CN101285575A - 一种多射流燃气燃烧器的引射结构 - Google Patents

一种多射流燃气燃烧器的引射结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多射流燃气燃烧器的引射结构，其包括喷嘴及文丘里管，其特征在于所述文丘里管的进气口配置有至少两个上设一个喷孔的喷嘴，或者配置有一个上设至少两个喷孔的喷嘴，或者配置有至少一个上设一个喷孔的喷嘴及至少一个上设至少两个喷孔的喷嘴。本发明引射结构具有引射能力强、混合效果好的特点，且应用有本发明引射结构的燃烧器具有引射能力强、混合效果好、热负荷大、燃烧效率高且排放低的特点，特别适合用于家用燃气灶。

Description

一种多射流燃气燃烧器的引射结构
技术领域
本发明涉及家用燃气灶用的燃烧器，特别是多射流燃气燃烧器中通过喷嘴和文丘里管的配合以吸入一次空气并使空气和燃气得以充分混合的引射结构。
背景技术
引射结构是燃气燃烧器的重要组成部分，引射结构通常由文丘里管和配置在文丘里管进气口的喷嘴构成，燃气经喷嘴喷入文丘里管，在文丘里管效应作用下，同时将一次空气吸入文丘里管并在其中部分混合。
现有的传统燃气燃烧器均是一个喷嘴对应一根文丘里管，也就是一根文丘里管内只有一股燃气气流，且目前大多数的燃烧器仅设置有两个引射结构，即由一个喷嘴和对应的一根外文丘里管承担整个外环火的供气负荷、一个喷嘴和对应的一根内文丘里管承担内环火的供气负荷，故其燃气量尤其是所需的一次空气量很难有本质上的提高，因而热负荷相对较低，较难满足中国家庭特别是中国家庭对爆炒的需要。
近年还出现了一类具有多个引射结构的燃烧器，即具有多喷嘴多文丘里管的燃烧器，其大多采用立式文丘里管，其中，一个喷嘴和对应的一根文丘里管承担内环火的供气负荷，而外环火的供气负荷则由多个喷嘴和多根文丘里管承担，但文丘里管与喷嘴之间仍为一一对应关系，也就是说，一根文丘里管只对应一个喷嘴，一个喷嘴也只对应一根文丘里管。该类型燃烧器在热负荷上有所提高，但是在引射能力、燃烧效率以及烟气排放等方面仍有不足。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于针对现有技术现状而提供一种具有两股或两股以上燃气射流的引射结构，以提高现有燃烧器的引射能力、混合效果、燃烧效率并降低烟气排放。
本发明多射流燃气燃烧器的引射结构，其包括喷嘴及文丘里管，其特征在于所述文丘里管的进气口配置有至少两个上设一个喷孔的喷嘴，或者配置有一个上设至少两个喷孔的喷嘴，或者配置有至少一个上设一个喷孔的喷嘴及至少一个上设至少两个喷孔的喷嘴。简而言之，也就是说，本发明引射结构的文丘里管内配置有两股或两股以上的燃气射流。
通常的情况是，一个燃烧器具有两个或两个以上的引射结构，其一为与内环火相应的内引射结构，其余为与外环火相应的外引射结构。在具体将本发明引射结构应用于燃烧器时，既可以将其同时应用于内环火和外环火，也可以只将其应用于外环火。
为提高燃烧器的引射能力、混合效果、燃烧效率及降低烟气排放，本发明引射结构优选的方式有二：其一是所述喷孔中的一个喷孔的轴线与所述文丘里管的中心线重合，而其余喷孔的轴线相交于所述文丘里管的中心线上，且喷孔的轴线与文丘里管的中心线的交角为2.5～15°。其二是所述喷孔的轴线均相交于所述文丘里管的中心线上，且喷孔的轴线与文丘里管的中心线的交角为2.5～15°。并且，这两种优选方式下进一步的优选交角为3.5°。
至于喷孔的轴线与文丘里管的中心线的相交方式，既可以是所有喷孔的轴线均相交于文丘里管中心线上的同一点，也可以有所错开，但以相交于同一点为优。并且，所有轴线与文丘里管中心线相交的喷孔最好是相对于文丘里管的中心线对称、均匀布置。
至于文丘里管的设置方向，本发明没有特别的限制，既可以是均为立式文丘里管，也可以均为卧式文丘里管，甚至是部分为立式文丘里管，而部分为倾斜布置的文丘里管，等等。
对于配置有两股或两股以上的燃气射流的文丘里管而言，文丘里管所对应的喷孔数以2～10个为宜，优选为2～5个。
本发明引射结构实现本发明目的的原因在于：
1、由于从喷孔喷出的燃气射流的卷吸效应有一定的范围，在一定面积的一次空气进气口上，将一股气流改为多股气流，有助于增加一次空气的卷吸量；
2、家用燃气灶中，燃气射流在文丘里管内为层流射流，与空气的混合是从射流的外表面开始与空气进行分子交换，并逐步深入扩散到层流核心内部的过程。也就是说，在射流的核心内部为纯燃气，在射流以外的部分为纯空气，在射流的外边界和核心边界之间为燃气-空气的混合物。在相同流量的情况下，多股射流比单股射流相比，每股射流的层流厚度要小，也就是说空气更容易扩散到射流内部，混合速度更快，混合更充分；
