[發(fā)明專利]一種內(nèi)置平行隔板的多通道微型燃燒器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410488935.9
• 申請(qǐng)日: 2014-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104296139B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐愛(ài)坤;李寶民;潘劍鋒;杭健;許藝?guó)Q;王勇志;帥寧生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇嘉和熱系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號(hào): F23D14/02
• 分類號(hào): F23D14/02;F23D14/46
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 謝東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微型動(dòng)力機(jī)電系統(tǒng)和工程熱物理領(lǐng)域的用于微型熱光電系統(tǒng)的微型燃燒器，尤其是涉及一種內(nèi)置平行隔板的多通道微型燃燒器。

背景技術(shù)

隨著微型機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro-Mechanical System，簡(jiǎn)稱MEMS)研發(fā)水平的不斷進(jìn)步以及應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)拓展，如何對(duì)其動(dòng)力供給部分進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)，也逐漸被引起廣泛的重視。近年來(lái)，一些基于燃燒的微型動(dòng)力裝置由于工作時(shí)間長(zhǎng)、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望很好地解決這一問(wèn)題，因而成為了各國(guó)科研競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。

微型熱光電系統(tǒng)(Micro-thermophotovoltaic，簡(jiǎn)稱MTPV System)便是其中的一種典型的微型動(dòng)力供給裝置，它結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件、制造裝配也容易，故優(yōu)勢(shì)相對(duì)其他裝置也較為明顯。該裝置主要由微型燃燒器和光電池兩大部件構(gòu)成，工作時(shí)碳?xì)淙剂显谖⑿腿紵鲀?nèi)通過(guò)燃燒過(guò)程釋放出化學(xué)能，同時(shí)對(duì)燃燒器的壁面進(jìn)行加熱；高溫狀態(tài)的燃燒器外壁充當(dāng)了輻射壁面，它釋放出的部分短波輻射能撞擊低頻帶隙光電池表面后，最終將產(chǎn)生電能。目前，該微型熱光電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率還不夠高，離實(shí)際應(yīng)用尚有一段差距，除光電轉(zhuǎn)換技術(shù)有待進(jìn)一步提高外，這很大程度上還是受微尺度燃燒過(guò)程中燃料駐留時(shí)間短、大面容比造成熱損失過(guò)大以及燃料選擇面窄等一系列特點(diǎn)制約的。因此，作為微型熱光電系統(tǒng)最為重要的部件之一，微型燃燒器設(shè)計(jì)的好壞不僅會(huì)對(duì)內(nèi)部燃燒過(guò)程的穩(wěn)定性造成影響，而且其外壁面的溫度分布狀況還會(huì)直接影響到系統(tǒng)的輸出性能。

微型熱光電系統(tǒng)燃燒器通常采用圓柱型和平板型兩種整體結(jié)構(gòu)，即將燃燒器內(nèi)部設(shè)計(jì)成圓管通道或者矩形通道的型式，其中平板型燃燒器由于容易實(shí)現(xiàn)多個(gè)子裝置的模塊化疊裝，從而也越來(lái)越受到開(kāi)發(fā)者的青睞。例如專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910031281.6(名稱為“一種帶有預(yù)熱通道的微平行板燃燒器”)、201110132029.1(名稱為“一種基于碳?xì)淙剂系碾p噴口平板式微燃燒室”)以及201310014796.1(名稱為“一種多孔介質(zhì)回?zé)嵝臀⒊叨热紵鳌?公開(kāi)的燃燒器均采用了平板結(jié)構(gòu)。雖然，這些專利中的技術(shù)方案，能夠起到提高混合氣體的燃燒效率、延長(zhǎng)氣流駐留時(shí)間的作用，從而對(duì)微尺度燃燒過(guò)程能起到一定的強(qiáng)化作用。

但是，裝置中燃燒過(guò)程的根本目的是為了保證輻射壁面能達(dá)到一個(gè)較好的工作狀態(tài)，因此這種兼顧燃燒和輻射的雙層身份，使得該部件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不僅要考慮到高效穩(wěn)定燃燒過(guò)程的如何實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)于如何強(qiáng)化高溫氣體和壁面之間的換熱過(guò)程，如何保證更多的燃料化學(xué)能被輻射壁面吸收，也應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定燃燒的內(nèi)置平行隔板的多通道微型燃燒器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明內(nèi)置平行隔板的多通道微型燃燒器采用的技術(shù)方案是：

一種內(nèi)置平行隔板的多通道微型燃燒器，包括矩形框截面的燃燒器外壁，燃燒器外壁由上壁、下壁和兩個(gè)側(cè)壁組成，上壁、下壁和兩個(gè)側(cè)壁構(gòu)成一個(gè)矩形通道，矩形通道的兩端分別為進(jìn)氣口和出氣口，在下壁上沿著進(jìn)氣口和出氣口的方向設(shè)置有若干平行的隔板，下壁靠近進(jìn)氣口端保留一塊平坦區(qū)域?yàn)槿紵齾^(qū)，隔板與隔板之間，隔板與側(cè)壁之間構(gòu)成傳熱通道。工作時(shí)，燃料和氧化劑經(jīng)充分預(yù)混后，由進(jìn)氣口端通入燃燒器內(nèi)部，在沒(méi)有設(shè)置隔板的燃燒區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒，生成的燃燒產(chǎn)物則被分配至各個(gè)傳熱通道內(nèi)，最后經(jīng)燃燒器另一端的出氣口排出。

隔板與隔板之間，隔板與側(cè)壁之間的距離相等。

燃燒器外壁和隔板為316不銹鋼材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

同無(wú)隔板的直通道燃燒器相比，隔板形成的各個(gè)微型通道具有更小的當(dāng)量直徑，加之流通截面變小造成的通道內(nèi)平均流速的適當(dāng)增加，均可起到提高通道內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)的作用，從而使得更多高溫尾氣的熱量能被燃燒器內(nèi)壁和擋板所吸收；各個(gè)隔板的前端，實(shí)際上還充當(dāng)了“鈍體”的角色，混合氣碰到它們后，流動(dòng)軌跡必然會(huì)受到影響，大部分氣體將經(jīng)混合和分配后進(jìn)入各個(gè)通道，而部分氣體甚至將被擋回燃燒區(qū)，這無(wú)疑增加了混合氣體在燃燒器內(nèi)的駐留時(shí)間，從而可使得微尺度燃燒過(guò)程的完全程度和燃燒器的工作效率得到一定程度的提高。在這兩方面的綜合作用下，一方面更多的燃料化學(xué)能得以釋放出來(lái)，而另一方面壁面對(duì)其吸收的能力也得到了提高，這必將帶來(lái)燃燒器外壁面輻射能量“質(zhì)”和“量”飛躍，從而對(duì)微型熱光電系統(tǒng)后續(xù)電能的輸出產(chǎn)生積極的影響作用。

附圖說(shuō)明