戴小明 卜云峰
(浙江歐意智能廚房股份有限公司 義烏 322000)
當(dāng)前中國(guó)大陸地區(qū)使用的家用燃?xì)庠罹撸?0 %以上為嵌入式大氣式家用燃?xì)庠罹?,因此灶具具有使用壽命長(zhǎng),易清潔,使用便捷,節(jié)能,環(huán)保,烹飪效率高等諸多高性?xún)r(jià)比優(yōu)點(diǎn),而受到廣大國(guó)民的喜愛(ài)。
GB 16410-2007《家用燃?xì)庠罹摺穱?guó)標(biāo)及GB 30720-2014《家用燃?xì)庠罹吣茉葱实燃?jí)及限定值》國(guó)標(biāo)對(duì)大氣式嵌入式家用燃?xì)庠罹邿煔釩O排放量及熱效率指標(biāo)都有明確的數(shù)值限定要求。見(jiàn)表1。
表1 家用燃?xì)庠罹邍?guó)標(biāo)CO及能效等級(jí)
王昕等人研究添加鋁制材質(zhì)聚能盤(pán)比鑄鐵材質(zhì)聚能盤(pán)熱效率高,添加鋁制材質(zhì)聚能盤(pán)發(fā)射率小于鑄鐵聚能盤(pán),鍋底通過(guò)對(duì)流換熱及輻射換熱傳遞給鍋底的熱量增多,提高了水和鍋具吸收的熱量。李懷峰等人研究灶具聚能圈的設(shè)計(jì)尺寸的不同,對(duì)熱效率和煙氣中CO排放有較大的影響,合理的直徑、高度、間隙值能夠提升熱效率及降低煙氣CO排放量。周亮通過(guò)研究設(shè)計(jì)旋流結(jié)構(gòu)火蓋燃燒器,燃燒時(shí)形成湍流,加快了燃燒的速度,強(qiáng)化對(duì)流換熱,可以顯著提高熱效率;設(shè)置補(bǔ)充二次空氣的獨(dú)立流動(dòng)通道,將二次空氣與高溫?zé)煔馔耆綦x,降低了過(guò)??諝庀禂?shù),提高了火焰溫度,并有效增大換熱面積,減少高溫?zé)煔獾臒釗p失。同時(shí),適當(dāng)增大內(nèi)圈火的熱負(fù)荷,使得高溫區(qū)向中心移動(dòng),提高了換熱效果,三者結(jié)合,可以顯著提升燃?xì)庠罹叩臒嵝省闹袊?guó)知網(wǎng)及萬(wàn)方數(shù)據(jù)查找到的提升家用燃?xì)庠罹呦嚓P(guān)熱效率及降低煙氣CO排放方面,大多是從上燃燒器二次空氣系數(shù)等方面去減少熱量的損失來(lái)提升熱效率。本文重點(diǎn)從下燃燒器一次空氣系數(shù)方面的技術(shù)改進(jìn)來(lái)提升熱效率,研究一次空氣系數(shù)對(duì)燃?xì)庠罹邿嵝实挠绊憽?/p>
本實(shí)驗(yàn)選取OUYI品牌JZT-Q922B家用大氣式嵌入式燃?xì)庠罹咭慌_(tái),其額定熱負(fù)荷為:左眼4.8 kW,右眼4.8 kW。
按照GB 16410-2007《家用燃?xì)庠罹摺泛虶B 30720-2014《家用燃?xì)庠罹吣苄薅ㄖ导澳苄У燃?jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,試驗(yàn)燃?xì)獍凑誈B 13611-2017《城鎮(zhèn)燃?xì)鉄嶂导捌涮卣鳌?,?shí)驗(yàn)裝置如圖1。對(duì)該機(jī)型的熱負(fù)荷值,干煙氣中CO值,及其熱效率值進(jìn)行實(shí)測(cè),以此作為基準(zhǔn)在現(xiàn)有設(shè)計(jì)要求下進(jìn)行新型技術(shù)方案的改進(jìn)升級(jí)。為了使得測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確,對(duì)每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次測(cè)試,取其平均值。
圖1 灶具JZT-Q922B未安裝旋流器實(shí)驗(yàn)測(cè)試
