燃气灶炉头大气式燃烧器的设计分析

燃气灶炉头大气式燃烧器的设计分析

在家用燃气灶的燃烧器家族中，旋流燃烧器（见图1）以其新颖的火盖造型，独特的旋流条形火孔设计，使气流在旋流燃烧过程中产生了较强的切向应力。与传统的燃烧相比，它具有以下特点：

①结构紧凑，火力集中，燃烧均匀性好，更适合烹炒菜肴需要。

②烟气中一氧化碳低，清洁无黑烟。

③同样几何尺寸的燃烧器火盖旋流式比传统型热流量提高5%以上。

燃烧器由火盖、灶头、引射器、喷嘴、风门等部分组成。由图1可以看出火盖的内锥面与水平面成β角，火孔沿圆周方向布置，其火孔位置由α及φ两方向的倾角来定位。其中φ角为火孔与内锥母线夹角，α角为外侧刀槽与垂线夹角。当燃气在一定压力下，以一定流速从喷嘴流出，进入吸气收缩管，燃气靠本身能量吸入一次空气。在引射器内燃气与一次空气混合后从火孔以一定的夹角、流速喷出，边燃烧、边旋转形成聚焦的螺旋形柱体，在圆柱体中心形成一个烟气回流区。混合气与二次空气在炙热的回流烟气作用下受到强烈的预热，提高了燃烧速工，对燃烧起到了强化作用。根据旋流式燃烧器的火焰特性，要求设计出合理的锅底与火盖之间的高度，使旋流燃烧火焰在接触锅底时产生最大的冲撞能量，形成沿锅底切线向上的火焰，延长烟气与锅底接触时间，提高热交换面积。在引射器、喷嘴、及灶头设计合理情况下，火孔设计合理，每个火孔喷出的燃气都会形成向上倾斜一定夹角的片状气流，经二次空气混合后形成蓝色旋转火焰。如果火孔分布不合理，或火孔几何尺寸和位置设计、加工有问题，则二次空气混合不均匀，将会形成几个、几十个不均匀的火焰团，导致燃烧条件恶化，产生不完全燃烧，使烟气中一氧化碳等有害气体含量增加。

2.7 中心小火盖火孔轴线应斜向上，倾角应大于等于320，火孔孔径在γ2.0mm~2.8mm之间，避免造成与外环旋火焰二次空气的情况。

2.8 在热流量相同条件下，采用直径偏小火盖设计可提高热效率。

3、燃气灶喷嘴喷孔计算

根据我国烹调习惯大多数家用燃气灶燃烧器分为内外双环火，既包含内环火喷嘴及外环火喷嘴。经实验及互比确定内环火热流量0.7kW~1.0kW，外环火热流量为2.7kW~3.2kW。根据不同气源的火孔热强度，确定燃烧设计热流量，按喷孔设计公式计算喷孔直径。

喷嘴喷孔设计公式：

d=（L g/0.0035μ）1/2（S/H）1/4 （1）

L g=I/Q d（2）

其中：d——喷孔直径（mm）；

L g——燃气流量（Nm3/h）；

S——相对密度；

H——燃气压力（Pa）；

Q d——燃气低热值（MJ/m3）；

I——设计热流量（MJ/h）；

μ——嘴流量系数，取0.7-0.8

4、部分设计参数

4.1 火孔个数n

火孔个数n=火孔总面积/单火孔面积

4.2 火盖条形火孔的γ角、α角、β角

γ角（12~30）0，γ角越小，吸引二次空气越容易；α角（5~30）0；β角（20~35）0。

α、γ角经试验确定，以形成旋流燃烧、柱状向上发散的蓝色火焰为佳。

5、实验改进

5.1 灶具试验中出现回火、脱火、熄火噪音大等情况时，要综合分析原因，确定改进办法（见表2，表3）。改进步骤：调整喷嘴至引射器喉部的前后距离；→改进喷嘴结构（长度、喷孔孔径、侧孔孔径、外径、风门风孔开口大小及形状）；→改进燃烧器火孔、火盖；→进行引射器喉部的改进；→重新设计燃烧器壳体。按由简至繁顺序考虑，经试验在火焰燃烧稳定；热效率、一氧

6.2 台式灶燃烧器火盖上表面宜高于灶面（5~10）mm，高度降低，燃烧器向灶内散热少，使灶内温度降低，延长燃气灶使用年限；

6.3 人工煤气火盖、引射器、喷嘴要单独设计，不能用天然气灶和液化气灶的部件代用，否则容易引起回火、熄火噪声大等严重故障。