利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器，包括上盖板、下盖板、外套筒、换热套筒、分流套筒、燃烧套筒、内套筒、多孔介质电极、进气管、一次风管、二次风管、燃料送液管、直流电源和点火器。液体燃料由内套筒内部的燃料槽流入，从喷嘴流出，然后在雾化区破碎以及与二次风混合均匀，最后进入燃烧区中燃烧，其中的二次风流道与喷嘴叉排环向分布。还涉及上述燃烧器的燃烧方法，本发明专利技术采用多孔介质电极，极大缩小电极距离，喷嘴多层环向分布，以及二次送风的燃烧方式，一方面改善液体燃料的雾化效果，进一步提高燃烧器的燃烧效率和能量密度，另一方面缩小了雾化区的体积，进一步减小微型荷电喷雾燃烧器的尺寸，属于微型液体燃料燃烧装置技术领域。域。域。
【技术实现步骤摘要】
利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器及其燃烧方法
[0001]本专利技术涉及微型液体燃烧装置
，具体涉及利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器及其燃烧方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着微机电系统MEMS的快速发展，设备逐渐向小型化以及多功能化转变，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，这些微小型设备的动力源大都是由传统的化学电池供给，但化学电池的能量密度小、充电时间长以及续航时间短等缺点限制了微小型设备的发展和推广。而液体碳氢燃料的能量密度远大于传统化学电池，且其方便与存储运输、高效清洁燃烧、燃烧持久性好等特点，有望代替化学电池，因此，液体碳氢燃料的燃烧逐渐成为人们的关注焦点。
[0003]实现液体燃料高效清洁燃烧的关键在于液体燃料的蒸发和燃烧区的组织形式。液体燃料荷电雾化后产生的液滴具有单分散性良好等特点，极大地增加与空气的接触面积，从而加速液体燃料的蒸发。传统的微燃烧器的燃烧方式为预混燃烧，在燃烧后半段由于氧气的消耗存在燃烧不全的现象，若为实现较为完全的燃烧，采用加大空气量的方法，使得火焰温度降低，且增加烟气量，排烟损失增加，燃烧效率降低。目前液体燃料荷电喷雾燃烧器的雾化区在燃烧区之下，燃烧区与雾化区较为割裂，并没有充分利用高温的火焰加速雾化区雾滴的蒸发，同时雾化区的电极距离较大，造成燃烧器的尺寸较大。
[0004]采用多孔介质电极，极大缩小电极距离，喷嘴多层环向分布，以及二次送风的燃烧方式，以提高燃烧器的燃烧效率和能量密度，同时进一步减小燃烧器的尺寸。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种可对空气与液体燃料进行充分预热的利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器及其燃烧方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器，包括上盖板、下盖板、外套筒、换热套筒、分流套筒、燃烧套筒、内套筒、多孔介质电极、进气管、一次风管、二次风管、燃料送液管、直流电源和点火器；
[0007]多孔介质电极呈圆筒状，外套筒的顶端由上盖板密封，外套筒的底端由下盖板密封，换热套筒位于外套筒的内部，换热套筒的外侧形成烟气通道，燃烧套筒、多孔介质电极和内套筒均位于换热套筒的内侧，燃烧套筒与换热套筒之间形成环形的空腔，进气管穿过外套筒和换热套筒并伸入空腔中，多孔介质电极位于燃烧套筒的下方，多孔介质电极的内部和燃烧套筒的内部形成燃烧区，内套筒位于多孔介质电极的外侧，内套筒与多孔介质电极之间形成环形的雾化区，分流套筒位于内套筒与换热套筒之间，分流套筒与内套筒之间形成第一间隔，分流套筒与外套筒之间形成第二间隔，一次风管穿过内套筒和多孔介质电极，空腔经第一间隔和一次风管连通燃烧区，二次风管穿过内套筒和分流套筒，空腔经第二间隔和二次风管连通雾化区；
[0008]内套筒的内部开有环形的燃料槽，燃料送液管穿过外套筒、换热套筒和内套筒并伸入燃料槽中，内套筒的内壁设有与槽道连通的喷嘴，直流电源的正极连接燃料槽的内表面，直流电源的负极连接多孔介质电极，点火器位于燃烧区。
[0009]采用这种结构后，燃烧器的进气通道主要由空腔、第二间隔、第一间隔组成，进气管与空腔连通，空腔又分别与第二间隔和第一间隔连通。第二间隔为二次风通道，外侧通过换热套筒与烟气通道换热，第一间隔为一次风管，内侧通过内套筒与液体燃料进行换热。进入空腔的空气与烟气以逆流换热的方式充分换热，然后分别流入二次风管和一次风管，二次风道中的空气进一步与高温烟气进行热交换提高温度，而一次风道中的空气加热液体燃料，从而改善雾化和加速蒸发。
[0010]作为一种优选，利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器还包括燃料箱和燃料供给泵，燃料箱安装于上盖板的顶端，燃料箱与燃料送液管连接，燃料供给泵安装于燃料送液管上。
[0011]作为一种优选，换热套筒包括筒状的换热套筒主体和位于换热套筒主体顶端的环状顶盖，燃烧套筒包括筒状的燃烧套筒主体和位于燃烧套筒主体底端的环状底板，从而换热套筒的截面呈倒L形，燃烧套筒的截面呈L形，燃烧套筒的顶端连接环状顶盖的内边缘，多孔介质电极的顶端和内套筒的顶端均贴合于环状底板。
