐射加热。
本生火焰属于不发光的火焰，其中能够进行辐射加热的主要是燃烧产物中的CO2和H2O气体，它们的辐射光谱是不连续的，只能辐射一定波长范围内的能量，与固体表面相比，辐射能力要差得多。
根据夏克（Schack）提出的近似计算公式⑤，二氧化碳向周围壁面的辐射换热量为：Q（CO2）=0.019εCO2(PL)1/3[(Tg /100)3.5-(Tw/100)3.5]A（kW）（2）水蒸气向周围壁面的辐射换热量为：Q（H2O）=1.64εH2OP0.8L0.6[(Tg/100)3-(Tw /100)3]A（kW）（3）εCO2、εH2O——CO2、H2O气体的发射率；P——CO2、H2O气体的分压力，kPa；L——气体有效厚度，m；Tg、Tw——气体、周围壁面温度，K；A——气体表面积，m2。
假设火焰平均温度1400℃，火孔与锅底之间距离25mm，周围壁面温度（取锅底表面温度）45℃，按照上两式进行计算，辐射加热量可能不到整个换热量的8%。
多孔金属板与多孔陶瓷板在燃气灶具中的性能对比
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
家用红外线燃气灶的多孔陶瓷板燃烧能效特性分析
家用红外线燃气灶的多孔陶瓷板燃烧能效特性分析本文针对家用红外线燃气灶的多孔陶瓷板燃烧性能进行研究探讨，在阐述红外线技术以及红外线燃气灶结构基础上，对红外线燃气灶的热效率产生影响的各种主要因素开展研究，对家用红外线燃气灶的多孔陶瓷板燃烧能效特性开展分析。
标签：红外线燃气灶；热效率及能效；多孔陶瓷板在城市燃氣燃烧技术方面，从20世纪50年代的红外线无焰燃烧，到70年代的远红外催化燃烧，使燃气燃烧技术为工商业和民用服务[1]。
于20世纪80年代开始，国内有部分燃气灶厂商开始运用陶瓷板红外线燃烧器。
在经过20多年发展改进，国家发改委于2015年将“高红外发射率多孔陶瓷节能燃烧器技术”列为重点节能技术推广项目。
因此对多孔陶瓷板红外线燃气灶的燃烧能效特性开展研究分析，对于我国民用、工商业用环保节能燃气灶的应用、推广有着重要的意义[2]。
一、红外线燃烧技术及多孔陶瓷板红外线燃气灶概述（一）红外线燃烧技术众所周知，太阳照在身上，人会感觉到温暖，人们利用这种红外线本身就携带能量的特点，研发出品种繁多的红外线产品，例如红外线保暖内衣、红外线体温计、红外线取暖炉、红外线燃气灶等等，经过统计，使用红外线燃气灶代替传统的大气式灶，其节能效率高达35%。
红外线燃气灶陶瓷板采用特殊的耐火材料制成，在火焰燃烧阶段，将火焰转换成红外线，物体受热的速度被明显提升。
（二）多孔陶瓷板红外线燃气灶多孔陶瓷板家用红外线燃气灶，其组件包括底部的空气与燃气预混腔和头部的多孔蜂窝陶瓷板，在工作阶段，通过引射器吸入空气，引射器将燃气和空气进行预混，在多个蜂窝陶瓷板溢孔部位燃烧，将燃气灶的面板加热，短时间内温度就可升至800～900℃，对锅具进行快速加热。
图1为陶瓷板红外线燃气灶实体示意图：陶瓷板红外线燃气灶工作阶段，传热方式属于热辐射传热，对比传统的大气式灶具，红外线燃气灶传热速度更快、能够很好的弥补传统大气式灶火焰同锅底接触时间短，大量热能被浪费的问题。
红外辐射器作炊事灶用的可行性探讨
在红外辐射灶具使用时，座上装有冷水的铅锅后，发现有大量的冷凝水出现，持续时间很长，有的长达8分钟，由于冷凝水凝结后下滴至辐射器网面上，对金属网或陶瓷板的寿命影响较大，金属网如采用较昂贵的镍铬铝金丝稍好一些，如采用一般的铁铬铝合金丝，因它有热脆性，冷水下滴时极易使金属丝脆裂。
