家用燃氣灶結(jié)構(gòu)和性能分析

1、家用燃氣灶結(jié)構(gòu)和性能分析一、家用燃氣灶的種類與型號1 .種類根據(jù)燃氣灶使用氣源可分為液化石油氣灶、天然氣灶和人工煤氣灶等；按灶面材質(zhì)可分為不銹鋼灶、搪瓷灶、烤漆灶和鋼化玻璃灶等；按燃燒器數(shù)目可分為單眼灶、雙眼灶、三眼 灶和多眼灶等；按燃燒器引入一次空氣位置可分為上進風灶和下進風灶；按燃燒方式可分為大氣式燃氣灶和完全預(yù)混式燃氣灶；按安裝方式可分為嵌入式灶和臺式灶。2 .標識表1家用燃氣灶技術(shù)參數(shù)指標標識旺氣牌嵌入式旋火型燃氣灶型號JZ20Y2-2燃氣壓力3800Pa氣源液化石油氣執(zhí)行標準GB16410-1996熱流量左：3.5kW右：3.5kW出廠日期2003.10.26岀廠編號20036966

2、1杭州旺氣電器灶具有限公司每臺燃氣灶的側(cè)面或正面應(yīng)有燃氣灶標識（又稱銘牌），包括技術(shù)指標、警示性說明、操作標志等內(nèi)容。下面舉例解釋（見表1）。燃氣灶技術(shù)參數(shù)標識包括了灶具的品牌：旺氣牌；安裝方式：嵌入式；燃燒器類別：旋火型；灶具能源：燃氣；型號：JZ20Y2-2（其中J2是家用燃氣灶的漢語拼音縮寫，20Y指當?shù)匾夯瘹獾臍庠闯煞?，后?是指燃燒器的數(shù)目兩 個，杠后2是指灶具的改型序號）；燃氣壓力：2800Pa（指使用氣源的額定壓力值）；氣源:液化石油氣（指灶具適用氣源種類）；執(zhí)行標準：GB16410-1996（家用燃氣灶的國家標準代號）;熱流量（指單個燃燒器額定每小時燃燒消耗的燃氣熱量）；左：3

3、 . 5kW（指左燃燒器的熱流量值）；還標出了出廠日期、編號、廠名。在灶具的明顯位置印制警示性說明，在操作 旋鈕上方印制調(diào)整操作方向的標志。這些是國家標準對產(chǎn)品銘牌的要求。二、家用燃氣灶的結(jié)構(gòu)分析家用燃氣灶是通過燃氣的化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化來烹調(diào)菜肴、加工食品，以滿足家庭需要的燃氣用具。燃氣灶由供氣部分、燃燒部分和輔助部分組成。圖1臺式燃氣灶結(jié)構(gòu)圖1 供氣部分供氣部分包括燃氣管路（含燃氣主管及支管），閥門等。這部分的作用是根據(jù)燃燒器的設(shè) 計流量，供應(yīng)足夠的燃氣量；閥門是控制燃氣灶的開關(guān)，要求閥門開關(guān)靈活，管路及閥門應(yīng)保證嚴密不漏氣。閥門是灶具中的主要部件，以臺式灶為例，閥門由旋塞和閥體兩部分組成，

4、旋塞的錐體上設(shè)有2組通氣孔，第1組氣孔是供給點火裝置的氣源，第2組氣孔是供給燃燒器的氣源。兩組氣孔分別對應(yīng)閥體通向點火裝置和燃燒器的供氣管路。當旋鈕按下到底后，旋塞向左旋轉(zhuǎn)90度，此時第1組氣孔與閥體通向點火裝置的氣孔連通，給點火裝置供氣，第2組氣孔中主氣孔與閥體通向燃燒器的氣孔連通供氣，點火裝置動作點火，點燃燃燒器，此時處于最大供氣量狀態(tài)，火焰散發(fā)的熱量最大。旋鈕松開后，在彈簧作用下旋塞與閥體接通的點火氣 孔斷開，點火結(jié)束。當旋鈕繼續(xù)向左旋轉(zhuǎn)旋塞主氣孔逐漸關(guān)小，火焰也逐漸減小，至90度時主氣孔與閥體通向燃燒器的氣孔斷開，第二組氣孔中火孔與閥體通向燃燒器的氣孔連通， 因火孔供氣量小，火焰減小，