實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件:室內(nèi)溫度16.8 ℃,濕度65 % RH,大氣壓101.0 kPa,燃?xì)鉁囟?6.0 ℃,濕式氣體流量計(jì)內(nèi)壓力2 000 Pa,灶具前壓力2 000 Pa,氣源為0~2(12 T)氣,設(shè)計(jì)氣低熱值為34.02 MJ/m2,設(shè)計(jì)氣相對(duì)密度為0.555,飽和水蒸氣壓力為2.130 kPa。
熱負(fù)荷、煙氣中CO排放量及熱效率測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 灶具JZT-Q922B熱負(fù)荷、CO及熱效率
在1.1的基礎(chǔ)上通過(guò)增加旋流器(葉片數(shù)量為16片),進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件:室內(nèi)溫度19 ℃,濕度70 % RH,大氣壓100.6 kPa,燃?xì)鉁囟?8.2 ℃,濕式氣體流量計(jì)內(nèi)壓力2 000 Pa,灶具前壓力2 000 Pa,氣源為0~2(12 T)氣,設(shè)計(jì)氣低熱值為34.0 MJ/m2,設(shè)計(jì)氣相對(duì)密度為0.556 ,飽和水蒸氣壓力為2.130 kPa。
按照GB 16410-2007家用燃?xì)庠罹吆虶B 30720-2014家用燃?xì)庠罹吣苄薅ㄖ导澳苄У燃?jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,試驗(yàn)燃?xì)獍凑誈B/T 13611-2018城鎮(zhèn)燃?xì)鉄嶂导捌涮卣鳎瑢?shí)驗(yàn)裝置如圖2。
圖2 灶具JZT-Q922B安裝16片葉片旋流器
熱負(fù)荷、煙氣中CO排放量及熱效率測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 灶具JZT-Q922B安裝16片葉片旋流器后熱負(fù)荷、CO及熱效率
在1.1的基礎(chǔ)上通過(guò)增加旋流器(葉片數(shù)量為12片),進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件:室內(nèi)溫度19.4 ℃,濕度68 % RH,大氣壓100.0 kPa,燃?xì)鉁囟?9.3 ℃,濕式氣體流量計(jì)內(nèi)壓力2 000 Pa,灶具前壓力2000 Pa,氣源為0~2(12 T)氣,設(shè)計(jì)氣低熱值為34.5 MJ/m2,設(shè)計(jì)氣相對(duì)密度為0.59 ,飽和水蒸氣壓力為2.130 kPa。
按照GB 16410-2007《家用燃?xì)庠罹摺泛虶B 30720-2014《家用燃?xì)庠罹吣苄薅ㄖ导澳苄У燃?jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,試驗(yàn)燃?xì)獍凑誈B/T 13611-2018《城鎮(zhèn)燃?xì)鉄嶂导捌涮卣鳌?,?shí)驗(yàn)裝置如圖3。
圖3 灶具JZT-Q922B安裝12片葉片旋流器
熱負(fù)荷、煙氣中CO排放量及熱效率測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 灶具JZT-Q922B安裝12片葉片旋流器后熱負(fù)荷、CO及熱效率
在1.1的基礎(chǔ)上通過(guò)增加旋流器(葉片數(shù)量為8片),進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件:室內(nèi)溫度16.1 ℃,濕度70 % RH,大氣壓100.5 kPa,燃?xì)鉁囟?5.2 ℃,濕式氣體流量計(jì)內(nèi)壓力2000 Pa,灶具前壓力2000 Pa,氣源為0~2(12 T)氣,設(shè)計(jì)氣低熱值為34.5 MJ/m2,設(shè)計(jì)氣相對(duì)密度為0.59 ,飽和水蒸氣壓力為2.130 kPa。
