[發明專利]一種產生曲面均勻溫度場的微火焰陣列燃燒器

有效

• 申請號: 201410418053.5
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104197329A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 趙黛青;蔣利橋;劉秦飛;曾小軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/58;F23D14/62
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發明涉及一種燃燒器，尤其是涉及一種產生曲面均勻溫度場的微火焰陣列燃燒器。

背景技術

工業加熱工藝或日常生活中常常需要加熱曲表面，即受熱體的外表面為非平面，如半球、拋物面、其他曲面甚至無規則的曲面形狀等。當采用燃料燃燒的單一火焰來直接加熱這些曲面時，受燒嘴或燃燒器結構限制，無法形成與加熱面形狀相吻合的火焰面，導致加熱物體不能均勻受熱。因此，往往需要采用移動火焰以局部加熱的方式或采用調節火焰長度的方式來實現。

授權公告號為CN201678584U的專利文件公開了一種噴槍可移動的水晶玻璃加工自動烘料機。在燃燒加熱箱的側壁上有水平長條孔，在機架上水平長條孔同側安裝有水平設置的導軌，有一個移動架安裝在導軌上，移動架與導軌之間形成滑動配合；在移動架上安裝在噴火槍，噴火槍的一端有燃氣噴嘴，燃氣噴嘴設置在水平長條孔內，移動架連接移動機構。這種烘料機的加熱效果雖然較以往的烘料機更好，但仍存在加熱面不能同時受熱的問題，使得加熱時間變長和加熱能量利用率低，同時加熱過程操作復雜。

而采用非火焰的其他加熱方法如電磁場輻射加熱，授權公告號為CN2201644Y的專利文件公開的一種利用紅外輻射作為熱源來加熱物體的光電管加熱爐。這種加熱爐是由設在爐體中央的爐膽周圍均布安裝的多個由石英鹵鎢燈及其后側的反射體構成的單體加熱器而構成的。每個反射體的內凹發射曲面可以是橢圓柱形、拋物柱形或橢圓、拋物復合柱形，并經過表面處理加工。這種加熱爐雖然能夠實現曲面均勻受熱，但加工成本較高，而且電能屬于二次能源，從總的能量轉換角度來講，能源利用效率低于燃料燃燒直接火焰加熱。

為此，需要一種能通過火焰直接加熱實現曲面均勻受熱的燃燒器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于曲面加熱的微火焰陣列燃燒器，以滿足通過火焰直接加熱實現曲面均勻受熱的要求。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:

一種產生曲面均勻溫度場的微火焰陣列燃燒器，包括燃料/空氣混合分配腔、伴流空氣腔和若干個高度不等陣列排列的微噴嘴，陣列微噴嘴出口截面形成整體上的曲面,陣列微噴嘴穿過伴流空氣腔與燃料/空氣混合分配腔連通，所述燃料/空氣混合分配腔上設有用于燃料和空氣的入口，伴流空氣腔設有伴流空氣進口與出口。

本發明的工作原理如下：

若干個微噴嘴穿過伴流空氣腔，以一定的陣列排列方式安裝在燃料/空氣混合分配腔上。微噴嘴與燃料/空氣混合分配腔連通，從燃料/空氣混合分配腔的入口通入的燃料和空氣進入燃料/空氣混合分配腔，在燃料/空氣混合分配腔內進一步混合并形成均勻流速的流體進入微噴嘴，在微噴嘴末端燃燒后形成火焰面。

為了保證燃料/空氣混合分配腔內燃料和空氣的混合效果，燃料/空氣混合分配腔內可設有惰性輕質小球，材質為玻璃或者耐溫泡沫陶瓷等。

由于微尺度效應，當微噴嘴的內徑小于1毫米時，單個微噴嘴不能形成燃料/空氣混合化學當量比是1或小于1的穩定預混合火焰，因此，需要在微噴嘴四周供給適量空氣以穩定火焰。因此，設置有伴流空氣腔，伴流空氣腔優選是一個上下兩面平行的空腔體，腔體形狀可以為圓柱體或立方體。伴流空氣腔為四周進氣方式，腔體的上端面為伴流空氣出口板，伴流空氣出口板同時又是微噴嘴定位板，根據微噴嘴排列方式，在多孔板上陣列布置與微噴嘴管外徑大小一致的孔，伴流空氣腔的下端面為不透氣金屬板，在金屬板上開有與上端面多孔板對應一致的陣列孔，孔內徑與微噴嘴外徑相配合，微噴嘴通過伴流空氣腔上下端面的孔進行定位布置。

通過氣泵或者壓縮氣體供給，氣體進入伴流空氣腔內部，由于伴流空氣腔的下端面是由不透氣的金屬板組成，伴流空氣腔內的氣體會從伴流空氣出口板滲透到微噴嘴處，為微噴嘴提供均勻低速的流動空氣。

為了保證伴流空氣出口板具有較好的透氣率，伴流空氣出口板由粉末燒結多孔板構成，可以選擇高孔隙率燒結材料燒結，如金屬或者陶瓷。伴流空氣出口板的厚度優選為3-5毫米。

燃料/空氣混合分配腔為柱狀結構，腔體形狀可以為圓柱體或立方體。為了保證微噴嘴安裝穩固，燃料/空氣混合分配腔的上端面優選為一彈性板，彈性板上開有與伴流空氣腔下端面對應一致的小孔，孔的大小與微噴嘴保持緊密配合，利用彈性保證微噴嘴不能自由上下移動。由于微火焰陣列燃燒器的加熱面是由若干微噴嘴組成的。當安裝微噴嘴時，若沒有統一的定位基準，加熱曲面將難以獲得預定的形狀。為此，微噴嘴底部與彈性板底部平齊，使得微噴嘴陣列底部在同一水平面上。