而用大气式传统灶具测试发现，冷凝水生成量较少时间也短，加之冷凝水下滴，对于金属火盖破坏性也小，所以不会产生问题。
我们知道，红外辐射灶具烟气一般只有370℃左右，它与冷锅面接触时,热交换后使烟气温度低于露点值(过剩空气系数为1.1时天然气燃烧后烟气露点约为57℃)，此时烟气中的水蒸汽便发生冷凝形成冷凝水下滴，而大气式燃烧灶具，高温火焰直接与锅面接触，充分热交换烟气温度降低，沿锅壁换热至烟气温度低了露点(大气式灶具过剩空气系数1.3～1.8取1.5计算，天然气燃烧后烟气露点约为51℃)，此时烟气才开始结露产生冷凝水。
从以上分析可看出，传统大气式灶具因火焰温度高，烟气露点低，产生冷凝水量要少时间也短一些，而红外辐射灶烟气温度低，烟气露点又高，产生冷凝水量较多而时间也长一些，只有当铝锅面温度超过露点(57℃)时，才不会产生冷凝水。
对于辐射式燃烧器作灶具使用时，必须要克服和处理这个问题，即要求采用较好的能耐急冷性能的材质。
因为作灶具使用时，不光会因烟气产生冷凝水，而且还要考虑作炊事灶使用时锅溢汤滴水的问题存在，为了保证产品质量和寿命，必须要采用机械强度高，耐热性能、耐急冷性能好，不易氧化腐蚀的材料作为灶具头部板面或网面使用。
3、关小大火炒菜，小火煨汤问题。
红外辐射灶具能否适应炒菜工艺要求，也是大家关心的问题，有人认为它火力不集中、大小火调节不灵，烧开水还可以炒菜效果不佳，不适合中餐炒菜使用。
因红外辐射灶具头部使用的辐射板或金属网气孔率较低，现在国内产品一般在40%左右，因而板面(或内网面)的热强度不能过高，一般在46～58KJ/h·cm2之间燃烧较好。
【CN209445359U】旋流聚能红外线陶瓷板及应用其的炉灶【专利】
实用新型内容 [0004] 因此，针对上述的问题，本实用新型提供一种旋流聚能红外线陶瓷板及应用其的 炉灶，它主要解决了现有技术中功率加大，易出现回火、一氧化碳超标的问题。 [0005] 为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案： [0006] 一种旋流聚能红外线陶瓷板，包括陶瓷板体以及套设在陶瓷板体外表面上的护 罩 ，所述陶瓷板体包括一体设置的 上板体、下板体以 及弧形 侧壁 ，所述上板体、下板体 和弧 形 侧壁形成一具有开口的 燃烧腔室 ，所述上板体的 下表面上同 心设置有至 少两个环形凹 槽 ，所述上板体的 外 周沿向中 心逐渐向下倾斜 ，所述上板体的 上表面上沿其 周向设置有分 流筋 ，各所述分流筋上沿上板体的 轴向 均设置有缺口 ，所述陶瓷板体与护罩之间设置有防 火隔热棉，所述护罩上位于开口处设置有进气口。 [0007] 进一步的，所述护罩的内表面上位于开口的上下沿分别设置有凸条，用于扣合上 板体和下板体。 [0008] 进一步的，所述上板体和下板体上均横向穿设有金属丝网。 [0009] 进一步的，所述上板体与下板体之间的距离为5mm～15mm。 [0010] 一种炉灶，包括壳体，所述陶瓷板体和护罩分别设置在壳体上，所述壳体上位于陶 瓷板体的下侧设置有可燃气体预混室，与所述可燃气体预混室相连通设置的引射管和进气 管，所述壳体上位于陶瓷板体的上侧设置有用于支撑锅具的炉架。
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CN 209445359 U
说 明 书
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旋流聚能红外线陶瓷板及应用其的炉灶
技术领域 [0001] 本实用新型涉及旋流聚能红外线陶瓷板及应用其的炉灶。