5、處于?；馉顟B(tài)。具備雙環(huán)火的雙通道燃燒器，配備的雙氣路閥門可使灶具在?；馉顟B(tài)時，閥體通向外環(huán)火的氣孔關(guān)閉，只有內(nèi)環(huán)火通氣，節(jié)約了燃氣，方便了使用。臺式灶的供氣部分應(yīng)設(shè)計直管和萬向節(jié)兩種進氣管口結(jié)構(gòu)，以滿足不同位置安裝膠管需要；設(shè)計萬向節(jié)進氣管口時，要考慮拆裝膠管時受力較大和碰撞后易漏氣的情況；T型管內(nèi)徑、閥體內(nèi)管路內(nèi)徑及旋塞氣孔直徑按不同氣源設(shè)計，防止因燃氣量供應(yīng)不足或供應(yīng)燃氣量過大影響燃燒性能。2 .輔助部分輔助部分包括點火裝置、自動控制裝置和其它部件（外殼、支角、湯盤和鍋架等）。下面介紹主要裝置的功能。2 . 1點火裝置。燃氣灶的點火普遍采用電火花點火方法，其點火裝置主要有壓電陶瓷 點火器、

6、脈沖點火器。2.1.1壓電陶瓷點火器的結(jié)構(gòu)緊湊，點火率高，工藝簡單，成本 較低。經(jīng)實驗一只壓電陶瓷元件可連續(xù)打火50 , 000次左右。若每天打火 7次，點火率80 %，則一只壓電陶瓷元件可用15年。壓電陶瓷點火器由壓電陶瓷元件、點火錘、簧、點火針、高壓線、撥插片、點火噴嘴；接地放電端子及旋轉(zhuǎn)開關(guān)組成。其工作過程是：用力按 下旋鈕，使與旋鈕連在一起的撥插片凸出端與點火錘凸端頂住，隨著旋轉(zhuǎn)軸逆時針轉(zhuǎn)動，撥插片帶動點火錘后移和彈簧收縮。當旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，點火燃氣通道被打開，燃氣流向點火噴嘴，與此同時撥插片將點火錘移至極限位置，撥插片與點火錘凸端分開，彈簧復(fù)位，點火錘撞擊壓電陶瓷產(chǎn)生高壓電，可達5 ,

7、 000伏至10 , 000伏。在電極處產(chǎn)生電火花點火，點燃點火器噴出燃氣，點火器射出火焰再點燃主火燃燒器火孑L流出燃氣。2 . 1 . 2脈沖點還包括火器用干電池作電源， 其高壓元件采用晶體管作振蕩元件或采用集成塊作振蕩元件;脈沖開關(guān)、燃燒器火孔、點火針、高壓線、接地放電端子。其工作過程是：按下旋鈕，使與旋鈕連動的脈沖開關(guān)連通，高壓元件通電后，產(chǎn)生高壓放電，由高壓線傳給點火針，產(chǎn)生連續(xù)放電點火，隨著旋鈕轉(zhuǎn)動，主燃燒器噴嘴打開，燃氣從火孔流出被點燃。 壓電陶瓷點火器優(yōu)點是壽命長，無須其它電源，在潮濕高熱場合能正常工作。缺點是一次點火只能出一個火花。脈沖點火器優(yōu)點是點火時連續(xù)出現(xiàn)火花，點火率高，

8、安全可靠。缺點是受潮后容易損壞；須保持清潔、干燥；點火火花變小，須更換電池；長期停用灶具須將電池取出。2. 2 自動控制裝置。包括意外熄火時能自動關(guān)閉氣源的熄火保護裝置和過熱狀態(tài)時能自動關(guān)閉氣源的過熱保護裝置、回火保護裝置等安全裝置。熄火保護裝置的工作原理（見圖2）。使用時，首先按下旋鈕 5（這一按鈕與旋塞閥桿和點火器開關(guān)連在一起），此時隨旋塞閥1的閥桿下移，推動閥芯針在機械裝置的作用下打開電磁閥2，在逆時針旋轉(zhuǎn)90度時,旋塞的主氣孔與閥體的進氣管路接通，通氣氣路通過電磁閥2和旋塞閥1向燃燒器4供氣的同時，點火器6電路被接通，產(chǎn)生高壓放電，點燃燃燒器4，熱電偶3被火焰加熱，產(chǎn)生的熱電勢使電磁閥

9、保持開啟，點火結(jié)束。燃氣灶進人工作狀態(tài)后，手離開旋鈕，使閥桿在彈簧的作用下復(fù)位，點火器電路斷開，高壓放電停止。當發(fā)生意外熄火時，熱電偶逐漸冷卻， 熱電勢消失后，電磁閥自動關(guān)閉。還有一種光電熄火保護裝置是利用集成控制電路和光電探 測裝置來完成熄火保護工作，即操作旋鈕在機械裝置作用下打開電磁閥和旋塞閥點燃火焰 后，利用光電探測裝置收集到的光信號，傳遞給集成控制電路，轉(zhuǎn)變?yōu)橥娦盘?，給電磁閥一個工作電流，使其保持開啟狀態(tài)；，當發(fā)生意外熄火后，光電信號消失，集成控制電路收 不到信號，就會切斷電源，自動關(guān)閉電磁閥?；鼗鸨Ｗo裝置、過熱保護裝置也是利用熱敏元件、集成電路組成控制電路。 出現(xiàn)故障自動關(guān)閉電磁閥

