一种具有二重预热结构的微型液体燃烧器及其燃烧方法技术

技术编号:14984345 阅读:64 留言:0更新日期:2017-04-03 15:38
本发明专利技术公开了一种具有二重预热结构的微型液体燃烧器及其燃烧方法,采用了在燃烧器外筒本体内,以逐层套设的方式设置了第一、第二和第三套筒,并通过隔板巧妙的将这三个套筒之间的空间分割成两个相对且独立的空气预热腔和两个燃料预热腔;使空气和燃料在进入燃烧室之前即得到了二次逆流预热,使得空气和燃料在燃烧前即得到了极其充分的预热,这不仅有利于液体燃料的充分蒸发,使燃烧过程更加充分、稳定,而且大大提高了燃烧效率。本微型液体燃烧器具有技术手段简便易行,不仅实现了结构的微型化,燃烧稳定充分高效,不易熄灭,尤其适用较严酷的外部环境。解决了困扰本领域技术人员针对微小结构燃烧器普遍存在的技术难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃烧装置,尤其涉及一种具有二重预热结构的微型液体燃烧器及其燃烧方法
技术介绍
近十几年来,随着科学技术的发展,社会各领域对微小型电子机械和设备的需求急剧增长,这极大推动了科学工作者对微能源系统的研究。就目前而言,绝大部分的微型动力设备通常由传统的化学电池供能。然而,化学电池存在能量密度低、体积和重量大、充电时间长,对环境不友好等明显缺点,已渐渐不满足社会发展的主流需求。而液体碳氢燃料的能量密度能达到目前普遍使用的锂电池的能量密度的几十倍之高,这使得以碳氢燃料为能源的动力系统的微型化成为可能,有利于提高微机电系统的集成度;同时液体碳氢燃料不会造成污染,大大减缓了现代社会的环境压力。因此,基于液体碳氢燃料的微型能源系统在未来具有广阔的应用前景。而作为微能源系统的核心,设计出性能优良的微型燃烧器一直是研究热点。不同于传统燃烧过程,微小尺度燃烧过程所处的有效燃烧空间非常小,由此带来的面体比相对于常规燃烧器有数十倍之大,因此其热损失显著增加;其次,尺寸的减小,造成燃料和空气在燃烧器中停留时间缩短,燃料不能充分燃烧,燃烧过程也可能组织不成功。因此,在微小尺度内实现稳定燃烧和提高燃烧效率是当前研究重点。然而,目前已实现应用的微型燃烧器多采用气体燃料。与液体燃料相比,其能量密度低,储存和运输不便。以液体碳氢为燃料的微型燃烧器具有一定的优势。但液体燃料需要附加的时间和空间来蒸发和混合,由此带来的燃烧器的结构设计也与气体燃料燃烧器有更大的挑战。因此,需要一种针对液体燃烧的微型燃烧器,使其可以满足液体燃料的良好蒸发和同空气的充分混合这两个主要要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种具有二重预热结构的微型液体燃烧器及其燃烧方法,以解决现有燃烧器长期存在液体燃料在微燃烧器中不易蒸发、燃烧不充分、不稳定、燃烧效率低且容易熄灭等技术难题。本专利技术通过下述技术方案实现:一种具有二重预热结构的微型液体燃烧器,包括燃烧器外筒本体2、用于密封燃烧器外筒本体2上下两端的上密封板1和下密封板2;所述燃烧器外筒本体2下端侧壁开设有排气孔11;在燃烧器外筒本体2的内部,由外至内依次包括第一套筒6、第二套筒5和第三套筒3;所述第一套筒6、第二套筒5和第三套筒3的下端均由下密封板2密封,所述第一套筒6和第三套筒3的上端通过密封顶盖15密封,密封顶盖15的外表面与上密封板1的内表面之间具有间隙;所述第二套筒5的顶端与密封顶盖15的内表面之间具有间隙;在第二套筒5的筒壁上,还设有四块径向贯穿其筒壁的隔板17,该隔板17的内侧边连接第三套筒3内壁,外侧边连接第一套筒6内壁,上侧边连接密封顶盖15,下侧边连接下密封板2;该四块隔板17将第一套筒6、第二套筒5和第三套筒3之间的空间分割成两个相对且独立的空气预热腔、两个相对且独立的燃料预热腔;所述空气预热腔以第二套筒5的筒壁为界,分为第一空气预热腔10-1和第二空气预热腔10-2,该第一空气预热腔10-1和第二空气预热腔10-2的连通,是通过第二套筒5的顶端与密封顶盖15的内表面之间的间隙实现连通;所述燃料预热