一种各向热异性的微型平板燃烧器制造技术

本发明专利技术涉及一种各向热异性的微型平板燃烧器，燃烧器主体，所述燃烧器主体内形成有通道，所述通道的一端开口，另一端封闭；导热隔板，所述导热隔板包括一纵端板以及固定连接在所述纵端板一侧的至少一块水平导热隔板，所述纵端板安装在所述通道的开口端，且与所述通道的开口端密封连接，所述水平隔板向所述通道内的一端延伸，所述通道的另一端为燃烧区，所述纵端板上还设有进气孔和出气孔，所述进气孔和出气孔由所述水平导热隔板进行分隔开，所述燃烧器主体的外壁以及所述导热隔板均采用各向热异性的热解石墨制成。所述微型平板燃烧器能够有效减小热量沿法向方向的传导，能够在增强流向导热的同时减小了法向方向的热损失，达到了稳燃效果。了稳燃效果。了稳燃效果。

【技术实现步骤摘要】
一种各向热异性的微型平板燃烧器


[0001]本专利技术涉及微尺度燃烧
，尤其涉及一种各向热异性的微型平板燃烧器。

技术介绍

[0002]近年来，氢气和烃类化合物在微小尺度下的燃烧有着广泛的应用前景，例如便携式能量系统和微型火箭推进器。与传统的电化学电池相比，微尺度燃烧具有极高的能量密度(两个数量级以上)，立即的可再充性(只需要更换燃料元件盒)，良好的环保性能(没有废弃物的处理问题)。
[0003]然而，微尺度燃烧并不仅仅是简单的相对传统燃烧器在尺寸上按比例缩小，它会产生很多新的问题与挑战：相对表面积增加，散热更剧烈，保温困难、燃烧的淬熄、粘性应力更加明显、燃烧流动迟滞时间缩短，即燃烧速度更快，所有这些均会直接或间接地影响其内部的微尺度燃烧。其中，最显著的问题是燃烧器尺寸缩小带来的被放大的表面热损失效应，以及被缩短的流动迟滞时间，最终导致火焰的不稳定性，甚至火焰的熄灭。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种各向热异性的微型平板燃烧器，用以解决现有的微型平板燃烧器由于比表面积增大，导致的散热剧烈，火焰不稳定以及火焰淬熄的问题。
[0005]本专利技术提供一种各向热异性的微型平板燃烧器，包括：
[0006]燃烧器主体，所述燃烧器主体内形成有通道，所述通道的一端开口，另一端封闭；
[0007]导热隔板，所述导热隔板包括一纵端板以及固定连接在所述纵端板一侧的至少一块水平导热隔板，所述纵端板安装在所述通道的开口端，且与所述通道的开口端密封连接，所述水平隔板向所述通道内的一端延伸，所述通道的另一端为燃烧区，所述纵端板上还设有进气孔和出气孔，所述进气孔和出气孔由所述水平导热隔板进行分隔开；
[0008]所述燃烧器主体的外壁以及所述导热隔板均采用各向热异性的热解石墨制成。
[0009]进一步地，所述燃烧区内填充有由多孔介质材料制备的均质块。
[0010]进一步地，所述均质材料为Al2O3微孔泡沫陶瓷。
[0011]进一步地，所述导热隔板包括一纵端板以及固定连接在所述纵端板一侧的两块平行设置的水平导热隔板，两块所述水平导热隔板将所述通道分为上、中、下层，每层所对应的纵端板上均设有一个通孔，其中一个通孔为进气孔，其余的通孔为出气孔。
[0012]进一步地，所述两块所述水平导热隔板将所述通道等分为上、中、下三部分。
[0013]进一步地，所述进气孔设置在中间层通道对应的纵端板位置上，两个所述出气孔对称设置在所述进气孔的上下两侧。
[0014]进一步地，所述燃烧器主体的外表面覆盖有热电材料，热电材料为Bi2Te3。
[0015]进一步地，所述水平导热隔板位于通道内部，长度略大于所述通道长度的1/2。
[0016]进一步地，所述通道为矩形通道，所述燃烧器主体的外观呈长方体结构。
[0017]进一步地，所述均质块通过粘胶固定在所述燃烧区内。
[0018]本专利技术能够产生的有益效果为：
[0019]本专利技术提供的各向热异性的微型平板燃烧器的主体壁面材料选用各向热异性材料，在增强流向导热的同时减小了法向方向的热损失，达到了稳燃效果，能够进一步提高火焰的稳定性；(2)导热隔板的设置，使得燃烧产生的尾气通过上下隔板对新鲜未燃气体进行预热，提高了新鲜气体的热焓值，进一步减小火焰
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壁面热耦合效应，减小了燃烧过程中的热损失；将导热隔板设为“π”型，能够提高对于进气混合气体的预热，(3)填充有多孔介质的燃烧区域的设置，由于多孔介质材料具有很低的导热系数和很高的孔隙率，有效地减小了火焰向下游传递的热量，提高了火焰的稳定性。(4)热电发电材料的设置，可以对燃烧器内燃烧产生的余热进行二次利用，提高了能量转化效率。
附图说明
[0020]图1为应用各向热异性壁面的微型平板燃烧器纵剖面的结构示意图；
[0021]图2为导热隔板的结构示意图及进出气孔示意图。
[0022]图中：
[0023]1‑
燃烧器主体、2
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导热隔板、3
‑
热电发热材料、11
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上出气预热区、12