背景技术 [0002] 目前，现有红外线陶瓷多孔板应用在灶具上，通过石油液化气或者天然气与氧气 在炉煲内充分预混，在近万个火孔内进行燃烧，使得红外线陶瓷多孔板表面产生红外线，利 用热能的辐射传递，减少热能的损耗，具有环保、节能的技术优势；但是，现在的红外线陶瓷 多孔板多为平面 ，而我 们的 炊具大都是弧 面 ，这样的 话热量成发散性 辐射 ，会造成热量 损 耗，同时炊具如锅柄受热过后烫手，影响使用，更厉害的是会发生灶面温度过高导致玻璃面 板等爆裂的现象。 [0003] 中国专利号：201820323744 .0公开了一种旋流聚能红外线陶瓷板，它包括板体，所 述板体的上端面上设置有分流部 ，所述分流部具有沿其 周向设置的 至少一圈分流筋组 ，所 述分流筋组包括沿着板体的周向设置的多个向上凸出的分流筋，同圈分流筋组的所有分流 筋在板体的 周向上连接形成波浪状结构 ，并且分流筋的内端向其一侧偏旋 ，所述板体上还 设置有在上下方向上贯通的 火孔 ，并且火孔由 下至上呈向内倾斜的 结构。该陶瓷板上设置 的 火孔由 下至上呈向内倾斜的 结构 ，火孔在 周向设置的 分流筋组的 作 用下 ，使得热气流 和 辐射热沿板体的 上端面向内成旋流聚齐 ，从而达到聚能 节能的效果 ，减 少了热量流失 损耗 的现象；但是，其功率较低，而一旦加大功率，就会出现回火、一氧化碳超标的问题。
多孔陶瓷板红外线燃气灶具燃烧能效特性探究_戴奕艺
来 提 高 燃 气 灶 具 热 效 率 ，一 直 是 行 业 人 员 研 究 的 热 点[2~5]。 另据行业信息称， 灶具新国标修订草案及灶具产品能效 标识实施讨论方案中， 将会对燃气灶具热效率的测试方 法及性能指标作进一步要求。
本文从陶瓷板红外线家用燃气灶的燃烧方式和结构 特点出发， 对影响陶瓷板红外线家用燃气灶热效率的因 素进行探索， 以便为红外线灶具的研发和从事测试灶具 热效率性能的技术人员提供理论参考。
红外线燃气灶之所以具有高热效率主要有以下几方 面原因： 首先， 燃烧器采用完全预混及无焰催化燃烧技 术，燃气在燃烧前先与足够的空气混合，辐射板上均匀分 布的众多燃烧火孔，使得燃烧更加充分，减少了燃气“化 学能”损失；同时，全预混及无焰催化燃烧，燃气利用引射 击器预混了燃气燃烧所需要的全部空气量 （空气过剩系 数 α=1.03~1.06）， 燃气-空气混合物以 0.1~0.14 m/s 的速 度从陶瓷板数千个小孔道溢出进行燃烧， 远低于大气式 燃烧器 1.0~3.5 m/s 的速度， 而且不需要从周围获取二次 空气，因此燃烧产生的废气量少，以烟气对流形式带走的 热能也较少。 其次，在热交换率方面，对于加热非反射性 的锅体， 红外线灶具工作时通过辐射传热的效率显著高 于对流和热传导两种方式。 陶瓷板红外燃烧器的火孔密 集，燃烧时火力集中，向外围空间辐射和对流散失的热能 相对少。 此外，红外线燃烧器的多孔陶瓷板导热系数小， 向下散热少。
6 FOSHAN CERAMICS Vol.24 No.2 （Serial No.211）
利用引射器预混了燃气燃烧所需要的全部空气量 （空气 过剩系数 α=1.03~1.06）[7]， 燃气-空气混合物在陶瓷板的 数千个小孔道溢出进行燃烧，将板面加热到赤红状态，温 度达到 800~900 ℃，此时燃烧接近无焰状态，板面和高温 烟气对炊具进行辐射和对流加热。 如图 2 所示，燃烧器和 锅底之间是一种热波转换的传热方式， 相比主要靠火焰 对流传热给锅底的大气式灶具， 红外线灶具特有的红外 辐射传热，具有传热速度快的优点，从而避免因火焰与锅 底的接触时间短暂， 导致大量热量未被利用就散发至空 间的问题出现，优越性显著。
