一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，包括由上而下依次设置的燃烧器头部、燃烧器主体和燃烧器底板；所述燃烧器头部包括由上而下依次连通的发散出口腔、空气出口腔和收缩进口腔；所述燃烧器主体包括顶面呈圆环的燃料室和内端的涡流室；所述燃料室侧壁设置燃料进气孔；涡流室的侧壁设置多个沿涡流室侧壁切向进气的切向进气孔。该燃烧器结构简单，成本低，使用安全，整体为3个独立的零件，拆卸与清理方便；该燃烧器产生的火焰长度短，大小紧凑，火焰稳定性好；该燃烧器产生的火焰所排放的污染物少，尤其是一氧化碳和氮氧化物等有毒气体；该燃烧器具有加热速度快、加热效率高和传热分布均匀等特点。

A reverse diffusion flame burner with induced swirl

【技术实现步骤摘要】
一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器
本技术涉及一种燃烧器，尤其涉及一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器。
技术介绍
设计使用明火的商用炊具面临的主要问题是烹饪火焰的环境污染、热效率提升和经济性等方面，因此，烹饪燃烧器的设计一直以环保、高热效率、低成本为目标。大多数传统烹饪燃烧器设计都依赖于相对清洁的、燃烧速度快的预混火焰，预混火焰可以依赖于自吸气的大气空气，也可以配合鼓风机提供更高热功率。当要求较高的加热速率或较短的加工时间时，火焰射流的运行雷诺数不断增加，当雷诺数超过3000，预混火焰因达到稳定极限而熄灭。例如，在商业餐馆中，为了满足更高的加热速度，一旦加热速率超过燃烧器的容量，为获得更高热功率，就必须安装体积更大的燃烧器，以降低由于空气和燃料流量增加而接近稳定极限的雷诺数。纯扩散火焰具有高烟气排放的特性，这限制了它的商业应用。虽然预混火焰的运行雷诺数较低，但由于预混火焰没有湍流引发的燃烧增强作用，因此加热速率相对湍流扩散作用较低。在此背景下，基于反扩散火焰燃烧的新型燃烧器设计受到了研究者的关注，以实现高雷诺数下的能量利用，从而发挥湍流燃烧的优势。反扩散火焰燃烧技术最初应用于工业燃烧器和锅炉中，而对于小尺寸规模应用反扩散火焰燃烧技术以提高商用炊具的热功率和降低污染物排放的研究较少。
技术实现思路
为了解决以上问题，本技术的目的是提供一种运用在商用炊具的带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，该燃烧器的火焰高度短而且稳定燃烧，加热能力强，目标表面加热均匀，空气污染物排放低。为了实现以上目的，本技术采用的技术方案：一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，包括由上而下依次设置的燃烧器头部、燃烧器主体和燃烧器底板。所述燃烧器头部包括由上而下依次连通的发散出口腔、空气出口腔和收缩进口腔，所述发散出口腔的侧壁上沿圆周方向设置多个倾斜的燃料气孔。所述燃烧器主体包括顶面呈圆环的燃料室和内端的涡流室；所述燃料室上端连通所述燃料气孔，侧壁设置燃料进气孔；所述涡流室顶端连通所述收缩进口腔，涡流室的侧壁设置多个沿涡流室侧壁切向进气的切向进气孔，所述发散出口腔、空气出口腔、收缩进口腔和涡流室的侧壁横截面均为圆形且依次连接。当空气进入燃烧器主体的切向进气孔后，气体向上旋转运动，依次经过上部的收缩进口腔、空气出口腔和发散出口腔，带动从燃料气孔喷出的燃料并向外旋转扩散燃烧，在火焰中心形成一个大的流动循环区，流动循环区使燃料和空气进一步快速充分混合，使火焰的稳定性提高；流动循环区增加了火焰轴向速度衰减速率，缩短了火焰长度，降低了CO和NOX的排放。发散出口腔、空气出口腔和收缩进口腔的主要作用是减少压力损失，形成循环区。空气从切向进气孔进入并到从发散出口腔喷出形成漩涡射流的过程中，一部分的压降作为射流的动能，其余部分由于和燃烧器内部壁面接触造成机能损失，收缩进口腔的作用就是降低该部分压力的损失，然后再与发散出口腔结合，利用涡流效应，形成和扩大循环区，提高火焰的稳定性。进一步的是，所述发散出口腔和收缩进口腔均为圆台形腔体，所述空气出口腔和涡流室均为圆柱形腔体，空气出口腔的上下两端均连接圆台形腔体面积较小端面；使空气进入燃烧器主体的切向进气孔后，带动气体向上旋转运动，并且减少机能的损失。进一步的是，所述燃烧器头部、燃烧器主体和燃烧器底板的外壁均为圆柱形；便于加工制造的同时又美观。进一步的是，所述发散出口腔的外侧壁为一凸台，所述凸台的外径小于所述燃烧器头部的外径，减少火焰向燃烧器传热，节省材料的同时又美观。进一步的是，所述燃烧器头部的材料为黄铜，所述燃烧器主体的材料为铝。进一步的是，所述燃料气孔的直径为2-3mm，燃料气孔的倾斜角度为40-50°，所述发散出口腔的高度为4-6mm；所述空气出口腔的直径为10-14mm，高度为10-14mm；所述切向进气孔的直径为3-7mm，切向进气孔圆心到燃烧器主体顶面的距离为20-28mm；所述涡流室的直径为20-28mm，高度为40-56mm。进一步的是，所述燃料气孔的直径为2.4mm，燃料气孔的倾斜角度为45°，燃料气孔沿发散出口腔侧壁圆周方向均匀设置12个，所述发散出口腔的高度为5mm；所述空气出口腔的直径为12mm，高度为12mm；所述切向进气孔的直径为5mm，切向进气孔圆心到燃烧器主体顶端的距离为24mm；所述涡流室的直径为24mm，高度为48mm。