一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器及其燃烧方法技术

本发明专利技术涉及微型液体燃烧装置技术领域，公开了一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，包括燃烧室、雾化单元、多嘴喷管、燃烧网板、燃料供给箱和高压直流电源；所述雾化单元包括雾化室和金属网格；所述燃烧室和雾化室之间通过燃烧网板分隔，所述金属网格设置于雾化室中；所述多嘴喷管包括输料管和若干个设置在输料管上的喷料层，所述输料管的顶端密封，若干个喷料层沿输料管的轴向间隔排布，并靠近输料管的顶端，若干个喷料层均位于金属网格围成的腔体中，所述输料管的底端穿过雾化室的底端开口后与燃料供给箱连通。本发明专利技术还公开了一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器的燃烧方法，其有益效果在于：结构紧凑，燃烧效率高，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器及其燃烧方法
本专利技术涉及微型液体燃烧装置
，具体涉及一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器及其燃烧方法。
技术介绍
近几十年来，随着MEMS微加工技术的快速发展，由于社会发展的需要，出现了大量的微小型医疗设备、微小型机械人、微小型飞行器以及便携式电子设备等微小型的装置。目前，绝大数的微小型设备和系统均由传统的化学电池供能，但传统化学电池存在能量密度低、使用时间短、充电时间长等缺点，不足以满足微型动力设备对续航能力的要求。而液体碳氢燃料能量密度是传统化学电池能量密度的几十倍，若将液体碳氢燃料作为微型燃烧器的燃料，可满足高能量密度、尺寸小、续航时间长等特点，有望代替化学电池。液体燃料燃烧速度主要取决于液体燃料的蒸发速度，如何快速地让液体燃料蒸发，并稳定地燃烧，成为微型燃烧器研发成功的关键。液体燃料荷电雾化产生的液滴具有良好单分散性特点，极大地增加与空气接触面积，大大地增加了蒸发速度。同轴单喷嘴荷电雾化的流量小，产热量低，同轴多喷嘴(喷嘴方向与喷管方向一致)荷电雾化流量较大，产热量高，但喷嘴之间相互影响，造成雾化射流射程长，喷管直径大，雾化区域宽，使得微型燃烧器的尺寸较大。因此对于需要大功率供能的设备，需要的流量大，若采用同轴多喷嘴荷电雾化，将造成燃烧器的尺寸大幅增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种尺寸合理、燃料效率较高的适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器。本专利技术的另一目的在于提供一种有效提高燃烧效率的用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器的燃烧方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，包括燃烧室、雾化单元、多嘴喷管、燃烧网板、燃料供给箱和高压直流电源；所述雾化单元包括雾化室和金属网格；所述燃烧室和雾化室均呈两端开口的筒状，所述燃烧室和雾化室上下设置且连通，所述燃烧室和雾化室之间通过燃烧网板分隔，所述金属网格环绕设置于雾化室中，所述金属网格的顶端与燃烧网板连接；所述多嘴喷管包括输料管和若干个设置在输料管上的喷料层，所述输料管的顶端密封，若干个喷料层沿输料管的轴向间隔排布，并靠近输料管的顶端，若干个喷料层均位于金属网格围成的腔体中，所述输料管的底端穿过雾化室的底端开口后与燃料供给箱连通，所述多嘴喷管与高压直流电源的正极连接，所述金属网格与高压直流电源的负极连接。进一步地，所述喷料层均包括若干个沿输料管的径向均匀分布的喷嘴，相邻两喷料层之间的喷嘴上下对齐。