家用燃气灶
家用燃气灶结构和性能分析
2009-10-09 20:32:31 来源： 浏览：238次
内容提要：根据燃气灶使用气源可分为液化石油气灶、天然气灶和人工煤气灶等；按灶面材质可分为不锈钢灶、搪瓷灶、烤漆灶和钢化玻璃灶等；按燃烧器数目可分为单眼灶、双眼灶、三眼灶和多眼灶等；按燃烧器引入一次空气位置可分为上进风灶和下进风灶；按燃烧方式可分为大气式燃气灶和完全预混式燃气灶；按安装方式可分为嵌入式灶和台式灶。
1、种类
根据燃气灶使用气源可分为液化石油气灶、天然气灶和人工煤气灶等；按灶面材质可分为不锈钢灶、搪瓷灶、烤漆灶和钢化玻璃灶等；按燃烧器数目可分为单眼灶、双眼灶、三眼灶和多眼灶等；按燃烧器引入一次空气位置可分为上进风灶和下进风灶；按燃烧方式可分为大气式燃气灶和完全预混式燃气灶；按安装方式可分为嵌入式灶和台式灶。
2、标识
每台燃气灶的侧面或正面应有燃气灶标识（又称“铭牌”），包括技术指标、警示性说明、操作标志等内容。下面举例解释（见表1）。燃气灶技术参数标识包括了灶具的品牌：旺气牌；安装方式：嵌入式；燃烧器类别：旋火型；灶具能源：燃气；型号：JZ20Y2-2（其中JZ是家用燃气灶的汉语拼音缩写，20Y指当地液化气的气源成分，后面2是指燃烧器的数目两个，杠后2是指灶具的改型序号）；燃气压力：2800Pa（指使用气源的额定压力值）；气源：液化石油气（指灶具适用气源种类）；执行标准：GB16410-1996（家用燃气灶的国家标准代号）；热流量（指单个燃烧器额定每小时燃烧消耗的燃气热量）；左：3.5kW（指左燃烧器的热流量值）；还标出了出厂日期、编号、厂名。在灶具的明显位置印制警示性说明，在操作旋钮上方印刷调整操作方向的标志。这些是国家标准对产品铭牌的要求。
表1家用燃气灶技术参数指标标识
旺气牌嵌入式旋火型燃气灶
型 号
JZ20Y2-2
燃气压力
2800Pa
气 源
液化石油气
执行标准
GB16410-1996
热 流 量
左：3.5kW 右：3.5kW
出厂日期
2003.10.26.
出厂编号
200369661
杭州旺气电器灶具有限公司
二、家用燃气灶的结构分析
家用燃气灶是通过燃气的化学能向热能的转化来烹调菜肴、加工食品，以满足家庭需要的燃气用具。燃气灶由供气部分、燃烧部分和辅助部分组成。
1、供气部分
供气部分包括燃气管路（含燃气主管及支管），阀门等。这部分的作用是根据燃烧器的设计流量，供应足够的燃气量；阀门是控制燃气灶的开关，要求阀门开关灵活，管路及阀门应保证严密不漏气。
阀门是灶弄虚作假中的主要部件，以台式灶为例，阀门由旋塞和阀体两部分组成，旋塞的锥体上设有2组通气孔，第1组气孔是供给点火装置的气源，第2组气孔是供给燃烧器的气源。两组气孔分别对应阀体通向点火装置和燃烧器的供气管路。当旋钮按下到底后，旋塞向左旋转90度，此时第1组气孔与阀体通向点火装置的气孔连通，给点火装置供气，第2组气孔中主气孔与阀体通向燃烧器的气孔连通供气，点火装置动作点火，点燃燃烧器，此时处于最大供气量状态，火焰散发的热量最大。旋钮松开后，在弹簧作用下旋塞与阀体接通的点火气孔断开，点火结束。当旋钮继续向左旋转旋塞主气孔逐渐关小，火焰也逐渐减小，至90度时主气与阀体通向燃烧器的气孔断开，第二组气孔中火孔与阀体通向燃烧器的气孔连通，因火孔供气量小，火焰减小，处于保火状态。具备双环火的双通道燃烧器，配备的双气阀门可使灶具在保火状态时，阀体通向外环火的气孔关闭，只有内环火通气，节约了燃气，方便了使用。台式灶的供气部分应设计直管和万向两种进气管口结构，以满足不同位置安装胶管需要；设计万向节进气管口时，要考虑拆装胶管时受力较大和碰撞后易漏气的情况；T型管内径、阀体内管路内径及旋塞气孔直径按不同气源设计，防止因燃气量供应不足或供应燃气量过大影响燃烧性能。（见图1）
