關(guān)鍵詞： 燃?xì)庠睿?span lang="EN-US"> 吸油煙機(jī)； 內(nèi)燃灶； 原理驗證樣機(jī)
Structure and Working Principle of Internal Combustion Cooker
Abstract：A new type gas cooker namely internal combustion cooker is proposed by adopting internal combustion technology and integrating structures and principles of conventional gas cooker and range hood．The mixture of oil smoke，water vapour，air and gas is completely burned in combustion chamber where inner pressure is higher than the atmospheric pressure．The flue gas which discharges to outside atmosphere heats the mixture entering the combustion chamber．Theoretically，the internal combustion cooker is characterized by high thermal efficiency，safety and environmental protection，low cost and convenient maintenance．The prototype for verifying the principle of the internal combustion cooker is developed．The test shows that gas is burned normally，and the working principle of the internal combustion cooker is verified．
Key words：gas cooker； range hood； internal combustion cooker；principle verification prototype
燃?xì)庠顟?yīng)用日益普遍，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定臺式灶的熱效率應(yīng)大于55％，嵌入式灶具的熱效率應(yīng)大于50％，上述指標(biāo)限于標(biāo)準(zhǔn)檢測條件，在實際使用條件下熱效率更低，可見，高效節(jié)能方面燃?xì)庠钊沃氐肋h(yuǎn)。就現(xiàn)有燃?xì)庠畹慕Y(jié)構(gòu)原理，熱效率不可能有大幅度的提高，這是因為敞開式燃燒，對流、輻射熱量的利用均有所削弱，受外界氣流的影響較大；冷面直接換熱，對火焰有較強(qiáng)的淬熄作用，容易形成接觸黃焰，燃燒不易完全，C0容易偏高[1]；燃燒區(qū)域具有一定真空度，空氣供給相對燃?xì)獠蛔?，不易組織良好的燃燒過程；燃燒時燃燒強(qiáng)度低，空氣與燃?xì)獾幕旌喜粔虺浞?。而燃?xì)?span lang="EN-US">(天然氣、液化石油氣、甲烷、二甲醚等)作內(nèi)燃機(jī)的燃料燃燒則極為徹底，其主要原因在于燃料與空氣混合非常均勻、燃?xì)馀c空氣的混合氣在高于大氣壓的環(huán)境內(nèi)燃燒、空氣相對燃?xì)獗容^富余[2-8]。如果將內(nèi)燃機(jī)與燃?xì)庠畹墓ぷ髟砣趨R集成，將內(nèi)燃技術(shù)應(yīng)用到燃?xì)庠钪?，形成一種具有新型燃燒原理的內(nèi)燃灶，應(yīng)該具有較高的熱效率。
1 內(nèi)燃灶結(jié)構(gòu)、工作原理與特點
筆者提出的內(nèi)燃灶的結(jié)構(gòu)和工作原理見圖l。工作時空氣連同烹飪產(chǎn)生的油煙、水蒸氣，通過風(fēng)機(jī)壓送到封閉的爐腔內(nèi)，與燃?xì)庠诟哂诖髿鈮旱臈l件下燃燒，加熱爐板，爐板可直接加熱食物或其他烹飪炊具；高溫廢氣在排出的過程中加熱進(jìn)氣管內(nèi)的氣體，減少廢氣余熱的浪費(fèi)，提高熱效率[9]。
具體工作過程如下：轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕，打開燃?xì)忾y、風(fēng)機(jī)和點火器，燃?xì)鈴娜細(xì)饨涌谶M(jìn)入與爐腔相連的進(jìn)氣管處；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動，將油煙、水蒸氣及空氣從集氣器吸入，與燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入爐腔，遇到點火器產(chǎn)生的電火花開始燃燒；加熱爐板，爐板再加熱其上的食物或炊具。爐腔內(nèi)的壓力為風(fēng)機(jī)壓力，通常在300Pa以上。高溫廢氣經(jīng)排氣閥從排氣管排出室外，在排出的過程中加熱進(jìn)氣管內(nèi)的氣體，提高進(jìn)氣的溫度，減少余熱浪費(fèi)。爐體為雙層中空結(jié)構(gòu)。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由電控器根據(jù)燃?xì)忾_關(guān)的開度調(diào)控。電源為220 V交流電，電流小于l A。
與傳統(tǒng)的燃?xì)庠詈臀蜔煓C(jī)組合裝置相比，內(nèi)燃灶的主要特點如下：