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多孔陶瓷板红外线燃气灶具燃烧能效特性探究作者：戴奕艺等来源：《佛山陶瓷》2014年第02期摘要：本文从红外线家用燃气灶的自身结构和燃烧原理出发，分析多孔陶瓷板红外线燃气灶节能高效的特性，并对影响红外线燃气灶热效率的各种因素进行探讨，研究不同灶具标准试验方法、不同测试环境条件，以及使用不同锅具等，与红外线灶热效率的关系。
关键词：多孔陶瓷；红外线燃气灶；热效率测试；节能1 前言在倡导低碳节能概念的今天，节能燃气灶的普及已成为燃气灶具行业发展的趋势。
红外线燃气燃烧技术是一种较先进的燃烧技术，使用陶瓷板红外线燃烧器的燃气灶具，具有加热均匀，热效率高，烟气中有害成分少的特点[1]。
二十世纪八九十年代以来，国内一些燃气灶具企业如广州红日，开始致力于陶瓷板红外线燃烧器灶具的生产和研发，其“高红外发射率多孔陶瓷节能燃烧器技术”更是作为国家重点节能技术进行推广，对节能技术的普及应用起到重要推动作用。
家用燃气灶的热效率是衡量燃气灶是否节能的一项重要指标。
灶具的结构和热效率试验条件变化，使得热效率测试值存在不确定性，通过探索相关因素的影响作用来提高燃气灶具热效率，一直是行业人员研究的热点[2～5]。
另据行业信息称，灶具新国标修订草案及灶具产品能效标识实施讨论方案中，将会对燃气灶具热效率的测试方法及性能指标作进一步要求。
本文从陶瓷板红外线家用燃气灶的燃烧方式和结构特点出发，对影响陶瓷板红外线家用燃气灶热效率的因素进行探索，以便为红外线灶具的研发和从事测试灶具热效率性能的技术人员提供理论参考。
2 陶瓷板红外线燃气灶的结构特性多孔陶瓷板燃气红外辐射器最早可追溯到上世纪四十年代[6]，我国红外燃烧技术应用于节能型燃气灶具已有20多年历史，经前人努力，该技术已造福千家万户。
家用陶瓷板红外线燃气灶的燃烧器，由头部多孔蜂窝陶瓷板和底部空气预混腔构成，如图1所示。
燃烧器工作时，所需要的空气由引射器吸入，在预混腔体内，燃气利用引射器预混了燃气燃烧所需要的全部空气量（空气过剩系数α=1.03～1.06）[7]，燃气-空气混合物在陶瓷板的数千个小孔道溢出进行燃烧，将板面加热到赤红状态，温度达到800～900 ℃，此时燃烧接近无焰状态，板面和高温烟气对炊具进行辐射和对流加热。
如图2所示，燃烧器和锅底之间是一种热波转换的传热方式，相比主要靠火焰对流传热给锅底的大气式灶具，红外线灶具特有的红外辐射传热，具有传热速度快的优点，从而避免因火焰与锅底的接触时间短暂，导致大量热量未被利用就散发至空间的问题出现，优越性显著。
由于红外线燃气灶与大气式燃气灶的燃烧和传热方式不同，其热效率也不同。
根据GB16410-2007《家用燃气灶具》条款6.14表21中热效率的实验方法，如图3所示，将陶瓷板红外线燃气灶与大气式灶具进行实验对比。
从图3可以看出，广州红日燃具公司的嵌入式陶瓷板红外线燃气灶热效率最高可达68%，比普通大气式嵌入式灶可高出10%左右。
红外线燃气灶之所以具有高热效率主要有以下几方面原因：首先，燃烧器采用完全预混及无焰催化燃烧技术，燃气在燃烧前先与足够的空气混合，辐射板上均匀分布的众多燃烧火孔，使得燃烧更加充分，减少了燃气“化学能”损失；同时，全预混及无焰催化燃烧，燃气利用引射击器预混了燃气燃烧所需要的全部空气量（空气过剩系数α=1.03～1.06），燃气-空气混合物以0.1～0.14 m/s的速度从陶瓷板数千个小孔道溢出进行燃烧，远低于大气式燃烧器1.0～3.5 m/s的速度，而且不需要从周围获取二次空气，因此燃烧产生的废气量少，以烟气对流形式带走的热能也较少。