3、多股射流的轴线相交，即多股射流在文丘管内相互撞击，能够引起层流射流的紊乱，进一步形成紊流射流。紊流射流内部有许多分子微团的横向脉动，加强射流与周围空气之间的质量和动量交换，且在多股燃气流轴线交角下部的空气被卷吸，形成一种“包饺子”现象，从而大大加强了燃气与空气的混合过程。
4、以立式文丘里管内的两股对称射流相互撞击为例，互撞后又形成一股合成的汇合流，最初其垂直界面上射流尺寸有压扁现象，待互撞射流混合后，总射流又以一定的扩张角继续流动，在水平截面上射流变得更宽。并且射流交角越大，射流变形越大，混合也愈强烈，同时能量撞击损失也越大，射流衰减也越快。因此，为减小射流变形和能量损失，其交角不宜过大；为了混合更充分，其交角不宜过小。本专利申请单位通过以单管两股对称射流为例的实验模型进行了大量实验验证，在相同的负荷流量、文丘里管和风门开口尺寸的情况下，当射流的轴线(即喷射该射流的喷孔的轴线)与文丘里管中心线的交角从0°增加到45°时，其CO排放量随着角度的变化而显著变化。0°时CO烟气较高，到2.5°时骤然下降到最低点，然后逐步上升，超过15°以后烟气急剧增加并超过国家标准要求。与此同时，效率指标随着烟气的上升而上升，只是幅度趋缓，综合考虑后，我们认为射流的轴线与文丘里管中心线的交角A以在2.5°～15°之间为宜，其中优选为7°。本专利申请单位还以文丘里管内配置三股对称射流的实验模型进行了类似的实验，实验结果与两股的基本类似，只是效果相对稍差。
由上可见，在相同条件下，本发明引射结构应用多股燃气气流相撞击技术，能够增强一次空气的引射能力，大大加强燃气与空气的混合程度，因而应用有本发明引射结构的燃烧器与传统的单管单射流的燃烧器相比较，能够增强一次空气的引射能力，大大加强燃气与空气的混合程度，从而提高燃烧效率和热负荷，减少烟气中有害气体的排放。
附图说明
图1为本发明实施例一的局部结构示意图；
图2为本发明实施例二的局部结构示意图；
图3为本发明实施例三的局部结构示意图；
图4为本发明实施例四的局部结构示意图；
图5为本发明实施例五的局部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一
如图1所示，本实施例多射流燃气燃烧器的引射结构，其具有文丘里管1，该文丘里管1的进气口配置了三个处于同一平面的上设一个喷孔的喷嘴2。其中一个喷孔的轴线与所述文丘里管1的中心线重合，而其余两个喷嘴相对于中心线对称布置，且其二个喷孔的轴线相交于所述文丘里管1的中心线上的一点A，喷孔的轴线与文丘里管中心线的交角均为2.5°。
实施例二
如图2所示，本实施例多射流燃气燃烧器的引射结构，其具有文丘里管1，该文丘里管的进气口配置了二个处于同一平面的上设一个喷孔的喷嘴2。两喷嘴相对于文丘里管的中心线对称布置，且其二个喷孔的轴线相交于所述文丘里管1的中心线上的一点A，喷孔的轴线与文丘里管中心线的交角均为3.5°。
实施例三
如图3所示，本实施例多射流燃气燃烧器的引射结构，其具有文丘里管1，该文丘里管的进气口配置了二个处于同一平面的上设一个喷孔的喷嘴2，其中一个喷孔的轴线相交于所述文丘里管的中心线上的一点A，且喷孔的轴线与文丘里管中心线的交角为3.5°，另一个喷孔的轴线相交于所述文丘里管的中心线上的另一点B，且喷孔的轴线与文丘里管中心线的交角为3.5°。
实施例四
如图4所示，本实施例多射流燃气燃烧器的引射结构，其具有文丘里管1，该文丘里管的进气口配置了一个上设一个喷孔的喷嘴2和一个上设二个喷孔的喷嘴3，且喷嘴2和喷嘴3处于同一平面上。三个喷孔的位置设置关系为：其中喷嘴3的一个喷孔的轴线与所述文丘里管的中心线重合，而其余二个喷孔的轴线相交于所述文丘里管的中心线上的一点A，且喷孔的轴线与文丘里管中心线的交角均为2.5°。
实施例五
如图5所示，本实施例多射流燃气燃烧器的引射结构，其具有文丘里管1，该文丘里管的进气口配置了三个绕文丘里管中心线对称分布的上设一个喷孔的喷嘴2，且三个喷孔的轴线相交于所述文丘里管的中心线上的一点A，喷孔的轴线与文丘里管中心线的交角为3.5°。
将以上实施例引射结构实际应用于燃烧器进行实验发现，综合烟气、效率及目视火焰状况，以上5个实施中引射结构中，以实施例二的效果最优，实施例三的效果最差，实施例一与实施例四几乎没有区别，实施例五的表现稍强于实施例一、实施例四的表现。