10、。安全保護裝置保證燃氣灶在使用中 出現(xiàn)意外熄火等情況下，能夠自動關(guān)閉燃氣閥門，切斷燃氣氣源，防止發(fā)生事故。1亠施塞閥2- 電磯閥3- 熱電偶4- 撚燒器A腿鈕點*器圖2熄火保護裝置工作原理方框圖3 .燃燒部分燃燒部分指燃燒器，它是燃氣灶的主要部分。家用燃氣灶的燃燒器按照燃燒方式不同，可分為大氣式燃燒器和預(yù)混式燃燒器兩種。3.1大氣式燃燒器是根據(jù)部分預(yù)混燃燒方法設(shè)計的燃燒器，其一次空氣系數(shù)0 Va /1。大氣式燃燒器由頭部及引射器兩部分組成。其工作原理是：燃氣在一定的壓力下， 以一定的流速從噴嘴流出，進入吸氣收縮管，依靠燃氣本身能量的引射作用，吸引周圍空氣進入引射器，這部分空氣也稱為一次空氣。一

11、次空氣和燃氣在引射器內(nèi)混合，然后經(jīng)頭部火孔流出， 進行燃燒。在燃燒中從火焰周圍吸引空氣助燃，這部分空氣稱為二次空氣。3 . 1.1噴嘴是燃燒器的重要組成部分。噴嘴應(yīng)具備兩個性能：a 為燃燒器火焰提供數(shù)量準確的燃氣；b .為引射規(guī)定使用燃氣氣源所需的一次空氣量，應(yīng)使燃氣產(chǎn)生噴射作用， 并在燃氣周圍形成負壓。圖3無側(cè)孔噴嘴圖4側(cè)孔噴嘴圖5花盆噴嘴圖6小噴嘴要按燃燒器對噴嘴性能的要求，根據(jù)氣源、火孔形狀、大小、面積、喉部直徑、吸氣口 的形狀、大小、綜合分析確定噴嘴形狀、有無側(cè)孔及側(cè)孔孔徑。根據(jù)燃氣的燃燒特性曲線可 知，使用液化石油氣容易出現(xiàn)黃焰現(xiàn)象，天然氣容易出現(xiàn)脫火現(xiàn)象， 人工煤氣容易出現(xiàn)回火現(xiàn)象

12、。下面針對燃氣不同特點進行噴嘴設(shè)計分析。側(cè)孔噴嘴（見圖4）。此噴嘴的特點是噴嘴出口孔徑大于噴孔孔徑，降低了擴散段流速，由于噴孔的出口側(cè)壁開圓側(cè)孔六個作為一次空氣吸人口，隨著側(cè)孔增大，弓謝的一次空氣量增加。側(cè)孔孔徑易小于3 . 2mm，保證噴嘴強度，防止扭距過大或震動引起斷裂。 在燃氣噴射時從側(cè)孔吸人部分一次空氣與燃氣混合， 混合氣經(jīng)噴嘴頂端出口孔噴出， 出口孔再次吸入部分一次空氣， 并在引射器內(nèi)得到充分混合。 側(cè)孔噴嘴適于一次空氣量需求較大的液化氣、天然氣下進風燃氣灶。改變側(cè)孔大小和調(diào)節(jié)喉部截面至噴嘴距離可消除脫火、黃焰等非正常燃燒狀況。無側(cè)孔噴嘴（見圖3）。此噴嘴的特點是噴孔設(shè)計在噴嘴頂端，

13、燃氣直接從頂端噴孔噴射，吸入一次空氣，并在引射器內(nèi)進行 充分混合，調(diào)節(jié)喉部截面至噴嘴距離可消除回火等非正常燃燒狀況。無側(cè)孔噴嘴適于一次空氣量需求較小的人工煤氣燃燒器及其它小熱流量的燃燒器。花盆噴嘴（見圖5）。此噴嘴形似花盆，稱為花盆噴嘴。這種噴嘴特點是出口直徑大于噴孔直徑，側(cè)面均勻設(shè)計條形側(cè)孔數(shù)個，降低了擴散段的氣體流速，使一次空氣從噴嘴側(cè)孔和噴嘴出口孔吸入，適于需求一次空氣量較小的人工煤氣上進風燃氣灶，減小噴嘴高度和深入引射器的深度，可增加吸入一次空氣量，將噴嘴用在天然氣上進風燃氣灶。此噴嘴通過調(diào)整與引射器喉部距離可消除回火、脫火等非正常燃燒工況。小噴嘴 （見圖6）。這種噴嘴頂端設(shè)噴孔，噴射

