摘　要：介紹新型中餐液化石油氣炒菜灶的結(jié)構(gòu)。采用實(shí)驗(yàn)方法，比較新型與傳統(tǒng)中餐夜化石油氣炒菜灶的熱效率、液化石油氣耗量、煙氣中一氧化碳體積分?jǐn)?shù)。

關(guān)鍵詞：中餐液化石油氣炒菜灶；  預(yù)混式燃燒器；  熱效率

Design and Performance Test of New-type LPG Chinese Cooking Range

Abstract：The structure of the new-type LPG Chinese cooking range is introduced．The thermal efficiency，LPG consumption and CO volume fraction in the flue gas of the new-type and conventional LPG Chinese cooking ranges are compared by using experimental methods．

Keywords：LPG Chinese cooking range；premix burner；thermal efficiency

近年來(lái)，隨著城市化的步伐逐步加快，天然氣的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大。但瓶裝液化石油氣在餐飲行業(yè)的用量仍較大，特別是在小型城鎮(zhèn)。因此，提高中餐液化石油氣炒菜灶(以下簡(jiǎn)稱炒菜灶)的熱效率及環(huán)保性，有著重要意義。為了提高炒菜灶的熱效率，許多學(xué)者對(duì)炒菜灶性能的提升進(jìn)行了深入研究^[1-3]，涉及炒菜灶的燃燒方式、爐膛改造等內(nèi)容。一些生產(chǎn)廠家采用了預(yù)混式燃燒等技術(shù)，但煙氣余熱回收、排放指標(biāo)仍不理想。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，本文介紹一種高效節(jié)能環(huán)保的新型炒菜灶的結(jié)構(gòu)，并對(duì)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

1　新型炒菜灶結(jié)構(gòu)

新型炒菜灶的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，火焰燃燒狀態(tài)見(jiàn)圖2。主要由燃?xì)庖豢諝忸A(yù)混器、灶具本體、燃燒器、扇形多孔聚能陶瓷板、送風(fēng)機(jī)等組成。燃燒器的內(nèi)壁開有能使可燃混合氣旋流噴出的旋流火孔，方向?yàn)檩S向順時(shí)針傾斜15°并且切向傾斜向上15°，孔徑為2.5mm。

新型炒菜灶主要工作原理為：空氣通過(guò)送風(fēng)機(jī)經(jīng)空氣管道進(jìn)入燃?xì)?/span>—空氣預(yù)混器，LPG通過(guò)開設(shè)在預(yù)混器側(cè)壁上的小孔高速噴入與空氣初步混合。LPG與空氣再經(jīng)旋流火孔噴出后進(jìn)一步混合，使得可燃混合氣成一定角度旋流強(qiáng)烈燃燒，使得鍋底與火焰的接觸面積增大。高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)多孔聚能陶瓷板上的環(huán)形孔后排入煙道，陶瓷板積蓄了大量的煙氣余熱，可對(duì)鍋底進(jìn)行二次輻射加熱，實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)煔獾挠酂峄厥绽谩?/span>

2　炒菜灶的熱態(tài)對(duì)比實(shí)驗(yàn)

2.1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康?span lang="EN-US">

為驗(yàn)證新型炒菜灶的性能，將其與傳統(tǒng)炒菜灶進(jìn)行熱態(tài)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)主要對(duì)比炒菜灶的熱效率、節(jié)能效果、排放特性。

2.2　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)氣選用廣東省大學(xué)城內(nèi)LPG售氣公司提供的瓶裝LPG，經(jīng)實(shí)測(cè)主要成分為丙烷、丁烷，含有少量H2S、COS、CS2、硫醇、硫醚、二硫化物、二氧化碳、氮等氣體，實(shí)測(cè)低熱值為92.1MJ／m³。

新型炒菜灶與傳統(tǒng)炒菜灶的爐膛口徑均為600mm，與新型炒菜灶相比，傳統(tǒng)炒菜灶仍采用預(yù)混式燃燒，但燃燒器為中間長(zhǎng)明火孔、外圈直通火孔的結(jié)構(gòu)，且未配置多孔聚能陶瓷板。傳統(tǒng)炒菜灶不能使LPG與空氣充分混合并旋流燃燒，由于沒(méi)有配置多孔聚能陶瓷板，高溫?zé)煔鈴臒煹乐苯优懦觯瑹煔庥酂崂貌焕硐?。新型炒菜灶、傳統(tǒng)炒菜灶均配置相同額定電功率(500W)的送風(fēng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)具備5個(gè)檔位，分別對(duì)應(yīng)不同送風(fēng)量。

