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  • 一次空气系数提升方法探析_空气过剩系数

    分类:2月工作总结 时间:2019-05-16 本文已影响

      目前开发灶具燃烧器采用最多的仍然是大气式燃烧器。从流体上讲,当燃气以一定速度喷射到充满静止介质的无限空间时,便形成自由射流,同时会卷入一部分空气到混合气体中。大气式燃烧器的原理正是靠喷嘴加速后所形成的高速气流所产生的负压,从而带动周边的空气进入预混腔,在混合腔内撞击混合后,最后在头部的火孔部位均匀喷出。这部分被卷入的空气被称为一次空气。在设计时一次空气量习惯用V?表示。
      同时,一定体积燃气如果要完全燃烧,所需要的空气量是一定的,
      习惯称为理论空气量,设计时用V?表示,理论空气量可以通过计算方式算出,一次空气量和理论空气量的比值,被称为一次空气系数,用a’表示。
      a’对燃烧来讲是一个很重要的指标,当其过小时,碳氢化合物在高温下分解,生成的游离碳呈白热状态,内焰的顶端呈现红黄色,当空气流通时,如果火焰不被任何物体遮挡,并且温度又很高,这些游离碳就变成二氧化碳和水蒸气完全消失,当燃烧条件不良时,游离态的碳不能完全反应而穿过外焰,使火焰层次不清,出现不完全燃烧,烟气中含有大量C O。尤其在用户使用过程中,持续性不完全燃烧所产生的黄焰持续积炭,很容易熏黑锅底。对城市燃气来讲,液化气的一次空气系数最大,人工气的最小。为了通用化,一般燃烧器都加有空气调节板。一次空气系数在0 . 3 5~0 . 6 5之间。
      理论空气量的计算和a’的测试方法。
      理论空气量可以通过计算的方式获得,以笔者目前测试的灶具为例.气源经过色谱分析后, 组分如下:
      S = 1 . 6 6 1 4
      按照理论空气量之计算公式;
      V?= 1 0 0 / 2 1{0 . 5 H?+ 0 . 5 C O +∑(M + N / 4)C m H n + 1 . 5 H?S - O?}
      计算出消耗每m3该燃气需要的理论空气量为V?= 2 5 . 3 3 m3,理论空气量即通过此方式获得。
      如计算一次空气系数,还需知道燃气实际引射的一次空气量,一次空气量通过实验方式获得,方法如下:
      在燃烧器头部空腔打一小孔(头部空腔侧面),如燃烧器结构在头部开孔不便,也可在文丘里管上实现,需要注意的是开孔部位应该在混合管后面的扩压管上,因为混合气体经过混合管混合后在混合管的末端,浓度场已趋于稳定。开孔部位焊一金属短管,用橡皮管连接注射器(如图),引射器运行稳定后用注射器取样分析燃气-空气混合物中氧含量,取样时速度要慢,否则在快速抽动时能破坏里边的相对稳定的流场状态。同时需要3次以上取样,取平均值,连续取样务必保证风门开度的一致性。
      通过分析仪器的分析,可以得出混合气体的氧含量。按照下面的公式计算出一次空气,
      注:理论空气量,一次空气量均
      公式中:
      V?—理论空气需要量;
      O?混—燃气-空气混合物中的氧含量;
      O?燃—燃气中的氧含量;
      a’—一次空气系数。
      按照G B 1 6 4 0 - 2 0 0 8之实验方法,燃烧器在额定压力下燃烧1 5分钟,风门开度2 / 3稳定后开始取样分析。三次取样计算后取平均值:a’= 0 . 5 4
      提升a’的方法。
      我们知道,凡是能降低混和气体流动过程中的流程阻力,都可以提高一次空气系数。按此思路,遵照上面的实验方法,笔者做了一些对比,实验结果如下。
      1、 喷嘴形状和锥度的改变。
      常见2类喷嘴,A类和B类。实验时保持d不变,孔径不变,改变锥度C。
      结论:喷嘴有效壁厚不改变,孔径大小不改变,喷嘴加工锥度越小,一次空气系数越大。同时,锥度相同时,不同喷嘴结构的引射能力也不同。原因分析;喷嘴前压力确定,锥度越小,通过喷嘴后的流速越快,引射能力越强。
      1 . 候部直径。
      结论:在喷嘴、火孔等其它条件不变情况下,引射管候部尺寸越大一次空气系数越大,但喉部尺寸到达一定时,一次空气系数变化甚微。
      原因分析:受火孔面积等终端的制约,喉部尺寸到一定程度后引射能力保持不变
      2、 流道面积。
      如下图,阴影部分我们称之为流道,阴影部分大小称之为流道面积S。(注意流道应该选取混合气体流动中遭遇最狭窄的流道部分之和)
      结论:在其它条件不变的情况下,混合气体遭遇的最狭窄处的流道面积越大,一次空气系数越大。但增加到一定程度,一次空气系数趋于稳定,同时开始有熄火噪音出现。
      3、 火孔的影响。
      其它条件不变,通过增加孔数来增加火孔总面积S总。
      结论:在其它条件不变的情况下,火孔面积越大,一次空气系数越大。到一定程度后趋于平稳,同时关火时出现熄火噪音。其它条件不变,减小火孔深度p(目前火孔孔径2 . 5 m m)
      结论:在其它条件不的情况下,火孔深度越小一次空气系数越大,到一定程度后平稳。但燃烧数分钟后,稍有气流通过,火焰出现回火。
      补充:火孔深度的选取十分重要,如火孔深度过小,燃烧过程中经常出现的现象为:冷态出现离焰,热态出现回火。
      4、综合因素影响。
      以上实验均是同比实验,只变动其中的某一个因素来进行结果对比。把以上能提高一次空气系数的最佳因素综合进行实验,测得最大 = 0 . 9 6(按照以上因素改变后,实验样品发生很大变化,如炉头直径等)。此时的a’已接近1,燃烧过程中经常会出现冷回火。热态后,由于是铜制火盖,还会把火盖遍体烧红,通红火盖的下端直接引燃混合气体,引起热回火。此种状态下,如把火盖材料变成具有辐射能力和低导热能力的陶瓷板,同时火孔孔径变小并选取一定的陶瓷板厚度,就摇身一变变成了一套标准的红外燃烧器。
      结论:
      1、一次空气系数的提高可通过以上方面进行改善,但如果要大幅度提升,必须进行涉及因素的综合考虑。
      2、一次空气系数的提高会带来燃烧工况的变化,届时需采取稳焰措施。 (责编 白洋)

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