本技术的有益效果：本技术提供了一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，该燃烧器结构简单，成本低，使用安全，整体为3个独立的零件，拆卸与清理方便；该燃烧器产生的火焰长度短，大小紧凑，火焰稳定性好；该燃烧器产生的火焰所排放的污染物少，尤其是一氧化碳和氮氧化物等有毒气体；该燃烧器具有加热速度快、加热效率高和传热分布均匀等特点，同时燃烧器本质上是扩散燃烧，无回火危险。附图说明图1为本技术的剖视图；图2为本技术的结构示意图；图3为本技术的爆炸图；图4为本技术燃烧器头部的结构示意图；图5为本技术燃烧器主体的结构示意图；图6为本技术火焰燃烧的效果图；图中：1、燃烧器头部；11、发散出口腔；12、空气出口腔；13、收缩进口腔；14、燃料气孔；15、凸台；2、燃烧器主体；21、燃料室；22、涡流室；23、燃料进气孔；24、切向进气孔；3、燃烧器底板。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本技术作进一步阐述。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的位置关系为基于附图所示的方位，仅是为了便于描述本技术并简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，如图1-5所示，包括由上而下依次设置的燃烧器头部1、燃烧器主体2和燃烧器底板3。燃烧器头部1包括由上而下依次连通的发散出口腔11、空气出口腔12和收缩进口腔13，发散出口腔11的侧壁上沿圆周方向设置多个倾斜的燃料气孔14。燃烧器主体2包括顶面呈圆环的燃料室21和内端的涡流室22；燃料室21上端连通燃料气孔14，侧壁设置燃料进气孔23；涡流室22顶端连通收缩进口腔13，涡流室22的侧壁设置多个沿涡流室22侧壁切向进气的切向进气孔24，发散出口腔11、空气出口腔12、收缩进口腔13和涡流室22的侧壁横截面均为圆形且依次连接。作为本技术的优化方案，发散出口腔11和收缩进口腔13均为圆台形腔体，空气出口腔12和涡流室22均为圆柱形腔体，空气出口腔12的上下两端均连接圆台形腔体面积较小端面。作为本技术的优化方案，燃烧器头部1、燃烧器主体2和燃烧器底板3的外壁均为圆柱形。作为本技术的优化方案，发散出口腔11的外侧壁为一凸台15，凸台15的外径小于燃烧器头部1的外径。作为本技术的优化方案，燃烧器头部1的材料为黄铜，燃烧器主体2的材料为铝。作为本技术的优化方案，燃料气孔14的直径为2-3mm，燃料气孔14的倾斜角度为40-50°，发散出口腔11的高度为4-6mm；空气出口腔12的直径为10-14mm，高度为10-14mm；切向进气孔24的直径为3-7mm，切向进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，其特征在于：包括由上而下依次设置的燃烧器头部(1)、燃烧器主体(2)和燃烧器底板(3)；所述燃烧器头部(1)包括由上而下依次连通的发散出口腔(11)、空气出口腔(12)和收缩进口腔(13)，所述发散出口腔(11)的侧壁上沿圆周方向设置多个倾斜的燃料气孔(14)；所述燃烧器主体(2)包括顶面呈圆环的燃料室(21)和内端的涡流室(22)；所述燃料室(21)上端连通所述燃料气孔(14)，侧壁设置燃料进气孔(23)；所述涡流室(22)顶端连通所述收缩进口腔(13)，涡流室(22)的侧壁设置多个沿涡流室(22)侧壁切向进气的切向进气孔(24)，所述发散出口腔(11)、空气出口腔(12)、收缩进口腔(13)和涡流室(22)的侧壁横截面均为圆形且依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，其特征在于：包括由上而下依次设置的燃烧器头部(1)、燃烧器主体(2)和燃烧器底板(3)；所述燃烧器头部(1)包括由上而下依次连通的发散出口腔(11)、空气出口腔(12)和收缩进口腔(13)，所述发散出口腔(11)的侧壁上沿圆周方向设置多个倾斜的燃料气孔(14)；所述燃烧器主体(2)包括顶面呈圆环的燃料室(21)和内端的涡流室(22)；所述燃料室(21)上端连通所述燃料气孔(14)，侧壁设置燃料进气孔(23)；所述涡流室(22)顶端连通所述收缩进口腔(13)，涡流室(22)的侧壁设置多个沿涡流室(22)侧壁切向进气的切向进气孔(24)，所述发散出口腔(11)、空气出口腔(12)、收缩进口腔(13)和涡流室(22)的侧壁横截面均为圆形且依次连接。2.根据权利要求1所述的一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，其特征在于：所述发散出口腔(11)和收缩进口腔(13)均为圆台形腔体，所述空气出口腔(12)和涡流室(22)均为圆柱形腔体，空气出口腔(12)的上下两端均连接圆台形腔体面积较小端面。3.根据权利要求2所述的一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，其特征在于：所述燃烧器头部(1)、燃烧器主体(2)和燃烧器底板(3)的外壁均为圆柱形。4.根据权利要求3所述的一种带诱导旋流的反扩散火焰燃烧器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天宇，甄海生，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：新型
国别省市：海南,46