全预混中餐灶引射器设计及性能分析文献综述
2020-06-11 20:57:26
文 献 综 述
1、背景
能源是人类生存和社会发展的基础,化石燃料是目前最主要的能源来源。而随着人类对其不断地开采与利用,人类当今已面临着能源枯竭、环境污染等危机。因此节能减排已成为全世界的发展目标。
随着世界文化的交流与发展,中国的饮食文化在世界范围内颇受欢迎,而中餐的烹饪离不开燃气灶。燃气灶主要分为民用灶和商用灶。民用灶主要采用的燃烧方式为大气式燃烧,而商用灶的燃烧方式主要为鼓风式燃烧和大气式燃烧。商用灶具有火力集中、火力调节方便、耐用性要求高等要求[1]。但大气式燃烧在实际使用过程中存在着热效率不高、燃烧不完全产生大量的有害气体等问题[2]。近年来鼓风式燃烧在燃气灶中也得到了应用,但存在着运行噪声大、稳定性不佳、空燃比控制精度差等缺点。
非全预混燃烧是造成热效率低和排放CO、NOX有害气体的主要原因。在大气式燃烧中,引射器是器必不可少的构件,而现在大部分大气式引射器的空燃比系数在0.45-0.75之间[3],不能达到全预混燃烧的要求。鼓风式燃烧分为鼓风扩散式和鼓风预混式燃烧。鼓风扩散式也属于非全预混燃烧,鼓风预混式虽能达到全预混,但需要风机强制鼓风,具有噪音大的缺点。因此为了节约能源、保护环境必须对燃气灶进行改造创新。而创新的突破点主要为:预混结构的创新(以引射器为主)和燃烧结构的创新[4]。
2、引射器的状况
2.1引射器的结构及工作原理
在大气式中餐灶中,引射器是一个必不可少的构件。引射器的结构简单,主要由工作喷嘴、接受室、混合室、扩散器四个部分组成。工作喷嘴一般为渐缩形或者缩放形喷管,其作用是把工作流体的一部分静压转换为动能;接受室和混合室为两种流体的引射和混合提供充足的空间;扩散器为渐扩形,混合流体经过扩散器后达到所需的压力和流速。
引射器的主要工作机理是,由于射流具有紊动扩散作用,因此可以使压力不同的两股流体进行相互掺混,由此发生能量交换,在此工作过程中不需要外在直接施加机械能 [5]。工作流体在通过减缩喷嘴(工作喷嘴)时,由质量守恒方程可知,截面积减小,流体的速度增大,压力降低[6],工作流体将势能或者热能转换为动能。由于压力差和流体的黏性作用,工作流体在喷嘴出口即接受室吸引压力较低的被引射流体,在此过程中工作流体的一部分动能传递给引射流体,两种流体进行混合和能量交换;混合流体沿着混合管流动,速度逐渐趋于均匀直至两种流体混合均匀;再进入扩压段(扩散器),扩压段为渐扩管,截面积逐渐增大,流体的流速减小而压力升高,使其达到引射器出口所需的压力与流速。