其次，在热交换率方面，对于加热非反射性的锅体，红外线灶具工作时通过辐射传热的效率显著高于对流和热传导两种方式。
陶瓷板红外燃烧器的火孔密集，燃烧时火力集中，向外围空间辐射和对流散失的热能相对少。
此外，红外线燃烧器的多孔陶瓷板导热系数小，向下散热少。
3 影响红外线燃气灶热效率的因素燃气灶具的热效率主要是由其自身的结构设计和换热方式决定的，另外也和用户在使用过程的环境条件和烹饪习惯有关系。
3.1 红外线灶自身结构对热效率的影响从灶具自身结构性能方面来考虑，燃烧器燃烧性能、与锅之间的热交换率以及热损耗等都是影响热效率的关键因素。
从红外辐射理论和计算来分析，燃气灶具在对锅加热时，燃气经过预混，在瓷片上部燃烧，使得瓷片表层炽热发射红外线，燃烧器与锅底之间形成一个热平衡的区域。
陶瓷板红外线燃气灶对锅加热时，除了高温烟气的对流和辐射加热外，陶瓷板的辐射加热要占很大的一部分。
相对于对流传热，红外辐射传热的效率更高，因此提高红外辐射的比例，有利于提高灶具的总热效率。
根据红外燃烧理论[8]辐射传递经验公式可写为：式中：Фf—辐射传热强度-（功率），单位kWA—陶瓷板有效辐射板面积，单位m2ε1、ε2—瓷片和锅底灰度￠12—辐射角系数C0—黑体辐射常数（5.67 W/m2·K4）T1、T2—瓷片和锅底表面平均温度从（1）式中可看出，红外热辐射正比于辐射面大小、辐射体和吸收体灰度、辐射角系数以及辐射体温度。
因此，在燃烧器热负荷一定的条件下，提高红外热辐射量采取以下措施：（1）增大燃烧器辐射面积A，可通过增加瓷片表面形状凹凸度来实现。
（2）增加瓷片和锅具灰度。
在瓷片表面喷涂红外高辐射率的黑色涂层，同时选择表面深色的锅具，有利于增加红外辐射吸收。
（3）增大角系数￠12，因为角系数反比于瓷片与锅底之间的距离，可通过降低锅支架高度来实现。
（4）提高瓷片温度，选用更耐高温的瓷片。
在降低热损耗方面，通过增加防红外辐射外散罩具，可减少燃烧器对周围空间的辐射热损耗。
使用导热系数低的材质，减少燃烧器自身向下散失的热量。
增加锅体表面的粗糙度，延长对流形式的热流和烟气与锅具的接触时间，减少燃烧烟气带走热量。
设计锅支架的适宜形状，充分利用锅支架的余热，这些措施均有利于热效率的提升。
3.2 红外线灶具在不同测试条件和试验方法下的效率差异现行家用燃气灶具国家标准GB16410-2007中对热效率试验的环境条件，燃气条件、水温升和试验用锅等都作了严格规定[9]，但是在红外线灶具的测试研究过程中，或者产品用户的实际使用中，都会遇到不同于标准环境和测试条件的情况，因此需探讨红外线灶具在不同使用条件下的热效率测量情况。
3.2.1环境温度和风对热效率的影响GB16410-2007标准对环境的要求主要有：试验环境温度为20±5 ℃，环境风速在灶具周围1 m处不大于0.3 m/s，但是实际的灶具使用的环境条件，特别是寒冬酷暑以及室内通风时，其室内温度波动和周边风速都与理想状态存在差异。
对比不同室内环境温度下红外线灶具样机（天然气12 T，左右炉额定功率3.51 kW）的数据如图4所示。
由图4可见，热效率与环境温度近似呈正比例关系，即环境温度越低，因灶具燃烧器本身和被加热锅体对外围冷环境传递的损失热量越大，烟气流加热冷空气带走更多热能，热效率也更低。
环境温度高的时候，燃烧器预混燃烧时空气带入的热量相对较高，同时灶具、锅体对外环境散失的热量减少，从而使热效率有所上升。