[0012]作为一种优选，外套筒开有排气口，燃烧区经烟气通道与排气口连通，进气管、燃料送液管和排气口在外套筒上的高度依次减小，排气口和进气管的数量分别为四个，四个进气管呈环形均匀分布，四个进气管分别与四个排气口上下对齐。
[0013]作为一种优选，分流套筒与内套筒高度相同，分流套筒包括上段和下段，下段的外径大于上段的外径，从而下段和上段之间形成台阶，下段的外壁与换热套筒的内壁贴合固定。
[0014]作为一种优选，一次风管贴合于下盖板的上表面，一次风管的末端呈弧形，一次风管的末端的内表面与多孔介质电极的内表面相切。
[0015]作为一种优选，二次风管为直筒结构且垂直于多孔介质电极的轴线，二次风管穿过分流套筒的上段和内套筒。
[0016]作为一种优选，二次风管和喷嘴分别沿垂直方向分布有若干层，每层二次风管包括6个呈环形分布的二次风管，每层喷嘴包括6个呈环形分布的喷嘴，在水平投影面上，二次风管和喷嘴沿环形均匀交错排布。
[0017]作为一种优选，喷嘴与多孔介质电极之间的距离小于5cm。
[0018]利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器的燃烧方法，包括如下过程：
[0019]开启直流电源和燃料供给泵，燃料箱中的液体燃料在燃料供给泵的推动下，从燃料送液管进入燃料槽，然后流出喷嘴，在电场力的作用下，喷嘴喷出的燃料液滴破碎成为雾滴并运动至多孔介质电极上，其中，大部分的雾滴穿过多孔介质电极进入燃烧区，小部分的雾滴打到多孔介质电极上；
[0020]空气从进气管进入空腔，然后经过分流套筒的流量分配，空气分为一次风和二次风，一次风从第一间隔和一次风管旋流进入燃烧区，二次风从第二间隔和二次风管进入雾化区，然后在雾化区域与燃料预混，并且将雾滴以及蒸发的燃料吹出雾化区和多孔介质电极，进入燃烧区；
[0021]在点火器的作用下，燃料开始燃烧，产生火焰，火焰通过辐射和对流的方式加热多孔介质电极和燃烧套筒，使多孔介质电极内的雾滴以及雾化区中的雾滴快速蒸发，同时多孔介质电极通过辐射传热加热内套筒预热燃料，燃烧套筒与空腔的气体之间进行充分换热；
[0022]燃烧产生的烟气先预热燃料箱中的液体燃料，然后通过换热套筒与空气进行充分换热，随后从排气口排出，完成整个燃烧过程。
[0023]总的说来，本专利技术具有如下优点：
[0024]1、本燃烧器的一次风以旋流送风的方式进入燃烧区，增加了燃料的停留时间，以及加速与燃料的掺混，进而获得分布均匀的温度场；二次风以横向风的形式进入燃烧区，一是将喷雾吹出雾化区进入燃烧区，二是以部分预混的燃烧方式对未燃尽的燃料进行补燃，三是提供横向的扰动进一步增加燃料在燃烧区的停留时间，从而提高燃料的燃烧效率。
[0025]2、本燃烧器的电极距本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：包括上盖板、下盖板、外套筒、换热套筒、分流套筒、燃烧套筒、内套筒、多孔介质电极、进气管、一次风管、二次风管、燃料送液管、直流电源和点火器；多孔介质电极呈圆筒状，外套筒的顶端由上盖板密封，外套筒的底端由下盖板密封，换热套筒位于外套筒的内部，换热套筒的外侧形成烟气通道，燃烧套筒、多孔介质电极和内套筒均位于换热套筒的内侧，燃烧套筒与换热套筒之间形成环形的空腔，进气管穿过外套筒和换热套筒并伸入空腔中，多孔介质电极位于燃烧套筒的下方，多孔介质电极的内部和燃烧套筒的内部形成燃烧区，内套筒位于多孔介质电极的外侧，内套筒与多孔介质电极之间形成环形的雾化区，分流套筒位于内套筒与换热套筒之间，分流套筒与内套筒之间形成第一间隔，分流套筒与外套筒之间形成第二间隔，一次风管穿过内套筒和多孔介质电极，空腔经第一间隔和一次风管连通燃烧区，二次风管穿过内套筒和分流套筒，空腔经第二间隔和二次风管连通雾化区；内套筒的内部开有环形的燃料槽，燃料送液管穿过外套筒、换热套筒和内套筒并伸入燃料槽中，内套筒的内壁设有与槽道连通的喷嘴，直流电源的正极连接燃料槽的内表面，直流电源的负极连接多孔介质电极，点火器位于燃烧区。2.按照权利要求1所述的利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：还包括燃料箱和燃料供给泵，燃料箱安装于上盖板的顶端，燃料箱与燃料送液管连接，燃料供给泵安装于燃料送液管上。3.按照权利要求2所述的利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：换热套筒包括筒状的换热套筒主体和位于换热套筒主体顶端的环状顶盖，燃烧套筒包括筒状的燃烧套筒主体和位于燃烧套筒主体底端的环状底板，从而换热套筒的截面呈倒L形，燃烧套筒的截面呈L形，燃烧套筒的顶端连接环状顶盖的内边缘，多孔介质电极的顶端和内套筒的顶端均贴合于环状底板。4.按照权利要求2所述的利用多孔介质电极的微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：外套筒开有排气口，燃烧区经烟气通道与排气口连通，进气管、燃料送液管和排气口在外套筒上的高度依次减小，排气口和进气管的数量分别为四个，四个进气管呈环形均匀分布，四个进气管分别与四个排气口上下对齐。5.按照权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘云华，石敦峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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