家用燃?xì)庠罹呋鹧骈L度的試驗(yàn)研究

摘 要

摘要：搭建了家用燃?xì)庠罹呋鹧骈L度試驗(yàn)臺(tái)，在不同的工況下測(cè)量了灶具的火焰長度?；鹧骈L度隨著燃?xì)鈮毫υ黾雍腿細(xì)饬髁吭黾佣黾印Ｈ紵幸淮慰諝饬恳c燃?xì)饬肯嗥ヅ?，一般情況下
摘要：搭建了家用燃?xì)庠罹呋鹧骈L度試驗(yàn)臺(tái)，在不同的工況下測(cè)量了灶具的火焰長度?；鹧骈L度隨著燃?xì)鈮毫υ黾雍腿細(xì)饬髁吭黾佣黾?。燃燒中一次空氣量要與燃?xì)饬肯嗥ヅ?，一般情況下，一次空氣量增加，火焰長度減小。但一次空氣量過大，會(huì)使火焰長度增加，影響燃?xì)馊紵湾伒奈鼰?。一次空氣量過小，會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散燃燒過程延長，火焰長度增加，不利于燃?xì)馊急M。在一次空氣調(diào)節(jié)擋板全關(guān)時(shí)，火焰由預(yù)混燃燒火焰轉(zhuǎn)變?yōu)閿U(kuò)散燃燒火焰，火焰長度陡然增加很多。
關(guān)鍵詞：家用燃?xì)庠罹?；火焰長度；一次空氣量；預(yù)混燃燒火焰
Abstract：A test bed for flame length of domestic gas cooking appliance is constructed，and the flame length of the appliance is measured under different conditions.The flame length increases with increasing gas pressure and flow.The primary air volume needs to be matched with gas flow in combustion，and the flame length shortens with increasing the primary air volume generally.However，when the primary air volume is too large，the flame length increases，which affects the gas combustion and the pot heat absorption.When the primary air volume is too small，the diffusion combustion process is prolonged，and the flame length is increased，which is unfavorable to complete gas combustion.When the primary air damper is closed fully.the flame is changed from partially-aerated combustion flame to diffusion combustion flame，and the flame length is increased abruptly.
Key words：domestic gas cooking appliance；flame length；primary air volume；partially-aerated combustion flame
    家用燃?xì)庠罹叽蠖紴榇髿馐皆罹?，采用部分預(yù)混空氣燃燒方式，預(yù)混的一次空氣量與燃?xì)獾娜紵视休^大關(guān)系[1]。大氣式灶具常因風(fēng)量匹配不好和燃燒時(shí)間不夠影響熱效率，進(jìn)而產(chǎn)生較多的污染氣體，不符合環(huán)保要求[4～5]?；鹧娴拈L度及其變化是判斷燃燒效果的一個(gè)重要、直觀的因素，是可燃物燃燒性能指標(biāo)的關(guān)鍵評(píng)價(jià)參數(shù)之一，可作為可燃物安全性、可靠性的一種檢驗(yàn)方法[6]。因此，家用燃?xì)庠罹叩幕鹧骈L度研究就很有必要。
1 家用燃?xì)庠罹呋鹧骈L度試驗(yàn)
    家用燃?xì)庠罹哌\(yùn)行中用戶主要調(diào)節(jié)一次空氣量和燃?xì)饬?，通過調(diào)節(jié)一次空氣量和燃?xì)饬靠梢缘玫讲煌幕鹧骈L度，以此判斷燃燒情況。
1.1 試驗(yàn)裝置
    為了研究家用燃?xì)庠罹呷紵鹧骈L度變化情況，搭建試驗(yàn)臺(tái)(見圖1)，試驗(yàn)中家用燃?xì)庠罹呷剂喜捎靡夯蜌?。試?yàn)臺(tái)工作流程為：儲(chǔ)氣瓶燃?xì)饨?jīng)出口閥門流出，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁?，燃?xì)饬髁客ㄟ^轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)得，燃?xì)鈮毫梢杂蓧毫Ρ盹@示，然后一定壓力和流量的液化石油氣進(jìn)入家用燃?xì)庠罹呷紵?。家用燃?xì)庠罹哂幸淮慰諝庹{(diào)節(jié)擋板，燃燒火焰長度由鋼尺測(cè)出。
 

