鼓风预混式中餐炒菜灶的设计与实验研究

发布时间：2020-07-30 12:38

【摘要】：中国大量的燃煤消耗使得雾霾等环境问题日益严重,随着国家对环保工作的重视以及“煤改气”工程的大力推广,天然气行业得到了大力发展。在国家对天然气普遍应用前景下,燃气灶具也将迎来新的发展。中餐炒菜灶作为食堂、宾馆等后勤厨房的主要烹调设备,其数量也在不断增加。目前市场上中餐燃气炒菜灶大多数以大气式或鼓风扩散式燃烧器为主,其热效率低,仅有20%左右,且燃烧不完全,容易造成厨房环境污染。节能高效、低碳环保型燃气燃烧器已成为未来燃气灶具发展的新要求。本文首先介绍了燃气燃烧以及燃气和空气射流混合的基本理论,并设计了一种新型鼓风部分预混式燃烧器,该新型鼓风部分预混式燃烧器一、二次风管采用同心圆的布置形式,实现其风量全部由风机供给,避免外部气流对燃烧工况的干扰,使燃烧更加完全。其次,本文基于热量守恒,对中餐燃气炒菜灶的各部分传热过程进行了理论研究,建立了中餐燃气炒菜灶稳态传热模型,对于设计中餐燃气炒菜灶具有很重要指导意义。然后,本文通过实验研究,检验鼓风部分预混式燃烧器的热负荷、热效率是否符合设计要求以及污染物排放是否达到标准,并验证了中餐燃气炒菜灶稳态传热模型的适用性。实验结果表明:由于燃气性质的不同以及燃烧器结构的影响,该新型鼓风部分预混式燃气燃烧器在灶前压力为1500Pa~2800Pa范围内时,其实测折算热负荷均小于理论计算热负荷,其偏差系数在1.08~1.1之间;在额定压力下,该燃烧器热效率达到40.08%,达到国家规定二级能效标准,且CO、NOx的排放量达到排放标准;对于中餐燃气炒菜灶稳态传热模型,炉膛壁面以及烟气的温度测量值均大于理论计算值,但两处温度值相对误差均小于10%,这说明了该稳态传热模型具有较高的准确性。最后通过对中餐燃气炒菜灶的各部分热量进行分析可知,烟气排放带走的热量损失最多,达到总热损失的81.86%。应用传热模型对中餐燃气炒菜灶热效率进行优化计算可知,空气温度每升高100℃,可提高热效率2.4%,相当于节约燃气量5%,利用烟气余热将空气预热到300℃,其理论热效率可达到46.02%;将燃烧器过剩空气系数由1.9降到1.5,可将热效率提升18.81%;将炉膛底面直径设置在50 mm~90 mm时,中餐燃气灶可获得较高的热效率,达到39.37%~40.31%。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU996.75
【图文】：

中国天然气,消费量

景和意义为最大的发展中国家，煤炭仍然是其能源消耗结构的主体造成了酸雨、雾霾[3-4]等严峻的环境形势，使用清洁能源替着“西气东输”工程以及人们对环境污染和节能减排日益重视越多，《“十三五”节能减排工作方案》[5]中提出推动能源结管网向农村延伸，鼓励天然气等清洁能源替代燃煤使用，淘汰采暖锅炉，食堂大灶等燃煤设施，新增煤改气工程用气使用比重要提高到 10%左右。图 1.1 是 2006~ 2016 年中《BP 世界能源统计年鉴》[6]），且据《BP 2030 世界能源展消费仍将以年均 7.6%的速度迅速增长。相对于天然气产量仍需要大量进口天然气来满足其生产、生活需要。面对日、化石能源短时期无法快速再生且全球能源供应紧张等问效率将具有很重要的战略意义。

射流,气流,自由射流,密度

图 2.2 相交气流中的射流Fig 2.2 The jet in the itersecting airflow流中，当 =90℃时，自由射流的相对穿透深度 hj/d 可2 2211 10.312 0.132=jh vqd v = 22 22121 1=vqv 体动力学参数；流（一般为空气）的密度，kg/m3；流（一般为燃气）的密度，kg/m3；通常取值为 2.2。得知，射流在离喷嘴距离 hj处的直径 Dj与 hj的比值是jD

流质量,正系数,硕士学位论文,质量流率

重庆大学硕士学位论文2 21 1jShh K vd v = 1 1 2 21 1hV VV += 0.02142 5 1.6429fSSKd = + 数，可以通过图 2.3 查得，也可以通过公式（2-32）[43]进正系数，混合气流质量流率与主气流质量流率之比；邻两个射流喷口的间距；主气流、射流的体积流量，m3/s。

【参考文献】