进一步地，所述雾化单元还包括燃料回收槽，所述燃料回收槽设置于雾化室的底端，并形成雾化室的进气口，所述金属网格的底端位于燃料回收槽中，所述燃料回收槽与燃料供给箱连通，所述输料管的底端穿过进气口后与燃料供给箱连通。进一步地，所述燃料回收槽为环形槽，其中部镂空为进气口，所述燃料回收槽的外缘与雾化室的底端连接，所述多嘴喷管的底端穿后进气口后与燃料供给箱连通。进一步地，所述进气口的直径大于输料管的外径。进一步地，所述金属网格与燃烧室内壁之间填充有多孔介质层，所述多孔介质层的顶端与燃烧网板连接，所述多孔介质层的底端位于燃料回收槽中。进一步地，所述燃烧室包括上下设置的上腔室和下腔室，所述上腔室的内径小于下腔室的内径，所述上腔室与下腔室之间的衔接过渡为直角过渡。进一步地，所述燃烧网板表面涂有催化剂。进一步地，还包括供给泵，所述输料管的底端通过供给泵与燃料供给箱连通。进一步地，所述燃烧网板包括呈圆形的网孔部和设置在网孔部外周的密封板，所述燃烧室和雾化室分别与密封板的上下两侧连接。进一步地，还包括点火器，所述点火器靠近燃烧网板，所述点火器的引线连接外部电源。进一步地，还包括进气管、下盖板和换热套筒，所述换热套筒的底端由下盖板密封，所述燃烧室和雾化室均位于换热套筒中，所述燃烧室的顶端与换热套筒的顶端连接，所述燃烧室的内腔与外界连通，所述燃烧室的外壁和雾化室的外壁与换热套筒的内壁之间均具有间隙，所述雾化室的底端与下盖板之间具有间隙，以使雾化室与换热套筒之间形成空气流道，所述进气管穿过换热套筒与空气流道连通，所述多嘴喷管的底端穿过下盖板后与燃料供给箱连通。进一步地，还包括外套筒和上盖板；所述外套筒套设于换热套筒的外周，所述外套筒的顶端由上盖板密封，所述外套筒的底端由下盖板密封，所述换热套筒的顶端与上盖板之间留有间隙，所述换热套筒的外壁与外套筒的内壁之间留有间隙，以使燃烧室的内腔、换热套筒与外套筒之间形成尾气排放通道，所述外套筒的筒壁开有尾气排出口。一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器的燃烧方法，包括如下步骤：开启供给泵和高压直流电源，其中，多嘴喷管与高压直流电源的正极连接，金属网格与高压直流电源的负极连接；在供给泵的作用下，液体燃料以20～100ml/h的流量，由多嘴喷管喷出，在雾化室内雾化为细小的液滴，并在电场力的牵引作用下，被金属网格捕获；空气通过多根对称分布的进气管流入空气流道，沿着燃料回收槽的外壁面流进雾化室与燃料混合；燃料蒸汽和空气组成的混合气体在燃烧网板处被点火器点燃，在燃烧室内充分燃烧，燃烧后的尾气，经过尾气排放通道和尾气排出口后排出。本专利技术相对于现有技术具有如下优点：1、本燃烧器中的多孔喷嘴，其喷料层的出料方向与输料管的轴向垂直，可在有限的空间内排布较多的喷料层，从而提高液体燃料的流量，控制燃烧器的尺寸；本燃烧器中的多孔喷嘴和金属网格分别连接高压直流电源的正极和负极，轴向分布的喷料层结合荷电雾化的技术手段，使得多嘴喷管喷出的燃料液滴雾化流向金属网格，雾化区域宽，雾化射流短。本燃烧器结构简单紧凑，能够实现液体充分稳定的燃烧，燃烧效率高，应用前景广阔。2、本燃烧器中的多嘴喷管的喷料层包括多个沿输料管的径向均匀分布的喷嘴，有效提高了燃料的流量，径向分布的喷嘴之间相互影响小，喷雾射流较短，更为发散，加速液滴的蒸发流量，有利于组织燃烧。当燃料流量和喷嘴数量相同时，本多嘴喷管与同轴多喷嘴(喷嘴方向与喷管方向一致)相比，同轴多喷嘴的喷嘴之间相互影响大，雾化射流射程长且雾化区域宽，与之对应的雾化室的体积较大，可见本多喷嘴设计可有效减小燃烧器的尺寸。3、本燃烧器中在雾化室的底端设置燃料回收槽对未蒸发完全的液滴进行回收利用，提高了燃料利用率。本专利技术在金属网格和雾化室的内壁之间填充多孔介质层，扩展了燃料液滴与空气接触表面积，加速液滴的蒸发速度。燃烧网板表面涂有催化剂，增加燃料的燃烧效率，同时燃烧网板起到稳定火焰面的作用。