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进气混合区、13
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下出气预热区、14
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燃烧区、15
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均质块、21
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纵端板、22
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上水平导热隔板、23
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下出气孔、24
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进气孔、25
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上出气孔、26
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下水平导热隔板。
具体实施方式
[0024]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0025]如图1和图2所示，本专利技术的实施例提供一种各向热异性的微型平板燃烧器，包括燃烧器主体1和导热隔板2，所述燃烧器主体1内形成有通道，所述通道的一端开口，另一端封闭。所述导热隔板2包括一纵端板21以及固定连接在所述纵端板21一侧的两块平行设置的水平导热隔板，两块所述水平导热隔板分别为上水平导热隔板22和下水平导热隔板26，两块所述水平导热隔板与所述纵端板21构成“π”型隔板结构。
[0026]两块所述水平导热隔板将所述通道分为上、中、下层，其中上层和下层为出气预热区11,13，中层为进气混合区12，每层所对应的纵端板21上均设有一个通孔，中间的通孔为进气孔24，上下两侧的通孔为出气孔，两个所述出气孔对称设置在所述进气孔24上下两侧。所述纵端板21安装在所述通道的开口端，且与所述通道形密封连接，所述水平导热隔板向所述通道内的一端延伸，所述通道的另一端为燃烧区14。所述燃烧器主体1的外壁以及所述导热隔板2均采用各向热异性的热解石墨制成
[0027]燃烧器工作时，燃料和氧化剂经过充分预混后，先从纵端板21上的进气孔24进气，流经进气混合区12，混合气在进气混合区12充分混合后，进入到右侧填充有多孔介质的燃烧区14进行燃烧，生成的燃烧产物再分别流经上出气预热区11和下出气预热区13，通过纵端板21上的上出气孔25和下出气孔23排至燃烧器主体1外，燃烧器主体1外壁上覆盖的热电发热材料3则在对燃烧过程中产生的热量进行吸收后，继而完成后续的热
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电转换任务。
[0028]其中将所述燃烧器主体1的外壁采用各向热异性的热解石墨制成，由于热解石墨的晶体结构为堆叠的层状结构，来自单个平面内的碳原子比相邻平面的碳原子之间的相互
作用要强的多，因此导致其法向热导率要比流向导热率要低，具体为法向导热率为10W/(m
·
k)，流向热导率为400W/(m
·
k)。而燃烧器主体1固体壁面沿流向的导热有利于火焰的稳定，而垂直壁面方向上的导热会增大热损失甚至导致火焰熄灭。可以看出，改变燃烧器主体1壁面热导率是一种提高微尺度燃烧系统热效率的有效途径。因此，本专利技术中通过将燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种各向热异性的微型平板燃烧器，其特征在于，包括：燃烧器主体，所述燃烧器主体内形成有通道，所述通道的一端开口，另一端封闭；导热隔板，所述导热隔板包括一纵端板以及固定连接在所述纵端板一侧的至少一块水平导热隔板，所述纵端板安装在所述通道的开口端，且与所述通道的开口端密封连接，所述水平隔板向所述通道内的一端延伸，所述通道的另一端为燃烧区，所述纵端板上还设有进气孔和出气孔，所述进气孔和出气孔由所述水平导热隔板进行分隔开；所述燃烧器主体的外壁以及所述导热隔板均采用各向热异性的热解石墨制成。2.根据权利要求1所述的各向热异性的微型平板燃烧器，其特征在于，所述燃烧区内填充有由多孔介质材料制备的均质块。3.根据权利要求2所述的各向热异性的微型平板燃烧器，其特征在于，所述均质材料为Al2O3微孔泡沫陶瓷。4.根据权利要求1所述的各向热异性的微型平板燃烧器，其特征在于，所述导热隔板包括一纵端板以及固定连接在所述纵端板一侧的两块平行设置的水平导热隔板，两块所述水平导热隔板将...

【专利技术属性】
技术研发人员：康鑫，邓友程，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：