提高家用大气式燃气灶热效率的方法-论文.pdf

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1、第34卷第5期煤气与热力Vo1．34No．52014年5月GAS＆HEATMav2014·燃气燃烧·燃具·壁挂炉·提高家用大气式燃气灶热效率的方法周亮(广东万和新电气股份有限公司，广东顺德528305)摘要：通过分析家用大气式燃气灶加热过程，根据能量守恒定律和燃烧及传热原理，从提高热吸收和减少热损失方面研究提高热效率的方法。经过试验验证，设计旋流火盖、设置二次空气独立流动通道、适当增大内圈火热功率等方法可显著提高家用燃气灶热效率。关键词：家用大气式燃气灶；旋流火盖；二次空气独立流动通道；内圈火；热效

2、率中图分类号：TU996文献标志码：B文章编号：1000—4416(2014)05—0A29—04求的50％。国内家用燃气灶保有量约3×10台，即使热效率提高1％，也将为国家节约非常可观的燃气资源。因此提高家用燃气灶的热效率尤为重要。2家用燃气灶加热过程分析家用燃气灶热效率是在标准试验条件下，有效利用的热量在燃气燃烧所释放总热量中所占的比例，即燃气能源的利用率，是衡量家用燃气灶是否节能的关键指标。我们以GB16410-2007《家用燃气灶具》规定的标准试验条件下的燃气灶和试验用锅作为研究对象，分析燃

3、气灶的加热过程(见图1)。作者简介：周亮(1981一)，男，湖南湘潭人，工程师，硕士生，主要从事家用燃具的研究和开发工作。1概述家用燃气灶作为日常生活必需的厨房加热烹饪器具，是消耗燃气的主要产品。我国政府逐步加大了对环保、节能产品在经济上和政策上的支持力度，国家标准《家用燃气灶能效限定值及能效等级》即将出台，各大企业纷纷加紧了对环保节能产品的研发，高热效率、低排放的家用燃气灶必将成为市场的主流。目前，国内家用燃气灶产品的热效率通常在图1燃气灶加热过程50％～54％，很多中小企业生产的燃气灶实际热效家

4、用大气式燃气灶加热过程中，燃烧所释放的率甚至达不到GB16410-2007《家用燃气灶具》要总热量包括燃气燃烧产生的化学热、参与燃烧的空收稿日期：2013—10—28；修回日期：2014—02—10·A29·第34巷第5期煤气与热力气带入的热量、参与燃烧的燃气带人的热量，后两项燃烧器燃烧火焰的湍流程度，如采用旋转火焰燃烧可以忽略不计，因此燃烧释放的总热量近似等于燃或交叉火焰燃烧等，可以提高表面传热系数。气燃烧产生的化学热。在热传递过程中，主要有热b．增大对流传热面积A。在燃烧热功率一定的传导、对流和

5、辐射3种方式。根据能量守恒定情况下，可以通过设计成旋转火和内聚火来提高火律可得：焰高温外焰与锅底的传热面积。将锅底设计成凸凹Q=Ql+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6不平的形状或者将燃烧器出火部位设计成多台阶结Ql+Q2+Q3构均可增大传热面积。叼——e．提高火焰外焰温度0。在燃气组成与燃烧热式中p——燃烧所释放的总热量，kJ功率一定的情况下，火焰温度与过剩空气系Q——火焰高温外焰对锅和水的对流传热数J8紧密相关。对于大气式燃气灶，其过剩空量，kJ气系数受一次空气量和二次空气量J9的影响。Q——火焰对锅

6、和水的辐射传热量，kJ一次空气量决定于燃烧器引射结构，一次空气量越Q——锅架对锅和水的导热量，kJ大，燃烧速度越快，火焰越短，温度越高，外焰离火孔Q——高温烟气带走的热量，kJ越近，二次空气需求量减少。因此，提高一次空气系Q——火焰对外辐射的热量(即辐射给面数，降低过剩空气系数，可以有效提高火焰外焰温度板、灶台、周围大气等的散热损失)，0y。kJ②从Q方面分析Q——燃气灶对外的热量损失，kJ火焰一般由双原子气体(N、0、CO)、三原子——热效率气体(CO、H0、SO)和悬浮固体粒子(碳黑、飞灰、其中

7、，锅和水吸收的总热量为有效热量，是Q、焦炭粒子)组成l5一。其中N和0对热辐射是透Q及Q，之和。高温烟气带走的热量Q占燃气灶明的，CO、SO：的含量一般很低，因此火焰中具有辐总热量损失的85％左右。分析以上公式可知，提高射热传能力的组分主要是HO、CO和悬浮固体粒热吸收、减少热损失是提高燃气灶热效率最直接有子。根据传热学原理，H0和CO：向锅底和水的辐效的方法。射热⋯一主要与锅底受辐射面积和火焰温度有3提高家用燃气灶热效率的方法关，因此通过增大锅底受辐射面积和提高火焰温度，3．1提高热吸收的方法均可

8、增大火焰对锅和水的辐射传热量Q：。在燃气灶实际使用过程中，Q占有效热量的比3．2减少热损失的方法例非常小，通常不到1％。因此我们主要从Q、Q燃烧过程中，热损失主要包括高温烟气带走的两方面来分析如何提高热吸收。热量Q、火焰对外辐射的热量Q以及燃气灶对外①从Q．方面分析⋯“的热量损失Q。Q和Q占总热损失的比例小，而根据牛顿冷却定律：且影响因素太多，不便于分析，此处主要分析占总热Q=hA(0一0)t损失比例最大的Q。式中——表面传热系数，w／(m·K)根据燃烧原理有：A——