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双级全预混燃气灶引射器的理论分析

内容来源:机械设计与制造工程      浏览次数:550      更新时间:2018-12-19

                                                       沈金晨,苏〓磊
                                    南京工业大学能源科学与工程学院,江苏 南京〓211816)
摘要:提出的一种双级全预混引射器是燃气灶实现全预混燃烧的重要部件。以燃烧功率为3.5kW的民用天然气燃气灶为例,建立了双级引射器的理论模型,分析了引射比、截面比、引射压差等对引射器性能的影响。结果显示:引射器存在一最佳截面比使被引射流体压差最高,最佳截面比随引射比的增加而增大,且不受引射压差的影响;被引射流体压差随引射器截面比的增大呈先快速增加后小幅下降的趋势,且受引射比和截面比的影响逐渐减弱。一、二级引射比分别为μ1=1.2、μ2=9.3时,双级全预混燃气灶引射器的最佳截面比为k1=15、k2=130,此时的引射器性能较好,结构较优。
关键词:民用燃气灶;全预混燃烧;引射器;理论分析
中图分类号:TK16〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2018)10-0090-06

    与传统大气式燃气灶相比,全预混燃气灶能实现燃气和空气的全预混燃烧,从而使火焰温度和热效率提高,同时减少CO和NOx的排放量,因此受到很多学者的重视。全预混引射器可实现燃气与其完全燃烧所需空气的充分预混,是全预混燃气灶的重要组成部件,因此研究和开发全预混引射器是全预混燃气灶研究和应用中必须解决的关键问题。
目前,关于单级引射器性能的研究较多,许多学者对引射器的混合特性、引射器特性方程及引射器的可调性等进行了研究。陈辉等研究了工作流体压力对引射器性能的影响,发现增加工作流体的压力可以增大引射系数,但是当工作流体压力超过临界值后,继续增加反而会引起引射系数的下降。宋力钊等研究了几何参数对引射器性能的影响,结果表明,在一定工况下存在一最佳的喉部和混合管直径使引射系数最大。
双级引射器通过阶段性引射有利于实现燃气与空气的全预混,目前对双级引射器应用于燃气灶上的研究还相对较少。童伟明等通过实验对比了单、双级引射低压加热器性能的优劣,实验结果表明,双级引射器的引射系数比单级引射器的引射系数提高了120%,双级引射器在综合性能上比单级引射器要好。
   本文提出了一种新的双级全预混燃气灶引射器的结构。以3.5 kW燃烧功率的民用天然气燃气灶为例,在天然气压力和天然气额定流量确定的情况下,进行了双级引射器的结构设计和理论建模,分析双级引射比、截面比和引射压差对引射器性能的影响。

1〓理论模型
双级引射器本质上是单级引射器的重复,为方便叙述,现以单级引射器的理论模型为例,介绍双级引射器建模方法。单级引射器主要由喷嘴、吸入室、混合管和扩压管组成,图1为单级引射器结构示意图。

1—喷嘴;2—吸入室;3—混合管;4—扩压管
图1〓单级引射器结构示意图

1.1〓喷嘴
设喷嘴内部流动为可逆绝热过程,理论描述如下:〖JP〗


.....


作者简介:沈金晨(1992—),男,江苏南京人,南京工业大学硕士研究生,主要研究方向为高效清洁燃烧。

文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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