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民用燃气用具的设计

  
评论: 更新日期:2015年04月26日

 (三)燃烧器燃烧方法的选定
  设计燃具时尤其重要的是根据加热目的选择适当的燃烧方法,主要考虑的因素为;所需要的加热温度、所需要的燃烧室热负荷及构造、燃烧器的燃烧特性、所需要的火焰长度、燃烧器的耐久性、生产成本和维修难易程度。
  (四)热平衡计算
  燃具热平衡计算的目的,在于搞清输入燃具的热量被有效利用或损失的过程,确定有效地提高燃具热效率的途径。
  以加热为目的的燃具,通常都是以“热输入二热输出”来计算热量收支。按计算的结果,绘制出热流图。如图3—8—8所示,可以很直观地表明浴盆热水器的热效率为44%+36%=80%,最主要的损失热为排气显热。
 

图3-8-8 浴盆热水器热流图


  (五)适用性与安全性
  民用燃具除要提高热效率外,还应充分重视其方便性、适用性。要求在设计时应具有使用、调节、维护管理、使用寿命和清扫等方面的适用性。
  关于燃具安全性,在工艺设计中更应予以重视。为确保燃具运行的安全可靠,必须对使用过程可能遇到的各种情况进行实验,并证实确为安全,其中两点尤其重要:
  (1)过热安全性 运行时,燃具某些部位的温度要控制在规定范围内。
  (2)燃气泄漏安全性 对燃烧器火焰中途熄火、缺氧燃烧应有保护手段。严防燃气泄漏和大量CO产生,以避免发生火灾、爆炸和人员中毒等事故。
  (六)造型与构造
  燃具造型应美观,构造力求简单,使燃具各部件能易于拆装,便于检修和清扫。
  (七)二次空气的供给与烟气排除
  如前述,民用燃具燃烧器多采用引射式大气燃烧器,大都需要供给二次空气。当设计燃具的燃烧室时,要合理布置二次空气进口,使二次空气能均匀地分布到各个燃烧器的火孔处。
  使用大气式燃烧器的燃具,决定二次空气口大小的简便方法是对应燃烧41868kJ/h(10000kcal/h)的燃气,需设置60~85cm2的二次空气口,相当于5.16~7.31cm2/kW。
  燃烧室内的烟气流动要合理组织。为此,要求正确选定排气口的位置。排气口位置设置不当,会影响烟气排除效果,烟气较长时间停留在燃烧室内,就会使燃烧恶化,生成CO,同时也会浪费能源。
  在确定排气口位置时,应考虑利用燃烧室内烟气具有的浮力和使烟气在燃烧室内对被加热体进行均匀加热两个因素。
  排气口位置和烟气流动情况对燃烧室内均匀加热的影响,可用燃气烤箱为例说明。图3—8—9所示为烤箱排气口位置对烟气流动、加热状况和热效率的影响。图中A为烤箱的原型设计,B—C的布置方案均可提高热效率和改善加热均匀性,各方案的排气抽力大小与高度H成正比。
 


图3-8-9 烤箱排气口的布置与烟气流动情况
A-上部排气口型;B-上部排气口并带挡板型;C-下部排气口型;
D-带烟道的下部排气口型;E-上挡板及下烟道型


  (八)燃具材料
  选择燃具各部分所用材料时要考虑下列因素:材料的耐热性、耐蚀性、热传导性、热容量、机械强度和外观质量,以及成本高低、修补难易程度等。

  二、燃具设计

  民用燃气用具的结构一般包括:(1)空气、燃气供应部分;(2)燃烧器;(3)燃烧室及加热室:(4)烟气排出部分;(5)外形围护及附件等五个部分。所谓燃具设计,就是上述各部分的单独设计及总体设计。
  (一)燃烧器
  设计燃烧器的步骤为:(1)按工艺设计要求(式(3—8—1)至式(3—8—3))确定燃具热负荷和燃气耗量(式(3-8-5));(2)根据加热目的等条件选择适当的燃烧方法;(3)拟定适合使用条件,并保证燃烧器正常燃烧特性的极限调整范围;(4)最后必须考虑的是结构和材质。燃具燃烧器是最易过热的部位,特别是将燃烧器置于高温燃烧室内的燃具,由于室壁的辐射很强,必须充分考虑其耐热性。此外,燃烧烟气所含水蒸气的凝结和滴落、杂物堆积和堵塞火孔等,都会引起燃烧器腐蚀或导致不安全燃烧等。
  (二)燃烧室及加热室
  燃具的燃烧室及加热室几乎成为一体,在大多数情况下难于将其区分开。其结构根据燃具性能而异,以下举例说明。
  1.燃烧室热强度及容积
  燃具的燃烧室热强度是指容积热强度,即单位燃烧室容积、单位时间内燃气完全燃烧所放出的热量qv,单位为kW/m3。燃烧室热强度是根据不同容积、不同燃烧方法、不同加热温度来考虑的。
  表3—8—3给出了热水器燃烧至热强度指标的大概范围,供设计参考。在设计过程中,选定燃烧室热强度的实质,就是要保证燃气在燃烧室的停留时间大于燃气从着火到燃尽的时间,避免将燃烧室设计得过大或过小。通常,燃烧室过大,会浪费燃气,降低热效率;需要高沮时,难达预期温度;燃烧室四周散热过大等。相反,燃烧室过小,易引起不完全燃烧,热量供应不足:或者燃烧室壁面及加热面过热,加速腐蚀和烧坏。

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