腔以第二套筒5的筒壁为界,分为第一燃料预热腔8-1和第二燃料预热腔8-2,该第一燃料预热腔8-1和第二燃料预热腔8-2的连通,是通过第二套筒5的顶端与密封顶盖15的内表面之间的间隙实现连通;所述第三套筒3的内壁面空间为燃烧室31,第一套筒6的外壁面与燃烧器外筒本体2内壁面之间的空间为排气通道33;所述燃烧室31与排气通道33的连通,是通过密封顶盖15的外表面与上密封板1内表面之间的顶层迂回通道32实现连通;在第三套筒3底部周壁上,对应于两个空气预热腔的第二空气预热腔10-2,分别开设有一个燃烧室空气进气口12;在第三套筒3底部周壁上,对应于两个燃料预热腔的第二燃料预热腔8-2,分别开设有一个燃烧室燃料进气口9;在下密封板2上,对应于两个空气预热腔的第一空气预热腔10-1,分别开设有一个空气入口孔10;在下密封板2上,对应于两个燃料预热腔的第一燃料预热腔8-1,分别开设有一个燃料入口孔8;空气由空气入口孔10依次经过第一空气预热腔10-1、第二空气预热腔10-2、燃烧室空气进气口12后进入燃烧室31,与此同时,燃料由燃料入口孔8依次经过第一燃料预热腔8-1、第二燃料预热腔8-2、燃烧室燃料进气口9后进入燃烧室31并与空气进行混合燃烧,燃烧后的废气通过顶层迂回通道32、排气通道33,最后由总排气孔11排出至燃烧器外筒本体2外部。空气通过空气入口孔10自下而上进入第一空气预热腔10-1,自上而下进入第二空气预热腔10-2,自下而上进入燃烧室31,自上而下进入排气通道33;燃料由燃料入口孔8自下而上进入第一燃料预热腔8-1,自上而下进入第二燃料预热腔8-2,自下而上进入燃烧室31,自上而下进入排气通道33。所述燃烧室空气进气口12和燃烧室燃料进气口9,均以切向方向开设在第三套筒3底部周壁的同一周线上,空气及燃料以切圆的方式进入燃烧室31,在燃烧室31内混合,并自下而上螺旋上升。所述燃烧室空气进气口12和空气入口孔10的开设位置,处于一条直径线上;燃烧室燃料进气口9和燃料入口孔8的开设位置,处于另一条直径线上;这两条直径线彼此相交。所述空气入口孔10和燃料入口孔8的直径,小于第二套筒5与第一套筒6之间的间隙。所述燃料预热腔的第一燃料预热腔8-1和第二燃料预热腔8-2内,填充有烧结的多孔材料。所述燃烧室31的中部设有金属催化网格13,点火器14置于金属催化网格13的侧上方,点火器14的引线16穿过上密封板1连接外部高压电源;所述金属催化网格13的表面涂覆Cu-Ni、Pt-Ni或Pt-Cu催化剂。本专利技术微型液体燃烧器的燃烧方法如下:液体碳氢燃料及空气通入燃烧室31内,被点火器14点燃后在金属催化网格13上方稳定燃烧,燃烧的火焰首先对第三套筒3进行加热,加热后的第三套筒3逐渐将热能辐射至第一燃料预热腔8-1、第二燃料预热腔8-2、第一空气预热腔10-1和第二空气预热腔10-2,直至整个微型液体燃烧器被加热;进而持续对进入空气预热腔内的空气和燃料预热腔内的燃料,在进入燃烧室31之前分别进行二次预热。所述二次预热过程具体如下:液体碳氢燃料由燃料入口孔8自下而上进入第一燃料预热腔8-1进行第一次加热,在第一燃料预热腔8-1内的多孔材料的破碎作用下,本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种具有二重预热结构的微型液体燃烧器,包括燃烧器外筒本体(2)、用于密封燃烧器外筒本体(2)上下两端的上密封板(1)和下密封板(2);所述燃烧器外筒本体(2)下端侧壁开设有排气孔(11);其特征在于:在燃烧器外筒本体(2)的内部,由外至内依次包括第一套筒(6)、第二套筒(5)和第三套筒(3);所述第一套筒(6)、第二套筒(5)和第三套筒(3)的下端均由下密封板(2)密封,所述第一套筒(6)和第三套筒(3)的上端通过密封顶盖(15)密封,密封顶盖(15)的外表面与上密封板(1)的内表面之间具有间隙;所述第二套筒(5)的顶端与密封顶盖(15)的内表面之间具有间隙;在第二套筒(5)的筒壁上,还设有四块径向贯穿其筒壁的隔板(17),该隔板(17)的内侧边连接第三套筒(3)内壁,外侧边连接第一套筒(6)内壁,上侧边连接密封顶盖(15),下侧边连接下密封板(2);该四块隔板(17)将第一套筒(6)、第二套筒(5)和第三套筒(3)之间的空间分割成两个相对且独立的空气预热腔、两个相对且独立的燃料预热腔。