2、辅助部分
辅助部分包括点火装置、自动控制装置和其它部件（外壳、支角、炀盘和锅架等）。
下面介绍主要装置的功能。
新产品在设计定型试验中，当燃烧工况出现问题时，通过以下步骤依次试验解决：调整喷孔截面与引射器喉部距离→改进燃烧器火孔、火盖→更改引射器喉部设计。
使用时通过风量调节器（风门）控制引风量大小。当火焰出现脱火、回火时将风门开度减小，使一次空气量减小；当燃烧器出现黄焰，火焰发红，且产生软弱无力的长火焰时将风门的开度增大。火焰呈较短而有力的兰色火焰时燃烧效果最好。一次空气吸入口设在吸气收缩管上，其开口面积的大小按照设计热流量、气源参数计算。吸入口处风速不超过1.5m/s。
3.1.2 引射器喉部截面到喷嘴孔截面应有一定距离L，位置不正确，将影响一次空气吸入量。当喉部直径大于喷嘴外径时，一般取L=（1.0~1.5）倍的喉部直径。安装喷嘴时，喷嘴中心线与混合管中心线应一致，偏移或有交角会影响一次空气量和二种气体的混合效果。
3.1.3 火孔也称为燃烧孔，其形状或大小变化对燃烧效果影响很大。常用的有（1）圆火孔，常用钻头直接钻出，加工方便。为防止赃物堵塞，一般火孔应大于直径2mm。（2）方火孔（矩形或梯形孔）加工有铸造或机械两种方法，要求制造工艺高，适于可拆卸（火盖）燃烧器头部，且与二次空气火孔接触面较圆火孔大，适于二次空气量需要较多的场合。（3）条形火孔即缝隙火孔，一般宽度小于2mm，长度在（6~30）mm之间，在火盖上排列1~3排，火孔交叉布置，且沿水平方向呈一夹角。适于热流量大，加热面小的场合。条形火孔相当于多个方火孔相连，二次空气的接触较差，容易造成不完全燃烧，出现黄焰和CO过高等情况。如果设计合理，加工组装达到技术要求，这种条形火孔可以提高火孔热强度和热效率。
3.2 完全预混式燃烧器燃气燃烧所需要的空气全部依靠燃气的能量从一次空气吸气口吸入，并进行预混，过剩空气系数α=1.03~1.06。常见的是红外线辐射燃烧器（以下简称红外燃烧器），是一种低压引射式完全预混式燃烧器。当从引射器吸气口吸入足够量空气，且与燃气进行充分混合后，在燃烧时不需要二次空气，燃烧充分迅速，火孔外表面基本无火焰或火焰很短，所以又称红外辐射燃烧器为无焰燃烧器。
燃烧器分为引射器和头部两部分。引射器基本与大气式相同。头部火盖有多种形式，家用灶常用的是金属网或多孔陶瓷板。喷嘴喷出燃气的同时，在吸气收缩等周围形成负压，引射空气，经引射器混合后，混合气从头部金属网或陶瓷板逸出火孔。喉部截面积要根据预混式燃烧对空气量的需求设计，靠风门调节空气量，当火孔无明显火焰，且火盖外表面燃烧状态呈橘红色时最佳，此时形成红外线辐射体，不同火孔直径数据见表2。
表2红外燃烧器不同气源火孔直径数据
气源
人工煤气
天然气
液化气
火孔（mm）
0.85~0.90
1.2~1.5
1.1~1.2
由于火孔总面积大，燃烧器内压降低，引射了大量的一次空气，点火初期，火焰在陶瓷板火盖的表面燃烧，随着陶瓷板表面温度的不断上升，火焰逐渐稳定，燃烧反应达火孔内数毫米处。这个反应受到表面加热和燃气空气混合气的冷却相平衡后，即保持一定的温度。热流量过大，表面温度过高，易出现明显火焰，严重时有黄焰；热流量过低，易产生回火。热流量正常，设计合理的引射器结构，使燃气和空气比例合适，混合均匀，才能有较佳的燃烧效果，火盖表面呈橘红色，没有明显火焰，或有极短的火焰。优点是热辐射体产生热效率可达60%以上，燃烧完全，烟气中有害气体很少，加热均匀、受热面积大。缺点是热流量比大气式燃烧器低，体积较大。
红外辐射燃烧器喷嘴和风量调节器（风门）的结构及功能与大气式燃烧器中介绍相同，请参照大气式燃烧器有关内容。红外辐射燃烧器适合安装在台式燃气灶、嵌入式燃气灶使用。