[發(fā)明專利]一種耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010000232.2
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111059529A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金英愛;邢耀宏;田叢;全鳴玉;馬純強;蔣志鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: F23D1/00
• 分類號: F23D1/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 許小東

1.一種耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，包括：

第一殼體；

多個導流板，其沿所述第一殼體一端的外表面均布設(shè)置；

第一通道，其同軸開設(shè)在所述第一殼體內(nèi)部，所述第一通道的一端為圓柱形結(jié)構(gòu)，另一端為半徑逐漸減小的圓臺形結(jié)構(gòu)；

第二殼體，其同軸套設(shè)在所述第一殼體外部；

第二通道，其同軸設(shè)置在所述第一殼體和所述第二殼體之間；

進水機構(gòu)，其設(shè)置在所述第二殼體外部；

出水機構(gòu)，其設(shè)置在所述進水機構(gòu)和所述第二殼體之間，并與所述進水機構(gòu)相連通；

其中，所述第一殼體、所述第二殼體，所述進水機構(gòu)和所述出水機構(gòu)的結(jié)構(gòu)均為一端為圓柱形結(jié)構(gòu)，另一端為半球形結(jié)構(gòu)，所述第一殼體、所述第二殼體的另一端的端面具有開口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，所述進水機構(gòu)包括：

進水通道，其開設(shè)在所述進水機構(gòu)的一端；

第一盤旋水道，其沿所述進水機構(gòu)的另一端盤旋設(shè)置，并且所述第一盤旋水道的一端與所述進水通道相連通；

所述出水機構(gòu)包括：

出水通道，其開設(shè)在進水機構(gòu)的一端；

第二盤旋水道，其沿所述出水機構(gòu)的另一端盤旋設(shè)置，并且所述第二盤旋水道的一端與所述出水通道連通，另一端與所述第一盤旋水道的另一端相連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，所述第一盤旋水道與所述第二盤旋水道結(jié)構(gòu)相同，并包括至少四段盤旋通道。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，每段盤旋通道還包括：

相互連通的第一層水道、第二層水道和第三層水道，所述第一層水道、所述第二層水道以及所述第三層水道的截面均為方形結(jié)構(gòu)，并且等間距排布，所述第一層水道的截面面積大于所述第二層水道和所述第三層水道。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，所述進水通道與所述第一盤旋水道一端通過聯(lián)通水道進行連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，所述第一通道的圓臺形結(jié)的一端半徑為50mm，另一端半徑為20mm逐漸減小。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，所述導流板的數(shù)量為八個，并且所述導流板的圓心角為20°。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，所述導流板之間沿所述第一殼體一端的外表面等間距排布。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，其特征在于，還包括：噴嘴殼體，其包括圓柱形結(jié)構(gòu)和半球形結(jié)構(gòu)，所述半球形結(jié)構(gòu)的一端設(shè)置有端面開口。

10.一種耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴的控制方法，使用權(quán)利要求1-9任意一項所述的耳帽式抗高溫預混燃燒噴嘴，通過控制冷卻水與噴嘴外殼溫差控制噴嘴殼體外表面的最終熱量，進而控制噴嘴殼體外表面的溫度；

所述噴嘴殼體外表面的最終熱量的經(jīng)驗公式為：

Φ_l＝Φ_k-∑Φ_di；

式中，Φ_k為噴嘴殼體吸收熱量，單位為W，Φ_di為第i次對流換熱的換熱量，單位為W；

噴嘴殼體有效吸收熱量的經(jīng)驗公式為：

式中，α_k為殼體輻射吸收率，ε₀為爐膛火焰黑度，σ₀為黑體輻射常數(shù)，T₀為火焰平均熱力學溫度，單位為K，ε_k為殼體黑度，T_k是殼體平均熱力學溫度，單位為K，R為半球形結(jié)構(gòu)的半徑，單位為m，H為伸出圓柱段長度，單位為m，h為球冠的高度，單位為m，r₁為球冠的底半徑，單位為m，r₂為端面開口的半徑，單位為m，ψ為熱有效系數(shù)；

對流換熱的換熱量經(jīng)驗計算公式為：

式中，C_k為修正系數(shù)，η_f分別為流體平均溫度時流體的動力粘度，單位為Pa·s，η_w為流體壁面溫度時流體的動力粘度，單位為Pa·s，Re為雷諾數(shù)，Pr為普朗特數(shù)，A_c為管槽截面積，單位為m²，Δt_k為冷卻水與噴嘴外殼溫差，單位為℃，A_d為對流換熱面積，單位為m²，λ為流體的導熱系數(shù)，單位為W/(m·k)，p為濕周，單位為m。