【技术特征摘要】
1.一种具有二重预热结构的微型液体燃烧器,包括燃烧器外筒本体(2)、
用于密封燃烧器外筒本体(2)上下两端的上密封板(1)和下密封板(2);
所述燃烧器外筒本体(2)下端侧壁开设有排气孔(11);其特征在于:
在燃烧器外筒本体(2)的内部,由外至内依次包括第一套筒(6)、第二
套筒(5)和第三套筒(3);所述第一套筒(6)、第二套筒(5)和第三套筒
(3)的下端均由下密封板(2)密封,所述第一套筒(6)和第三套筒(3)
的上端通过密封顶盖(15)密封,密封顶盖(15)的外表面与上密封板(1)
的内表面之间具有间隙;所述第二套筒(5)的顶端与密封顶盖(15)的内表
面之间具有间隙;
在第二套筒(5)的筒壁上,还设有四块径向贯穿其筒壁的隔板(17),
该隔板(17)的内侧边连接第三套筒(3)内壁,外侧边连接第一套筒(6)
内壁,上侧边连接密封顶盖(15),下侧边连接下密封板(2);该四块隔板(17)
将第一套筒(6)、第二套筒(5)和第三套筒(3)之间的空间分割成两个相
对且独立的空气预热腔、两个相对且独立的燃料预热腔。
2.根据权利要求1所述具有二重预热结构的微型液体燃烧器,其特征在
于:所述空气预热腔以第二套筒(5)的筒壁为界,分为第一空气预热腔(10-1)
和第二空气预热腔(10-2),该第一空气预热腔(10-1)和第二空气预热腔(10-2)
的连通,是通过第二套筒(5)的顶端与密封顶盖(15)的内表面之间的间隙
实现连通;
所述燃料预热腔以第二套筒(5)的筒壁为界,分为第一燃料预热腔(8-1)
和第二燃料预热腔(8-2),该第一燃料预热腔(8-1)和第二燃料预热腔(8-2)
的连通,是通过第二套筒(5)的顶端与密封顶盖(15)的内表面之间的间隙
实现连通;
所述第三套筒(3)的内壁面空间为燃烧室(31),第一套筒(6)的外壁

\t面与燃烧器外筒本体(2)内壁面之间的空间为排气通道(33);所述燃烧室
(31)与排气通道(33)的连通,是通过密封顶盖(15)的外表面与上密封
板(1)内表面之间的顶层迂回通道(32)实现连通;
在第三套筒(3)底部周壁上,对应于两个空气预热腔的第二空气预热腔
(10-2),分别开设有一个燃烧室空气进气口(12);在第三套筒(3)底部周
壁上,对应于两个燃料预热腔的第二燃料预热腔(8-2),分别开设有一个燃烧
室燃料进气口(9);
在下密封板(2)上,对应于两个空气预热腔的第一空气预热腔(10-1),
分别开设有一个空气入口孔(10);在下密封板(2)上,对应于两个燃料预
热腔的第一燃料预热腔(8-1),分别开设有一个燃料入口孔(8);
空气由空气入口孔(10)依次经过第一空气预热腔(10-1)、第二空气预
热腔(10-2)、燃烧室空气进气口(12)后进入燃烧室(31);与此同时,燃料
由燃料入口孔(8)依次经过第一燃料预热腔(8-1)、第二燃料预热腔(8-2)、
燃烧室燃料进气口(9)后进入燃烧室(31)并与空气进行混合燃烧,燃烧后
的废气通过顶层迂回通道(32)、排气通道(33),最后由总排气孔(11)排
出至燃烧器外筒本体(2)外部。
3.根据权利要求2所述具有二重预热结构的微型液体燃烧器,其特征在
于:空气通过空气入口孔(10)自下而上进入第一空气预热腔(10-1),自
上而下进入第二空气预热腔(10-2),自下而上进入燃烧室(31),自上而下进
入排气通道(33);燃料由燃料入口孔(8)自下而上进入第一燃料预热腔(8-1),...

【专利技术属性】
技术研发人员:甘云华江政纬
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东;44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1