1.2 試驗(yàn)步驟
   ① 標(biāo)定家用燃?xì)庠罹咧幸淮慰諝庹{(diào)節(jié)擋板的位置，試驗(yàn)中一次空氣調(diào)節(jié)擋板按圓周設(shè)置成0、25%、50%、75%、100%幾個(gè)位置；
   ② 適度開啟儲(chǔ)氣瓶出口閥門，維持燃?xì)鈮毫Γ?/span>
   ③ 通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，保證適當(dāng)流量；
   ④ 由點(diǎn)火器點(diǎn)燃燃?xì)猓?/span>
   ⑤ 記錄燃?xì)鈮毫?、一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)得燃?xì)饬髁浚?/span>
   ⑥ 觀察火焰并通過鋼尺測(cè)得火焰長度；
   ⑦ 重復(fù)以上步驟，可測(cè)得不同燃?xì)鈮毫?、燃?xì)饬髁?、一次空氣量條件下的火焰長度。
1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析
   試驗(yàn)中燃?xì)鈮毫S持在2.10、2.57、3.35kPa這3個(gè)工況，調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁糠謩e在0.10、0.20、0.28m3/h這3個(gè)值，再調(diào)整一次空氣調(diào)節(jié)擋板，讓它分別位于0、25%、50%、75%、100%位置，測(cè)量火焰的長度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1～3。
表1 燃?xì)鈮毫?.10kPa時(shí)火焰長度   cm
一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置
燃?xì)饬髁繛?.10m3/h
燃?xì)饬髁繛?/span>
0.20m3/h
燃?xì)饬髁繛?.28m3/h
O
5.5
7.5
12.5
25%
1.5
1.9
2.9
50%
1.5
2.0
2.1
75%
1.5
2.1
1.7
100%
1.6
1.8
1.6
表2 燃?xì)鈮毫?.57kPa時(shí)火焰長度  cm
一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置
燃?xì)饬髁繛?.10m3/h
燃?xì)饬髁繛?.20m3/h
燃?xì)饬髁繛?.28m3/h
O
5.9
7.6
13.4
25%
1.8
5.O
9.2
50%
1.6
3.4
9.0
75%
1.4
1.8
5.6
100%
1.3
1.4
6.7
表3 燃?xì)鈮毫?.35kPa時(shí)火焰長度    cm
一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置
燃?xì)饬髁繛?.10m3/h
燃?xì)饬髁繛?.20m3/h
燃?xì)饬髁繛?.28m3/h
0
7.0
7.8
18.0
25%
5.2
7.5
11.5
50%
5.0
6.3
9.8
75%
4.8
5.5
8.9
100%
3.5
4.5
9.5
    由表1～3可以看到，火焰長度與一次空氣量、燃?xì)饬髁亢腿細(xì)鈮毫τ嘘P(guān)。燃?xì)鈮毫υ黾?，其射流行程增加，火焰長度增加。例如在燃?xì)饬髁繛?.28m3/h、一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置在25%、燃?xì)鈮毫?.10kPa增加到3.35kPa時(shí)，火焰長度從2.9cm增加到11.5cm。在其他參數(shù)不變時(shí)，燃?xì)饬髁吭黾?，完成整個(gè)燃燒過程的時(shí)間延長，火焰長度增加。例如在燃?xì)鈮毫?.35kPa、一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置在25%、燃?xì)饬髁繌?.10m3/h增加為0.28m3/h，火焰長度從5.2cm增加到11.5cm。
    一次空氣量對(duì)燃燒的火焰長度影響比較復(fù)雜。隨著一次空氣量增加，一般情況下燃燒加劇，完成整個(gè)燃燒過程的時(shí)間縮短，火焰長度減小。例如表3的情況，在燃?xì)饬髁繛?.28m3/h、燃?xì)鈮毫?.35kPa、一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置從25%時(shí)調(diào)到100%時(shí)，火焰長度從11.5cm減小到9.5cm。但一次空氣調(diào)節(jié)擋板全關(guān)的時(shí)候，火焰長度陡然增加很多，例如表3中在燃?xì)饬髁繛?.28m3/h、燃?xì)鈮毫?.35kPa、一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置在0的時(shí)候，火焰長度增加到18cm，這是因?yàn)檫@時(shí)火焰結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由部分預(yù)混燃燒火焰轉(zhuǎn)變?yōu)槿珨U(kuò)散燃燒火焰，空氣混合過程大大延長，推遲了整個(gè)燃燒過程，使得燃燒時(shí)間延長，火焰長度陡然增加。這種部分預(yù)混燃燒火焰轉(zhuǎn)變?yōu)槿珨U(kuò)散燃燒火焰過程，火焰長度突增，非常容易引起周圍火災(zāi)，在灶具使用中需要特別注意。另外，表1中一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置在100%、燃?xì)饬髁繛?.1m3/h的情況，表2、3中一次空氣調(diào)節(jié)擋板位置在100%、燃?xì)饬髁繛?.28m3/h的情況，它們隨著一次空氣量的增加，火焰長度也增加，對(duì)應(yīng)的火焰長度變化規(guī)律與前面不同。筆者認(rèn)為，這時(shí)預(yù)混的風(fēng)量太大，會(huì)降低火焰中心溫度，延長燃燒過程，因此導(dǎo)致火焰長度增加。
    可見，一次空氣量對(duì)家用燃?xì)庠罹呋鹧骈L度影響很大。一次空氣量不足導(dǎo)致燃燒過程延長，火焰長度增加，甚至由部分預(yù)混燃燒火焰轉(zhuǎn)變?yōu)槿珨U(kuò)散燃燒火焰。一次空氣量過大，也會(huì)延長燃燒過程，使火焰長度增加。這兩種情況都不利于燃?xì)馊急M和鍋的吸熱，使熱效率降低，污染加大。
2 結(jié)論
    ① 家用燃?xì)庠罹叩幕鹧骈L度可用于判斷灶具燃燒情況?；鹧骈L度與一次空氣量、燃?xì)饬髁亢腿細(xì)鈮毫τ嘘P(guān)。
    ② 火焰長度隨著燃?xì)鈮毫υ黾佣黾?，隨著燃?xì)饬髁吭黾佣黾印?/span>
    ③ 一次空氣量對(duì)家用燃?xì)庠罹呋鹧骈L度及燃?xì)馊紵绊懞艽蟆Ｒ话闱闆r下，一次空氣量增加，火焰長度減小。但一次空氣量過大，也會(huì)使火焰長度增加，影響燃燒和鍋的吸熱。一次空氣量不足會(huì)使火焰長度增加，甚至由部分預(yù)混燃燒火焰轉(zhuǎn)變?yōu)槿珨U(kuò)散燃燒火焰，火焰長度突增。
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(本文作者：樓洋 華南理工大學(xué)理學(xué)院 廣東廣州 510640)