燃气灶炉头大气式燃烧器的设计分析

在家用燃气灶的燃烧器家族中，旋流燃烧器（见图1）以其新颖的火盖造型，独特的旋流条形火孔设计，使气流在旋流燃烧过程中产生了较强的切向应力。与传统的燃烧相比，它具有以下特点：

①结构紧凑，火力集中，燃烧均匀性好，更适合烹炒菜肴需要。

②烟气中一氧化碳低，清洁无黑烟。

③同样几何尺寸的燃烧器火盖旋流式比传统型热流量提高5%以上。

燃烧器由火盖、灶头、引射器、喷嘴、风门等部分组成。由图1可以看出火盖的内锥面与水平面成β角，火孔沿圆周方向布置，其火孔位置由α及φ两方向的倾角来定位。其中φ角为火孔与内锥母线夹角，α角为外侧刀槽与垂线夹角。当燃气在一定压力下，以一定流速从喷嘴流出，进入吸气收缩管，燃气靠本身能量吸入一次空气。在引射器内燃气与一次空气混合后从火孔以一定的夹角、流速喷出，边燃烧、边旋转形成聚焦的螺旋形柱体，在圆柱体中心形成一个烟气回流区。混合气与二次空气在炙热的回流烟气作用下受到强烈的预热，提高了燃烧速工，对燃烧起到了强化作用。根据旋流式燃烧器的火焰特性，要求设计出合理的锅底与火盖之间的高度，使旋流燃烧火焰在接触锅底时产生最大的冲撞能量，形成沿锅底切线向上的火焰，延长烟气与锅底接触时间，提高热交换面积。在引射器、喷嘴、及灶头设计合理情况下，火孔设计合理，每个火孔喷出的燃气都会形成向上倾斜一定夹角的片状气流，经二次空气混合后形成蓝色旋转火焰。如果火孔分布不合理，或火孔几何尺寸和位置设计、加工有问题，则二次空气混合不均匀，将会形成几个、几十个不均匀的火焰团，导致燃烧条件恶化，产生不完全燃烧，使烟气中一氧化碳等有害气体含量增加。

注：合理指设计尺寸或角度符合技术要求，实验合格。

2.1 为了便于和二次空气充分混合，条形火孔间距要经过计算和实验，使火孔喷出的燃气和一次空气的混合气流彼此既不相交，也不重合。

2.2 燃气的旋转火焰，主要燃气量集中在火盖周边上，所以应按对二次空气的需求位置，设计二次空气通道。

2.3 火盖与锅底距离设计应合理。距离过大，火焰接触不到锅的底部，热效率低；距离过小，火焰受压于锅底，造成不完全燃烧，热效率低。只有距离合理，才能使燃气充分燃烧，提高热效率，降低烟气中CO含量。

2.4 火焰形成蓝色旋流柱状向上发散燃烧的火焰。所以应按对二次空气的需求位置，设计二次空气通道。

2.5 火孔热强度比传统直火型燃烧器增加（2~6）%。

2.6 如图2所示，设计采用合理的喉部直径和喉部至喷孔截面距离，保证燃烧时能够吸入足够的一次空气并混合均匀；设计符合不同气源旋流燃烧器使用特点的喷嘴结构和喷孔尺寸。