①燃?xì)庠诟哂诖髿鈮旱目臻g內(nèi)燃燒，不像傳統(tǒng)的燃?xì)庠罾脽釤煔馍仙纬傻恼婵斩任攵慰諝饣旌先紵Ｒ虼搜鯕獬渥?、燃燒溫度高，燃?xì)馊紵浞帧?span lang="EN-US">
②爐壁為雙層中空結(jié)構(gòu)，幾乎避免了所有的熱對流、傳導(dǎo)和輻射損失，熱量只有從爐板傳出加熱食物或炊具。
③高溫廢氣攜帶較多熱量排出過程中，加熱將要進(jìn)入爐腔的氣體，進(jìn)一步提高了熱效率。
④空氣、烹飪產(chǎn)生的油煙和水蒸氣等被吸人爐腔同燃?xì)饣旌先紵?，燃燒后的廢氣全部排到室外，最大限度地減少了室內(nèi)外環(huán)境污染。如果將來引入廢氣再循環(huán)、催化轉(zhuǎn)化等技術(shù)，必然會進(jìn)一步降低有毒氣體和溫室氣體(C0、N0x、CH4等)的排放。
⑤安全性好，不存在烹飪過程中沸鍋熄火現(xiàn)象。
⑥將傳統(tǒng)的燃?xì)庠詈臀蜔煓C(jī)有機(jī)地融為一體(吸油煙機(jī)成為內(nèi)燃灶的一個零部件，即集氣器；吸油煙機(jī)的風(fēng)機(jī)成為內(nèi)燃灶的增壓部件)，形成一種具有嶄新工作原理的燃?xì)庠睿?jié)約了空間、成本，安裝維護(hù)方便。
⑦適用面廣，幾乎能以任何燃?xì)鉃槿剂?span lang="EN-US">(如液化石油氣、天然氣、人工煤氣及沼氣等)，如果增加燃料噴射裝置，可以推廣到液體或固體燃料(如燃油、酒精、二甲醚、煤粉等)。沼氣一般都惡臭，而農(nóng)村應(yīng)用又較多，內(nèi)燃灶在室內(nèi)應(yīng)用無疑最為合適，這就為拓展生物質(zhì)能源的利用提供了條件。
⑧風(fēng)機(jī)安裝在剛性較好的爐體上，振動較弱，風(fēng)機(jī)在內(nèi)部轉(zhuǎn)動，噪聲極小，而目前傳統(tǒng)吸油煙機(jī)的噪聲為74 d8左右(天長日久，達(dá)80 dB以上)。
⑨雙層爐體的內(nèi)腔可用于供暖供水的加熱，在農(nóng)村尤其適合。
⑩依托的燃?xì)庠?、吸油煙機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等技術(shù)成熟，使用量大，利潤率高。
2 原理驗證樣機(jī)研制與試驗
內(nèi)燃灶能否穩(wěn)定工作，其工作原理是否可行，成為首先要確認(rèn)的問題，為此研制了原理驗證樣機(jī)(見圖2)。樣機(jī)是借用某型燃?xì)庠罡闹贫桑瑳]有考慮排氣換熱功能及其結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣通過外設(shè)風(fēng)機(jī)往爐腔鼓氣實現(xiàn)。
試驗時先打開風(fēng)機(jī)往爐腔鼓氣，然后轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕，從排氣閥的出口可見柔和純正的藍(lán)色火焰，燃?xì)馊紵容^正常?？梢妰?nèi)燃灶的工作原理是可行的，但還需要進(jìn)一步理論計算分析并研制性能樣機(jī)進(jìn)行全面的性能試驗研究。
3結(jié)論
①應(yīng)用內(nèi)燃技術(shù)，集成傳統(tǒng)燃?xì)庠罴拔蜔煓C(jī)的結(jié)構(gòu)原理和功能，提出了一種新型的燃?xì)?/span>灶——內(nèi)燃灶，理論上具有熱效率高、安全環(huán)保、成本低、維修方便的特點。
②研制了內(nèi)燃灶原理驗證樣機(jī)，通過試驗，燃?xì)馊紵容^正常，內(nèi)燃灶工作原理是可行的。
③需要進(jìn)一步研制性能樣機(jī)進(jìn)行全面性能試驗研究。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張?。?xì)庠罹?span lang="EN-US">C0含量測試與計算方法的探討[J]．煤氣與熱力，2008，28(3)：B31-B34．
[2] 陳津蕊，王啟，趙白軍，等．家用二甲醚灶具額定壓力的確定[J]．煤氣與熱力，2011，31(7)：B28-B30．
[3] 張?。迦敕ㄓ嬎闳?xì)庠罹邿嵝实姆椒?span lang="EN-US">[J]．煤氣與熱力，2008，28(4)：B32-B35．
[4] 曾旭杰．燃?xì)庠罹吖?jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢[J]．現(xiàn)代家電，2011(14)：41-42．
[5] 羅同杰，楊小紅，廖菁．研究探討提高大氣式家用燃?xì)庠罹邿嵝实姆椒?span lang="EN-US">[J]．能源研究與管理，2010(2)：69-71．
[6] 王志國．家用燃?xì)庠罹呓Y(jié)構(gòu)及性能剖析[J]．科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，20(32)：219-222．
[7] 于文才．燃?xì)獍l(fā)展新階段居民用氣負(fù)荷的確定[J]．上海煤氣，2012(2)：39-40．
[8] 舒志新．燃?xì)庠罹邿嵝史治黾疤嵘?span lang="EN-US">[J]．家用燃?xì)饩撸?span lang="EN-US">2012(1)：31-32、35．
[9] 張洪信，張鐵柱，張紀(jì)鵬．油煙機(jī)與燃?xì)庠罴墒絻?nèi)燃灶具：中國，Zl200710016128．<?xml:namespace prefix = "st1" />
本文作者：李偉婕 張洪信 洪吉超 舒培 孫文革
作者單位：青島供電公司 青島大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院
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