Claims (9)

1、一种多射流燃气燃烧器的引射结构，其包括喷嘴及文丘里管，其特征在于所述文丘里管的进气口配置有至少两个上设一个喷孔的喷嘴，或者配置有一个上设至少两个喷孔的喷嘴，或者配置有至少一个上设一个喷孔的喷嘴及至少一个上设至少两个喷孔的喷嘴。
2、根据权利要求1所述的引射结构，其特征在于所述喷孔中的一个喷孔的轴线与所述文丘里管的中心线重合，而其余喷孔的轴线相交于所述文丘里管的中心线上，且喷孔的轴线与文丘里管的中心线的交角为2.5～15°。
3、根据权利要求2所述的引射结构，其特征在于所述其余喷孔的轴线相交于所述文丘里管中心线上的同一点。
4、根据权利要求1所述的引射结构，其特征在于所述喷孔的轴线均相交于所述文丘里管的中心线上，且喷孔的轴线与文丘里管的中心线的交角为2.5～15°。
5、根据权利要求4所述的引射结构，其特征在于所述喷孔的轴线相交于所述文丘里管中心线上的同一点。
6、根据权利要求3所述的引射结构，其特征在于所述喷孔的轴线与文丘里管的中心线的交角为3.5°。
7、根据权利要求5所述的引射结构，其特征在于所述喷孔的轴线与文丘里管的中心线的交角为3.5°。
8、根据权利要求2至7中任一权利要求所述的引射结构，其特征在于所述文丘里管所对应的喷孔数为2～10个。
9、根据权利要求8所述的引射结构，其特征在于所述文丘里管所对应的喷孔数为2～5个。
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