新型炒菜灶與傳統(tǒng)炒菜灶的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基本一致。實(shí)驗(yàn)裝置包括LPG鋼瓶、煙氣分析儀、燃?xì)獗壤{(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、電子溫度計(jì)等。煙氣分析儀用于測(cè)量煙氣中CO體積分?jǐn)?shù)，燃?xì)獗壤{(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)控制LPG的流量，流量計(jì)用于計(jì)量LPG累計(jì)流量。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程見(jiàn)圖3。

2.3　實(shí)驗(yàn)工況及熱效率計(jì)算式

實(shí)驗(yàn)設(shè)5種工況，分別對(duì)應(yīng)送風(fēng)機(jī)的5個(gè)檔位(工況l～5的檔位逐漸增大)，每種工況進(jìn)行4次測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果取4次的平均值。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)在1.2附近時(shí)，火焰有力并成淡藍(lán)色。因此通過(guò)調(diào)節(jié)燃?xì)獗壤y，使得每種工況的過(guò)?？諝庀禂?shù)接近1.2。每種工況均將3L水從初始溫度加熱至100℃，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算炒菜灶熱效率。待水溫達(dá)到70℃時(shí)，采用煙氣分析儀測(cè)量煙氣中CO的體積分?jǐn)?shù)，取穩(wěn)定值。

炒菜灶熱效率h的計(jì)算式為：

h＝[mcp(t2-t1)]/QV

式中h——炒菜灶熱效率

m——被加熱水的質(zhì)量，kg

cp——水的比定壓熱容，kJ／(kg·K)，取4.183kJ／(kg·K)

t2——水的終止溫度，℃

t1——水的初始溫度，℃

Q——LPG的低熱值，kJ／m³

V——LPG耗量，m³

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

傳統(tǒng)炒菜灶、新型炒菜灶的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表1、2。由表1、2可知，傳統(tǒng)炒菜灶、新型炒菜灶的LPG耗量、煙氣中CO體積分?jǐn)?shù)均隨送風(fēng)量的增大而增大，耗時(shí)、平均熱效率則呈相反的變化趨勢(shì)。相同工況下，新型炒菜灶的平均熱效率明顯高于傳統(tǒng)炒菜灶，且LPG耗量比較低。

4　綜合分析

在采用預(yù)混式燃燒的基礎(chǔ)上加裝節(jié)能燃燒器、多孔聚能陶瓷板余熱回收裝置等，采用直接燃燒加熱與二次輻射加熱兩種方式加熱鍋底來(lái)提高爐灶熱效率。多孔聚能陶瓷板吸收大量煙氣余熱后溫度保持在800℃以上，使得未燃可燃混合氣產(chǎn)生二次燃燒而燃盡。因此，在熱負(fù)荷相同的條件下，耗氣量比傳統(tǒng)炒菜灶有所降低。

與傳統(tǒng)炒菜灶相比，新型灶燃燒器的設(shè)計(jì)使得LPG與空氣混合更加均勻，不易出現(xiàn)局部氧含量過(guò)低導(dǎo)致高溫缺氧產(chǎn)生CO的情況，燃燒更加完全。由于吸收煙氣余熱的多孔聚能陶瓷板的熱輻射，使得灶體內(nèi)部溫度梯度分布平緩，CO燃燒區(qū)域增大，降低了煙氣中CO的體積分?jǐn)?shù)^[4]。

新型炒菜灶、傳統(tǒng)炒菜灶的熱效率均隨燃?xì)夂牧康脑龃蠖鴾p小，主要是由于隨著負(fù)荷提高產(chǎn)生的煙氣量增大，大量煙氣攜帶更多熱量排入大氣。

5　結(jié)論

①新型炒菜灶采用LPG與空氣兩級(jí)混合技術(shù)，使兩者混合更加均勻。燃燒器的旋流火孔設(shè)計(jì)使可燃混合氣成一定角度旋流強(qiáng)烈燃燒，使得鍋底與火焰的接觸面積增大。

②多孔聚能陶瓷板吸收大量煙氣余熱后溫度保持在800℃以上，對(duì)鍋底進(jìn)行二次輻射加熱，實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)煔獾挠酂峄厥?，并使未燃可燃混合氣產(chǎn)生二次燃燒而燃盡。

③新型炒菜灶的設(shè)計(jì)使LPG與空氣混合更加均勻，不易出現(xiàn)局部氧含量過(guò)低導(dǎo)致高溫缺氧產(chǎn)生CO的情況。多孔聚能陶瓷板的熱輻射使得灶體內(nèi)部溫度梯度分布平緩，CO燃燒區(qū)域增大，降低了煙氣中CO的體積分?jǐn)?shù)。

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本文作者：李瑞宇  劉效洲

作者單位：廣東工業(yè)學(xué)