14、燃氣，可引射較大量 的一次空氣，適于天然氣、液化氣上進風燃氣灶。 此噴嘴通過調(diào)整與引射器距離可消除脫火、 黃焰等非正常燃燒工況。新產(chǎn)品在設(shè)計定型試驗中，當燃燒工況出現(xiàn)問題時，通過以下步驟依次試驗解決：調(diào)整 噴孔截面與引射器喉部距離T改變噴嘴設(shè)計T改進燃燒器火孔、火蓋T更改引射器喉部設(shè) 計。使用時通過風量調(diào)節(jié)器（風門）控制引風量大小。當火焰出現(xiàn)脫火、回火時將風門開度減 小，使一次空氣量減小；當燃燒器出現(xiàn)黃焰， 火焰發(fā)紅，且產(chǎn)生軟弱無力的長火焰時將風門的開度增大。火焰呈較短而有力的蘭色火焰時燃燒效果最好。一次空氣吸人口設(shè)在吸氣收縮管上，其開口面積的大小按照設(shè)計熱流量、氣源參數(shù)計算。吸人口處風速不超

15、過 1.5m /s。3 .1.2引射器喉部截面到噴嘴噴孔截面應(yīng)有一定距離L,位置不正確，將影響一次空氣吸入量。當喉部直徑大于噴嘴外徑時，一般取L=（1 . 01 . 5）倍的喉部直徑。安裝噴嘴時，噴嘴中心線與混合管中心線應(yīng)一致，偏移或有交角會影響一次空氣量和二種氣體的混合效果。3 . 1 . 3火孔也稱為燃燒孔，其形狀或大小變化對燃燒效果影響很大。常用的有（1）圓火孔，常用鉆頭直接鉆出，加工方便。為防止贓物堵塞，一般火孔應(yīng)大于直徑2mm。（2）方火孔（矩形或梯形孔）加工有鑄造或機械兩種方法，要求制造工藝高，適于可拆卸（火蓋）燃燒器頭部，且與二次空氣火孔接觸面較圓火孔大，適于二次空氣量需要較多的

16、場合。（3）條形火孔即縫隙火孔，一般寬度小于2mm，長度在（630）mm 之間，在火蓋上排列 13排，火孔交叉布置，且沿水平方向呈一夾角。適于熱流量大，加熱面小的場合。條形火孔 相當于多個方火孔相連，二次空氣的接觸較差，容易造成不完全燃燒，出現(xiàn)黃焰和CO過高 等情況。如果設(shè)計合理，加工組裝達到技術(shù)要求，這種條形火孔可以提高火孔熱強度和熱效 率。3 . 2完全預(yù)混式燃燒器燃氣燃燒所需要的空氣全部依靠燃氣的能量從一次空氣吸氣口 吸入，并進行預(yù)混，過?？諝庀禂?shù)a =1 . 031 . 06。常見的是紅外線輻射燃燒器（以下簡稱紅外燃燒器），是一種低壓引射式完全預(yù)混式燃燒器。當從引射器吸氣口吸人足夠量空

17、氣，且與燃氣進行充分混合后，在燃燒時不需要二次空氣， 燃燒充分迅速，火孔外表面基本無火焰或火焰很短，所以又稱紅外輻射燃燒器為無焰燃燒器。燃燒器分為引射器和頭部兩部分。引射器基本與大氣式相同。頭部火蓋有多種形式， 家用灶常用的是金屬網(wǎng)或多孔陶瓷板。噴嘴噴出燃氣的同時，在吸氣收縮管周圍形成負壓，引射空氣，經(jīng)引射器混合后，混合氣從頭部金屬網(wǎng)或陶瓷板逸出火孔。喉部截面積要根據(jù)預(yù)混式燃燒對空氣量的需求設(shè)計，靠風門調(diào)節(jié)空氣量，當火孔無明顯火焰， 且火蓋外表面燃燒狀態(tài)呈橘紅色時最佳，此時形成紅外線輻射體，不同火孔直徑數(shù)據(jù)見表2。表2紅外燃燒器不同氣源火孔直徑數(shù)據(jù)氣源人工煤氣天然氣液化氣火孔(mm)0.85 0.901.2 1.51.1 1.21由于火孔總面積大，燃燒器內(nèi)壓降低，引射了大量的一次空氣，點火初期，火焰在陶瓷 板火蓋的表面燃燒， 隨著陶瓷板表面溫度的不斷上升，火焰逐漸穩(wěn)定，燃燒反應(yīng)達火孔內(nèi)數(shù)毫米處。這個反應(yīng)層受到表面加熱和燃氣空氣混合