燃气灶的传热问题论文

燃气灶的传热

摘要：燃气灶在人们日常生活中越来越广泛地应用，燃气已与人们生活息息相关；随着世界性石油危机的不断突现，燃气(本文主要指天然气、液化石油气、人工煤气)作为一种不可再生的能源资源，节约燃气越来越受到人们的重视如何在燃气灶的设计上进一步提高其节能性能，不仅可以使人们从节约燃气中直接受益，而且对于燃气资源的有效利用及燃气资源的保护都具有重要的现实意义。

关键字：燃气灶传热

Heat transfer of gas stove

Abstract:Gas stove in the people daily life more and more widely used,the gas has been closely linked with people's lives;with the continuous emergence of world oil crisis,gas (mainly refers to natural gas,liquefied petroleum gas,artificial gas)as a kind of

non-renewable energy resources,saving gas,people pay more and more attention to how to design of gas stove to further improve the energy-saving performance,not only allows people to benefit directly from the gas saving,but also has important practical significance to the effective use of resources and protection of gas for gas resources.

Key Words:Gas stove heat transfer

0 引言

所谓燃气灶的热效率，通俗地讲就是燃气灶在使用过程中对燃气热能的有效利用率从燃气灶的热效率上可以看出，家用燃气灶具普遍存在着燃气热能利用率不高的现象，有大约40~50%的燃气热能在使用中被浪费不管是从节约能源的角度看，还是站在消费者利益的角度看，提高燃气灶对燃气热能的有效利用率，设计、生产高热效率的家用燃气灶，已成为燃气具行业发展的一个重要方向。

对于家用燃气灶来讲，它还有一项重要的指标，就是燃烧烟气中的有害气体(如一氧化碳等)不能超过有关规定要保证燃气灶燃烧烟气中的有害气体不超过有关规定，又要提高燃气灶热效率，这是一对矛盾；提高热效率，往往会带来烟气中有害气体的增高要使非红外线燃气灶(尤其是嵌入式燃气灶)热效率超过 60%甚至更高，虽有一定的难度，但已有企业证明是可以达到的。

如何在保证燃烧烟气中有害气体不超标的前提下提高燃气灶的热效率，是值得研究、探讨的本文将从分析燃气灶热损失入手，推导出燃气灶锅底面燃气的热交换损失计算公式，并对火焰分布不同的燃烧器其锅底面燃气的热交换损失进行计算、分析；通过如何减少热交换损失及如何减少传热损失，对燃气灶的节能措施进行探讨。

1 燃气灶的主要热损失

燃气灶的热损失可以分为以下几种类型：

1）、锅底面燃气的热交换损失

本文所讲的锅底面燃气的热交换损失，是指燃气灶燃烧时，火焰不能完全与锅底面接触所产生的热损失；它的大小主要以火焰与锅底面的接触面积来判断。

目前，家用燃气灶所使用的燃气阀，是通过对单个喷嘴或多个喷嘴燃气流量的控制，对火焰大小进行控制、调节；尤以双喷嘴燃气阀最为广泛使用燃气灶在燃烧时多为双环或多环火焰；中心火焰的热流量一般仅占燃烧器热流量的10~20%左右(台式灶：16~20%左右，嵌入式灶：10~16%左右)中心火热流量的大小，主要受燃烧器二次空气补给的限制；中心火热流量过大，燃烧烟气中的有害气体则可能超标嵌入式燃气灶中心火的热流量普遍

比台式燃气灶要小，主要是由于嵌入式燃气灶中心火的空气补给比台式燃气灶要困难，为保证燃烧烟气中的有害气体不超标，只得减少中心火的热流量，这实属迫不得已之举。用尖底锅炒菜时可以直观地看到，由于中心火热流量小，外圈火热流量大，油在尖底锅中，首先在外圈火加热范围处(油面外圈)产生沸腾、油烟中心火热流量小，意味着燃气灶在使用过程中，只有少部分燃气在靠近锅底中心部位燃烧，而大部分燃气则不是靠近锅底中心部位燃烧；也就是说，大部分燃气燃烧时离锅底中心有相当的距离，燃气的大部分热能并未在这个范围内被充分利用。

2）、热能流失损失

燃气灶的热能流失损失，是指燃气未充分参与热交换所造成的热损失。

燃气灶在燃烧过程中，火焰与锅底面的热交换过程不仅受锅底面积大小的影响，而且还受交换时间、交换速度等的影响，部分燃气未能充分参与锅底面或锅周边的热交换而产生热能流失损失。

另外，在锅底下面的燃气流具有一定的厚度，将此厚度中靠近锅底面一侧的燃气称为内侧燃气，另一侧称为外侧燃气，显然，内侧燃气与锅底面的热交换较充分，而外侧燃气与锅底面的热交换则相对较少锅底下面燃气流厚度的存在，同样也会产生燃气灶的热能流失损失。

3）、燃烧不完全产生的热能损失

燃烧过程中，由于补氧不充分造成燃烧不完全，从而产生热能损失。

4）、传热损失

它主要包括下面几个方面的损失：

(1)火焰对周围空气加热所造成的热量损失；

(2)灶具材料(如燃烧器、锅架、承液盘、面板等)吸热作用所造成的热量损失；

(3)锅体材料导热能力所产生的热量损失；

(4)锅体在加热过程中，同时也向周围介质(如空气等)加热所产生的热量损失。

2燃气灶的节能措施探讨

燃气灶的节能措施，应该从减少燃气灶在使用中的热损失入手下面就从减少热交换损失及减少传热损失这两个方面对燃气灶的节能措施进行探讨。

1）、减少热交换损失的主要措施

(1)设计时将灶具燃烧器的火焰分布位置尽可能集中于锅底中心：可采用斜冲火焰等

来实现；

(2)尽可能缩小锅底高温燃气流的厚度：通过缩小锅架于锅底间的燃气通道高度尺寸

来实现；

(3)加大热交换面积及热交换时间：可在燃烧器上采取旋转火焰设计，或在锅架上采

取措施，延长燃气流程等措施来实现；

(4)采用鼓风式全预混燃烧器：以此形成紊流燃烧，使燃气与锅底的热交换面积、热

交换时间增大，同时还可以使火焰集中于锅底中心，燃烧器的尺寸可以做得比传统的大气式燃烧器更小单从减少热损失的角度看，采用鼓风式全预混燃烧器是最为理想的；

(5)增大燃烧器内圈火的热流量比例：可以适当减少热交换损失。

2）、减少传热损失的主要措施

(1)保持合理的火焰高度，使火焰高温区尽可能贴近锅底；

(2)降低锅架高度，减少火焰对周围空气加热所带来的热损失；

(3)在燃烧器处增加聚热反射装置，减少热辐射损失；

(4)在燃烧器、锅架或聚热反射装置表面增加含远红外线材料的涂层(如在搪瓷涂层或