[發明專利]一種荷電噴霧催化微型燃燒器

在審

• 申請號: 201410036911.X
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103791498A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 甘云華;佟洋
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F23D11/32
• 分類號: F23D11/32;F23D11/36;F23D11/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及微型液體燃料燃燒器，特別涉及一種荷電噴霧催化微型燃燒器。

背景技術

隨著微電子機械系統技術的迅速發展，微能源系統成為當今的研究熱點。基于燃燒的微能源系統具有能量密度高（約為常規電池的20～75倍），燃燒尺度小（一般為mm、μm級別）等特點。其核心部件——微型燃燒器的性能亟待提高，已成為微能源系統進一步發展的瓶頸。

目前，國內外對于微尺度燃燒的研究大多集中在氣體燃料的預混燃燒或催化燃燒，而對液體燃料的燃燒研究較少。相比來說，液體燃料較氣體燃料有易于存儲運輸、能量密度高、燃燒穩定性好等優點，更適用于微尺度燃燒。同時，隨著微尺度燃燒較傳統燃燒尺寸縮的小，產生了很多的技術難題。例如微型燃燒器的表面積與體積之比遠大于傳統燃燒器，使得熱損失增加，火焰穩定區的溫度降低,容易產生火焰熄滅，影響燃料著火的穩定性。

采用荷電噴霧技術可以促進液滴在高壓電場的作用下高效均勻霧化，提高燃燒效率。采用催化燃燒方式，可有效降低著火溫度，縮短反應時間，擴大燃燒極限。鑒于此，本發明將荷電噴霧與催化燃燒相結合，設計新型高效的液體燃料微型燃燒器，以提高微尺度的燃燒的效率和穩定性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提供一種一種荷電噴霧催化微型燃燒器，能實現微小流量及微小尺度下液體燃料的穩定燃燒，強化液體燃料均勻霧化，并利用催化劑降低著火溫度，減少反應時間，從而提高燃燒效率。

本發明通過下述技術方案實現：

一種荷電噴霧催化微型燃燒器，包括上筒、中筒、下筒、點火器、噴管固定塞，上筒與中筒之間設置有附著催化劑層的網格，點火器的點火針貫穿上筒的筒壁置于上筒內的網格的上方；在中筒與下筒之間設置有環形電極，下筒出口處設置噴管固定塞；所述噴管固定塞上固定有多根液體燃料噴管。液體燃料噴管可采用毛細管。

所述液體燃料噴管與高壓直流電源正極相連，所述環形電極與另一高壓直流電源正極連接，所述網格接地。

液體燃料噴管連接燃料分配箱、燃料分配箱連接燃料注射器。

噴管固定塞下方的液體燃料噴管的管體上設有直流電極。

所述上筒、中筒和下筒通過耐溫膠連接。

所述上筒、中筒和下筒均采用陶瓷材料制成。

所述陶瓷材料采用碳化硅、磷化硅或者氮化硅中的任意一種。

所述上筒、網格、中筒、下筒及噴管固定塞的截面均為圓形截面。

本發明與現有的技術相比具有以下優點：

（1）采用荷電噴霧技術。噴管下方連接有直流電極，對液體燃料進行第一次充電；附著有催化劑層的網格與環形電極之間的區域形成強電場區域，液體燃料由液體燃料噴管噴出后，在該強電場區域進行第二次充電；當液體燃料的所受庫侖力大于液體燃料表面張力的時候，液體燃料發生破碎現象，分散成無數的小液滴，由與負極連接的網格捕獲、并在網格的表面上進行燃燒。通過荷電噴霧技術，可強化液體燃料的均勻霧化，促進燃燒的充分性和穩定性。而且，通過對電壓等參數進行簡單調節，可實現對復雜的燃燒過程進行控制的目的

（2）采用催化燃燒方式。使用催化劑噴涂過的網格，實現催化燃燒，提高了反應效率，降低了點火溫度，從而降低整個燃燒器內的溫度，降低熱損失，縮短反應時間，提高燃燒的穩定性。而且，可以通過選擇不同種類的催化劑，可強化或抑制某些化學反應過程，控制反應的生成物，降低污染物生成。

（3）針對微尺度條件下，液體燃燒過程的特點，采用荷電噴霧與催化燃燒技術相結合，具有燃燒穩定、效率高、低熱損失、低污染，易于控制等優點，具有原理上的創新性。

（4）采用多路復用的荷電噴霧噴管，相比于單一荷電噴霧噴管，可使噴霧更加均勻。擴大燃料的流量范圍，提高系統的適用性。

（5）上筒、中筒及下筒均采用陶瓷等保溫材料，可以有效減少熱量損失，提高火焰穩定性及燃燒效率。

（6）本發明技術可實現微小加工及批量生產，具有可推廣性。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖；

圖2是圖1網格處的局部結構示意圖；

圖3是圖1中噴管固定塞的局部結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。

實施示例