另一方面，从图5的有风和无风状态对比来看，燃烧器周边的空气流动会显著地降低热效率。
3.2.2燃气条件对热效率的影响我国城镇燃气供气多元化的特点，决定了红外线灶具的使用气源条件多样化，对热效率产生影响的燃气条件包括燃气种类、温度、压力、热值等。
通过对一台以天然气12 T为气源的红外线灶样机，在16～30 ℃燃气温度下进行热效率测试结果比对，具体结果如表1所示。
随着燃气温度的上升，热效率随之上升，这是因为燃气温度升高带入的物理热也会增加燃烧的热量。
相同热负荷的陶瓷板红外线灶，分别使用天然气、石油液化气进行热效率对比试验，结果如表2所示。
不难发现，在相同热负荷时，使用液化气时红外线灶测得的热效率比使用天然气时的高。
在使用罐装液化石油气的时候，钢瓶不同部位的燃气性质与测试界限气的状况相当。
图6是使用液化石油气的红外线灶在使用其界限气时的热效率对比图。
表3给出了试验中各气源的热值数据。
结合图6和表3来看，使用黄焰界限气丁烷时热效率较高，即燃气热值越高测得的热效率越高。
从理论上分析，使用热值高的燃气时，消耗的燃气体积少，烟气带走的热量相对少。
图7是不同燃气压力下的热效率对比结果，从中不难看出，当燃气压力增大时，热效率降低，这是因为燃气流速增加，会吸入更多二次空气，同时燃烧器产生的热流与锅底接触热交换时间变短，导致热效率有所降低。
3.2.3试验用锅的影响在家用燃气灶具的实际使用过程中，用户往往使用到不同大小或类型的烹饪容器，因此，需对不同试验锅红外灶具的效率情况进行探讨。
（1）不同直径试验锅热效率在GB16410-2007标准的热效率试验方法中，规定了试验用锅的形状大小等参数，同时，也指定了不同实测热负荷时选用的上、下限试验锅。
设定取实测热负荷为2.99 kW的红外线燃烧器，分别对直径为20 cm、22 cm、24 cm、26 cm、28 cm、30 cm、32 cm的国标试验铝锅进行热效率测试。
试验中，根据锅直径取相应的加热水量。
锅底直径变化，直接导致锅底热强度值变化，按照GB16410-2007定义：锅底热强度q=实测热负荷/试验用锅在正投影面的面积，锅底热强度单位为W/cm2。
对不同直径试验铝锅求得的锅底热强度值列于表4。
通过试验得到的不同锅底热强度对热效率影响关系如图8所示，热效率反比于锅底热强度，即锅直径越大，测得热效率越高。
（2）锅底灰度试验用锅对红外线灶具的热效率影响还体现在锅底的灰度上，对几组使用表面光亮的新铝锅和表面氧化无光泽灰锅进行热效率对比，具体结果如表5所示。
结合表5来看，在有金属亮光的新锅上测得的热效率与无光泽灰锅的热效率相差达8%。
（3）不同类型试验锅效率目前，灶具标准中常见的热效率试验锅有：GB16410-2007版本标准规定的铝锅（下简称07国标锅）、欧标EN30的直筒平底圆锅（简称欧标锅）以及新国标草案的苏泊尔平锅。
此外，用户在日常生活中还常使用到黑底炒锅、陶瓷瓦锅等。
同按现行国标GB16410-2007规定的试验方法，得到各种类型锅的热效率结果如图9所示。
从图9看出，对于红外线灶具，使用黑底炒锅和类似欧标和苏泊尔平底锅热效率较高，陶瓷瓦锅由于介质导热性能较差，热效率较低。
（4）不同标准体系测试方法的热效率差异在不同标准中，灶具热效率的测试方法存在着明显差异。
现行灶具国标GB16410-2007与1996版本标准的差异主要在于加热水量、水温升、搅拌和试验结束余温的计算等方面。
1996版旧国标的试验水量基本为2007版国标的两倍，2007版国标水温升为30 K，试验前后阶段需搅拌并计算余温，而96版标准水温升为50 K，试验结束后不计算余温。