燃气燃烧效果的实验测定

　　1　引言

　　燃气的广泛使用,导致了灶具市场的繁荣,安全、节能的各种各样燃气灶具层出不穷,给人们提供了巨大的选择空间。但对于现役的大批量灶具的节能问题、安全问题,研究者们所作的工作还不多。文献〔1〕讨论了这些家用燃气灶节能的四条新途径:湍流燃烧、将敞开燃烧改变为半封闭燃烧、增大高温火焰换热面积和复合结构的节能装置设计,并进而开发出了具有复合结构的节能装置,使用于实际,起到了良好的效果。但若在现有装置上不添加新的结构,而仅做少量的改动就可以得到一定的节能效果,对于大部分用户而言更经济实惠,因此更具有广阔的前景。

　　图1是文献〔1〕给出的炊具锅底距烧嘴之间距离h与升温速度v、热效率η、燃气消耗量V关系的实测曲线。从图中看出:当h值较大时,热效率和升温速度相对较低。随着h值的减小,燃气灶的热效率和升温速度提高,耗气量下降。但当h下降到一定高度时,燃气灶的热效率、升温速度、耗气量变化不明显。当锅底接近烧嘴时,升温速度最快、热效率最高、耗气量最小〔1〕。该研究表明了在现有灶具上选用合适的高度h,能够获得较高热效率和升温速度以及较小耗气量的可能性。本文以燃烧过程达到热平衡时炊具所能达到的温度为评价标准,在现役灶具上对燃气燃烧的效果进行了系统测定,得到了合适高度h的范围,同时获得了炊具本身的温度变化范围,为进一步针对炊具的控制系统设计中传感器的选择奠定了基础。

　　2　实验装置与实验步骤

　　平底型炊具、尖底型炊具是日常生活中经常使用的两种炊具形式,因此为使实验结论具有一定的通用性,以这两种炊具为实验对象,实验装置简图如图2与图3所示,实验采用的测试装置如图4所示。

　　实验的主要步骤为:

　　(1)按照实验装置,用皮管联接燃气具、转子流量计以及气源;将炊具采用悬挂铁丝吊起,以方便炊具底部与燃气具喷嘴之间距离h的调节;结合测试装置等,完成实验平台的搭接。

　　(2)将两支主热电偶热端分别置于炊具外侧面的某点,实验中称为内圈和外圈(对于两种类型的炊具,内圈的位置均为炊具底面的中心;外圈的位置为距中心垂直轴5.5cm处),与炊具体接触。

　　(3)将盛有水的炊具置于h =0.5cm的高度处(尖底炊具为炊具底中心处到内铁圈喷嘴所在平面的距离,平底炊具为炊具底到外铁圈喷嘴的距离),点火,调节流量,置于24mL处;当数字电压表读数基本稳定时,记录该实验条件下的炊具高度、燃气流量以及电压表的读数。

　　(4)待炊具冷却后,再点火,调节流量(范围为24~300mL),对不同流量的工况进行相应的测量,记录0.5cm高度下的不同流量对应的电压表读数。