技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微型動力機(jī)電系統(tǒng)（Power?MEMS，簡稱微動力系統(tǒng)）領(lǐng)域，涉及一種新型的微尺度燃燒強(qiáng)化技術(shù)，特指一種填充多孔介質(zhì)的雙向進(jìn)氣回?zé)嵝臀⒊叨热紵鳌?/p>

背景技術(shù)

近年來，對微型動力系統(tǒng)的開發(fā)已成為世界范圍內(nèi)的一個研究熱點。該類裝置通過燃燒的方式將碳?xì)淙剂系幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，然后依靠各種能量轉(zhuǎn)換方式為微型機(jī)電系統(tǒng)提供動力或電能，具有能量密度高、工作壽命長、易維護(hù)以及污染小等一系列的優(yōu)點。微型熱光電系統(tǒng)（Micro-thermophotovoltaic?System，簡稱MTPV?System）是一種典型的微型動力裝置，它利用碳?xì)淙剂显谖⑿腿紵鲀?nèi)燃燒產(chǎn)生的熱能對燃燒器外壁面進(jìn)行加熱，高溫壁面輻射出能量足夠高的光子撞擊低頻帶隙光電池從而產(chǎn)生電能。跟其他的微型動力裝置相比，它結(jié)構(gòu)更加簡單、沒有運動部件，而且制造裝配容易，因此優(yōu)勢也較為明顯。

作為微型熱光電系統(tǒng)的核心部件，微型燃燒器結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅決定了內(nèi)部氣流的流動方式以及裝置其它部件的布局，而且也會因燃燒效果的好壞顯著影響單位體積的能量輸出。盡管碳?xì)淙剂夏酥良儦淙剂系娜紵季哂泻芨叩哪芰棵芏龋窃谖⒊叨热紵拢源嬖谥恍﹩栴}：一方面預(yù)混合氣在燃燒室內(nèi)部的駐留時間較短，完全反應(yīng)的難度較大；另一方面，由于表面積的增加使散熱損失增加，預(yù)混合氣在燃燒室內(nèi)更容易熄火，燃燒不穩(wěn)定性增加。

目前，傳統(tǒng)的微型熱光電系統(tǒng)燃燒器通常采用圓柱型和平板型兩種結(jié)構(gòu)，即將燃燒器內(nèi)部設(shè)計成圓管通道或者矩形通道的型式，并采用一側(cè)進(jìn)氣，一側(cè)排氣的方式。盡管這種燃燒器的設(shè)計簡單，加工方便，但是也存在著一些缺陷，即燃料氧化劑混合氣的氣流不能進(jìn)行良好的組織，加之駐留時間短，從而造成燃燒的穩(wěn)定性差，燃燒效率受到限制。

對于微型熱光電系統(tǒng)，輻射面溫度高且均勻是良好系統(tǒng)輸出性能的保證。因此，如何更加合理的設(shè)計燃燒器、如何實現(xiàn)高效穩(wěn)定的燃燒過程就顯得尤為重要。例如專利申請?zhí)枮?01310014796.1，名稱為”一種多孔介質(zhì)回?zé)嵝臀⒊叨热紵鳌?，公開了一種通過在燃燒器內(nèi)設(shè)置T形隔板和多孔介質(zhì)的設(shè)計方式，基本上實現(xiàn)了微尺度回?zé)崛紵?，達(dá)到了均勻布?xì)?、延長氣流在燃燒器內(nèi)駐留時間的作用。雖然該專利申請中公開的技術(shù)方案能夠一定程度的提高氣體在微型燃燒器中的燃燒完全程度，但是回?zé)嵝臀⒊叨热紵鞯牟細(xì)夥绞健⒒責(zé)嵝Ч约叭紵阅艿膬?yōu)化還有待進(jìn)一步的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在根據(jù)微尺度燃燒的特點以及微型熱光電系統(tǒng)的工作要求，提出一種結(jié)構(gòu)相對較簡單、可實現(xiàn)高效穩(wěn)定燃燒的填充多孔介質(zhì)的雙向進(jìn)氣回?zé)嵝臀⒊叨热紵鳌?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：所述燃燒器由左右開口的直通道燃燒器外壁、導(dǎo)熱隔板、左端板、右端板組成，左右端板分別位于燃燒器外壁的左右兩側(cè)，與燃燒器外壁組成了一個密閉的燃燒腔，整個燃燒器外觀呈長方體結(jié)構(gòu)。導(dǎo)熱隔板將燃燒器內(nèi)部隔開上下兩個密閉的區(qū)域，形成了上下兩個燃燒通道；導(dǎo)熱隔板與左端板和右端板相接觸的兩端側(cè)上下各布置一定長度的多孔介質(zhì)層，多孔介質(zhì)層占燃燒腔長度的1/5~1/4。

所述燃燒器在導(dǎo)熱隔板的兩側(cè)，形成了上、下兩個燃燒通道，所述上燃燒通道與下燃燒通道的氣體流動方向相反。

所述左右端板在導(dǎo)熱隔板的上下兩側(cè)均分別設(shè)有兩個通氣孔，其中一個為進(jìn)氣孔，另一個則為出氣孔。

所述燃燒器外壁、導(dǎo)熱隔板、左端板和右端板均采用銅鎢合金（CuW80），多孔介質(zhì)的材質(zhì)采用Al₂O₃泡沫微孔陶瓷。

所述多孔介質(zhì)采用耐高溫膠粘結(jié)在導(dǎo)熱隔板的上下兩側(cè)，多孔介質(zhì)區(qū)共設(shè)有4個，且沿導(dǎo)熱隔板上下左右對稱分布，上下燃燒通道內(nèi)靠近進(jìn)氣孔的多孔介質(zhì)區(qū)稱為第一層多孔介質(zhì)區(qū)，靠近排氣孔的多孔介質(zhì)區(qū)則稱為第二層多孔介質(zhì)區(qū)。

????本發(fā)明的工作原理為：工作時，燃料和氧化劑經(jīng)充分預(yù)混后，將首先通過兩端板上的入口實現(xiàn)逆向進(jìn)氣，分別經(jīng)各自的第一層多孔介質(zhì)區(qū)，進(jìn)入到燃燒腔中進(jìn)行燃燒，生成的燃燒產(chǎn)物再從各自出口端的第二層多孔介質(zhì)區(qū)通過端板上的排氣孔排至裝置外。

本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的技術(shù)效果有：（1）隔板和雙向進(jìn)氣的方式，實現(xiàn)了燃燒產(chǎn)物和進(jìn)氣之間的熱量交換，達(dá)到了基本的回?zé)嵝Ч?；?）多孔介質(zhì)層的設(shè)置，不僅可使得預(yù)混氣在燃燒器內(nèi)的布?xì)飧泳鶆?，而且還延緩了進(jìn)排氣的速度，增加了混合氣在燃燒器內(nèi)的滯留時間；（3）此外，多孔介質(zhì)的蓄熱作用以及駐留時間的延長，都會對回?zé)嵝Ч鸬礁玫拇龠M(jìn)作用。（4）采用雙向進(jìn)氣方式，兩個燃燒通道，也提高了燃燒器的工作效率。