按照GB 16410-2007家用燃?xì)庠罹吆虶B 30720-2014家用燃?xì)庠罹吣苄薅ㄖ导澳苄У燃?jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,試驗(yàn)燃?xì)獍凑誈B/T 13611-2018城鎮(zhèn)燃?xì)鉄嶂导捌涮卣?,?shí)驗(yàn)裝置如圖4。熱負(fù)荷、煙氣中CO排放量及熱效率測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。
圖4 灶具JZT-Q922B安裝8片葉片旋流器
表5 灶具JZT-Q922B安裝8片葉片旋流器后熱負(fù)荷、CO及熱效率
通過(guò)以上4個(gè)表格中組數(shù)據(jù)綜合整理得出圖5、圖6。
圖5 燃?xì)庠钭笱郯惭b旋流器CO及熱效率變化
圖6 燃?xì)庠钣已郯惭b旋流器CO及熱效率變化
1) 通過(guò)1.2實(shí)驗(yàn)與1.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可以得出,燃燒器外環(huán)和內(nèi)環(huán)引射管入口處無(wú)旋流器的灶具與燃燒器外環(huán)和內(nèi)環(huán)引射管入口處有旋流器的灶具干煙氣中CO值及熱效率都發(fā)生了一定的改變,特別是熱效率得到了一定的提升。
2)通過(guò)1.3實(shí)驗(yàn)與1.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可以得到,通過(guò)在1.2設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上,減少燃燒器外環(huán)和內(nèi)環(huán)旋流器的葉片數(shù)至12片,熱效率可以在原來(lái)的基礎(chǔ)上可再次得到約1 %的提升,但是在熱效率得到提升的同時(shí),干煙氣中CO值也開(kāi)始呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。
3)通過(guò)1.4實(shí)驗(yàn)與1.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可以得到,通過(guò)在1.3設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上,再次減少燃燒器外環(huán)和內(nèi)環(huán)旋流器的葉片數(shù)至8片,熱效率可以在原來(lái)的基礎(chǔ)上可再次得到約6.2~ 6.4 %的提升,但是在熱效率得到提升的同時(shí),干煙氣中CO值也開(kāi)始呈現(xiàn)較大的增長(zhǎng)趨勢(shì)。
4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:采用同種燃?xì)鈿庠礈y(cè)試,隨著燃?xì)庠罹甙惭b旋流器葉片數(shù)量的改變,燃?xì)庠畹臒嵝识嫉玫搅送黄剖降娘w躍提升。通過(guò)在爐頭入口處安裝旋流器來(lái)改變?nèi)細(xì)馀c空氣的一次空氣系數(shù)α,使得燃?xì)馀c空氣在爐頭引射管內(nèi)混合得更均勻,即一次空氣系數(shù)更接近于理想設(shè)計(jì)值。
燃?xì)庠罹呷紵髦性黾有髌骺梢杂行嵘裏嵝?,且熱效率提升非常明顯;燃燒器中安裝16片旋流器后,熱效率有輕微的提升,但煙氣變化不明顯;從16片旋流器到12片旋流器熱效率有所上升,但是變化不明顯,當(dāng)從12片旋流器更換為8片旋流器時(shí),熱效率得到了非常明顯的提升,此時(shí)煙氣中CO值也隨著熱效率的提升而增加。
建議大氣式燃?xì)庠疃伎梢圆扇〈朔桨高M(jìn)行效率的升級(jí),可以得到突飛猛進(jìn)的飛躍,在保證煙氣中CO符合國(guó)標(biāo),熱負(fù)荷值不減少的情況下,對(duì)現(xiàn)有的家用燃?xì)庠罹咝袠I(yè)是非常有利,有著極強(qiáng)地應(yīng)用性及推廣價(jià)值。