4、本专利技术中的燃烧室分为上腔室和下腔室，上腔室的内径小于下腔室的内径，上腔室与下腔室的衔接过渡为直角过渡，该结构使得燃料在燃烧室内部的停留时间延长，提高燃烧效率。5、本专利技术燃烧室燃烧后的尾气并未直接排放，而是通过迂回至尾气排放通道，由上至下方流动，并由下部的尾气排气口排出。在尾气排放通道中，高温尾气与新进空气通过换热套筒持续换热，不仅可以对空气进行预热，还可以对燃烧器进行保温，形成了有效的保温层，减少热量损本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：包括燃烧室、雾化单元、多嘴喷管、燃烧网板、燃料供给箱和高压直流电源；所述雾化单元包括雾化室和金属网格；所述燃烧室和雾化室均呈两端开口的筒状，所述燃烧室和雾化室上下设置且连通，所述燃烧室和雾化室之间通过燃烧网板分隔，所述金属网格环绕设置于雾化室中，所述金属网格的顶端与燃烧网板连接；所述多嘴喷管包括输料管和若干个设置在输料管上的喷料层，所述输料管的顶端密封，若干个喷料层沿输料管的轴向间隔排布，并靠近输料管的顶端，若干个喷料层均位于金属网格围成的腔体中，所述输料管的底端穿过雾化室的底端开口后与燃料供给箱连通，所述多嘴喷管与高压直流电源的正极连接，所述金属网格与高压直流电源的负极连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：包括燃烧室、雾化单元、多嘴喷管、燃烧网板、燃料供给箱和高压直流电源；所述雾化单元包括雾化室和金属网格；所述燃烧室和雾化室均呈两端开口的筒状，所述燃烧室和雾化室上下设置且连通，所述燃烧室和雾化室之间通过燃烧网板分隔，所述金属网格环绕设置于雾化室中，所述金属网格的顶端与燃烧网板连接；所述多嘴喷管包括输料管和若干个设置在输料管上的喷料层，所述输料管的顶端密封，若干个喷料层沿输料管的轴向间隔排布，并靠近输料管的顶端，若干个喷料层均位于金属网格围成的腔体中，所述输料管的底端穿过雾化室的底端开口后与燃料供给箱连通，所述多嘴喷管与高压直流电源的正极连接，所述金属网格与高压直流电源的负极连接。


2.根据权利要求1所述的适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：所述喷料层均包括若干个沿输料管的径向均匀分布的喷嘴，相邻两喷料层之间的喷嘴上下对齐。


3.根据权利要求1所述的适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：所述雾化单元还包括燃料回收槽，所述燃料回收槽设置于雾化室的底端，并形成雾化室的进气口，所述金属网格的底端位于燃料回收槽中，所述燃料回收槽与燃料供给箱连通，所述输料管的底端穿过进气口后与燃料供给箱连通。


4.根据权利要求1所述的适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：所述金属网格与燃烧室内壁之间填充有多孔介质层，所述多孔介质层的顶端与燃烧网板连接。


5.根据权利要求1所述的适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：所述燃烧室包括上下设置的上腔室和下腔室，所述上腔室的内径小于下腔室的内径，所述上腔室与下腔室之间的衔接过渡为直角过渡。


6.根据权利要求1所述的适用于大流量的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：所述燃烧网板包括呈圆形的网孔部和设置在网孔部外周的密封板，所述燃烧室和雾化...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘云华，石敦峰，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