[發明專利]一種內置十字隔板式微型燃燒器

有效

• 申請號: 201510525405.1
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105066127B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 唐愛坤;婁劉生;許藝鳴;鄧江;潘劍鋒;潘振華
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種內置十字隔板式微型燃燒器，屬于能源燃燒利用領域。

背景技術

近年來，隨著MEMS技術的快速發展，其能源供給部分已成為研究的熱點。微動力系統具有能量密度高、體積小、重量輕以及工作壽命長等優點，因而能成為包括電腦在內的多種個人電子設備提供便攜式能源。微型熱光電系統（Micro-thermophotovoltaic System，簡稱MTPV System）便是其中的一種，該系統通過光電池將高溫燃燒器表面的輻射能直接轉換成電能，其結構較為簡單、沒有運動部件，是一種典型的微型動力裝置。

微型燃燒器作為微型熱光電系統的重要組成部分之一，其設計決定了內部穩定的燃燒過程和較高的壁面溫度能否實現。因此，對其結構的優化設計具有重要的作用。目前，傳統的微型燃燒器大體上主要有兩種形式，即圓柱式和平板式。相比于圓柱式，平板式微型燃燒器由于加工方便和便于模塊化安裝更受研究人員的青睞。為此對平板式微型燃燒器的結構進行了優化改進，常見的有申請號為200910031281.6的一種帶有預熱通道的微平行板燃燒器和申請號為201310014796.1的一種多孔介質回熱型微尺度燃燒器等。盡管這類燃燒器較好解決了燃料駐留時間短的問題，并且提高了壁面溫度。但是也存在著一些缺陷，即壁面與混合氣之間的對流換熱還不夠強，燃燒器結構較為復雜。

因此，一款設計合理、結構相對簡單的燃燒器，不但確保壁面與混合氣之間具有較強的對流換熱，以獲得較高的壁面溫度，同時又能使燃燒穩定，以保證壁面溫度的均勻性，從而使微型熱光電系統具有良好的輸出性能。

發明內容

本發明根據微尺度燃燒的特點以及微型熱光電系統的工作要求，提出了一種可實現高效穩定燃燒且壁面溫度均勻的內置十字導熱隔板的微型燃燒器。

本發明的基本結構和工作原理如附圖1所示：所設計的燃燒器主要由兩部分組裝而成，即直通道平板式微型燃燒器外壁和十字導熱隔板。

本發明所述內置十字隔板式微型燃燒器，其特征在于：所述燃燒器包括燃燒器外壁、十字導熱隔板、進氣口和出氣口，所述燃燒器外壁分為上下兩壁和左右兩壁；

所述燃燒器兩端分別設有進氣口和出氣口；

所述燃燒器內部設有十字導熱隔板，所述十字導熱隔板橫向隔板與縱向隔板互相垂直；

所述十字導熱隔板靠出氣口一端設置，十字導熱隔板的橫向隔板和縱向隔板分別與燃燒器外壁之間為可拆卸連接；

所述十字導熱隔板橫向隔板與縱向隔板長度相同；

所述十字導熱隔板的橫向隔板長度短于燃燒器長度；

所述燃燒器外壁內側沿長度方向設有矩形凹槽；

所述十字導熱隔板與燃燒器外壁之間通過矩形凹槽卡入式連接；

所述十字導熱隔板的橫向隔板與縱向隔板長度與燃燒器長度優選比例為4:5；

所述十字導熱隔板與燃燒器外壁為實心體；

所述燃燒器外壁和十字導熱隔板之間形成四個大小一致的矩形通道；

所述燃燒器外壁以及十字導熱隔板的材質均為銅鎢合金（CuW80）。

整個燃燒器外觀呈長方體結構，十字導熱隔板使燃燒器部分空間分成對稱分布的四個區域。工作時，經混合器充分混合的燃料和氧化劑的混合氣通過燃燒器的進口進入其內部空間，混合氣一邊燃燒，一邊經過十字隔板分成四股氣流，最后廢氣由出口排至裝置外。

本發明的技術優點在于：

（1）十字導熱隔板的設置增大了來流氣體的擾流程度，一定程度上延長了滯留時間；

（2）隔板區域由于通道變窄，提高了內壁面與混合氣的對流換熱強度；

（3）高溫氣流沿十字隔板均分成四股，使得壁面溫度分布更加均勻；

（4）本發明所述的燃燒器外壁和十字導熱隔板均采用實心體，實心體金屬材料導熱能力較強，受熱均勻，若是空心材料，空心部分會存有氣體，氣體的導熱系數較小，無法達到預期效果；

（5）本發明選用的銅鎢合金材料耐高溫，導熱系數較高，能達到200W/(m·K)以上，為本發明所述的微型燃燒器提供了更多的優勢性能。

在以上幾方面的綜合作用下，相對于傳統的燃燒器，采用該燃燒器后，一方面預混合氣的擾流程度增強，燃燒效率得到提高；另一方面，高溫氣體被均分成四股，壁面溫度分布更加均勻。總體來講，該燃燒器能為整個系統提供更多的輻射能。

附圖說明

圖1為內置十字隔板的微型燃燒器結構示意圖；

其中，1. 燃燒器外壁，2. 十字導熱隔板，3. 進氣口，4. 出氣口。