CN105091328A - 一种热电燃油暖风机 - Google Patents
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Abstract
一种热电燃油暖风机，包括燃烧-换热壳体，所述燃烧-换热壳体顶部设置有送风口，燃烧-换热壳体内设置有带烟筒的燃烧室，燃烧室的侧壁上开设有若干排烟孔，燃烧室外侧设置有集热腔体，燃烧室与集热腔体之间形成集热腔，集热腔体的外壁上设置有若干组热电模块，若干组热电模块上设置有散热器，燃烧-换热壳体下方设置有蒸发预混室壳体，蒸发预混室壳体内设置有蒸发预混室，蒸发预混室内设置有汽化装置,蒸发预混室下方设置有送风风扇。本发明的热电暖风机无需喷嘴，依靠重力实现液体汽化、燃烧，燃烧释放的热量用于温差发电驱动送风风扇，将室外的冷空气经过散热器加热送入室内，无需外接电源,具有能源效率高、稳定性高、移动方便等优点，是野营或临时住房取暖用的理想设备，可广泛应用于建筑、农业温室、帐篷、活动房等设施的室内采暖。
Description
技术领域
本发明属于供暖技术领域，具体涉及一种热电燃油暖风机。
背景技术
在我国大部分地区冬季需要采暖设备，而目前普遍使用的采暖设备主要是以热水或蒸汽为热媒的采暖系统，如锅炉、散热器和暖风机；以电为热源的采暖设备，如电暖器。但是以上两种采暖设备存在着许多不足：如以热水或蒸汽为热媒的采暖系统存在初投资过大、占地面积大、施工期长、运行及维护繁琐和污染环境的缺陷，如以电为热源的采暖设备虽然使用方便，但效率低，成本过高。暖风机供热空气品质好、无明火、机动性好，战时适合于部队指挥机关、野战医院、机要通讯及野战修理等部门野营条件下取暖使用，平时适合于石油、天然气、铁路、通讯等部门寒冷季节野外作业取暖使用。但是现有暖风机存在以下缺点：一是经风叶吸入的冷风风速较快，易导致在燃烧筒内燃烧的火焰不稳定；二是采用齿轮泵输送燃油，燃油的雾化颗粒大，燃烧不充分，且无法对燃油的喷出量进行调节。
为了克服燃烧不充分的缺陷，通常通过改进的助燃空气送风方式或者燃油雾化方式来提高燃烧效果。申请号为201120209070.X的专利提出了“一种新型燃油暖风机”，在风叶与燃烧筒之间设有稳焰风扇盘，吸入冷风时经过稳焰风扇盘再进入燃烧筒内，风速及风向稳定，燃烧筒内的火焰稳定。专利201120209823.7提出了“燃油暖风机”，采用气泵输送燃油，燃油雾化颗粒更小，燃烧更充分；可通过气调节阀调节气泵的出气量，进而调节燃油的吸入量，从而达到调节喷油量的目的。上述方法对暖风机燃烧效率的提高具有一定的帮助，效果不够理想。此外，野营用燃油暖风机的最大缺点是运行时需要外接电源，野外使用时需要配备一定功率的发电机，而发电机工作噪声较大，影响野外工作人员夜间休息。同时，当发电机维护保养或者发生故障时，暖风机也被迫停机、停止供暖。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种热电燃油暖风机，其利用燃烧释放的热量温差发电，供暖风机自身用电设备使用，解决了暖风机需要外接电源的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种热电燃油暖风机，包括燃烧-换热壳体，所述燃烧-换热壳体顶部设置有送风口，燃烧-换热壳体内设置有带烟筒的燃烧室，燃烧室的侧壁上开设有若干排烟孔，燃烧室外侧设置有集热腔体，燃烧室与集热腔体之间形成集热腔，集热腔体的外壁上设置有若干组热电模块，若干组热电模块上设置有散热器，燃烧-换热壳体下方设置有蒸发预混室壳体，蒸发预混室壳体内设置有蒸发预混室，蒸发预混室内设置有汽化装置，蒸发预混室下方设置有送风风扇，蒸发预混室与蒸发预混室壳体之间的空隙形成送风通道；空气通过送风通道与散热器强制对流换热后，由设置于燃烧-换热壳体上的送风口排出。
所述排烟孔的直径为3～6mm，若干排烟孔的总面积为燃烧室壁面总面积的0.02～0.05倍。
所述蒸发预混室壳体包括内壁和外壁，并且内壁和外壁之间形成助燃空气通道，助燃空气通道的底部设置有助燃风机；所述蒸发预混室的内壁上开设有若干直径为1.5～3mm进风孔，若干进风孔的总面积为蒸发预混室内壁表面积的0.02～0.05倍。
所述汽化装置是通过第一稳流盘和第二稳流盘固定的，第一稳流盘位于第二稳流盘下方，所述的第一稳流盘和第二稳流盘的直径均是蒸发预混室内径的0.5～0.8倍，第一稳流盘与第二稳流盘之间的距离是蒸发预混室高度的0.3～0.5倍，第一稳流盘到蒸发预混室底端的距离为蒸发预混室高度的0.1～0.3倍。
所述汽化装置包括汽化帽、过热管以及汽化管，汽化管包括设置在蒸发预混室下方的水平管和设置在蒸发预混室内的竖直管，水平管与竖直管相连通，并且水平管还连接有依靠重力供油的供油管；过热管竖直设置在蒸发预混室内且与汽化管的竖直管相平行；竖直管的顶部和过热管的顶部通过汽化帽相连通。
所述汽化帽的容积为2000～50000mm3，并且汽化帽与过热管焊接在一起。
所述集热腔体的横截面为正多边形；燃烧室与集热腔体之间的距离为10～50mm。
所述助燃风机和送风风扇均与热电模块相连，并由热电模块驱动。
所述送风风扇为轴流风扇，并且送风风扇外部设有过滤网。
所述蒸发预混室与燃烧室为分体结构，燃烧室扣置在蒸发预混室上方，并采用螺栓锁紧；蒸发预混室和燃烧室的材质均为耐热不锈钢；散热器为铝制翅片式、针翅式或蜂窝孔板散热器。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过设置若干组热电模块，利用燃油燃烧释放的热量温差发电，提高整体能源利用效率；采用汽化装置使燃油蒸发汽化，汽化后的燃油下行至蒸发预混室底部，与助燃空气混合、燃烧，充分利用燃烧产生的热量加热汽化装置、汽化燃油，无需设置油泵、喷油嘴等动力设备，依靠重力实现供油，从而实现了燃油汽化-燃烧自维持、无动力燃烧，从而节省了电力消耗。此燃油热电暖风机具有能源效率高、稳定性高、移动方便等优点，是冬季野营或临时住房取暖用的理想设备。
进一步的，第一稳流盘和第二稳流盘的直径均是预蒸发混合室内径的0.5～0.8倍，第一稳流盘和第二稳流盘之间的距离是预蒸发混合室高度的0.3～0.5倍，第一稳流盘距离预蒸发混合室底部为混合室高度的0.1～0.3倍，采用这样的两层稳流盘可以使汽化后的燃油和空气充分混合，提高燃烧效率；
进一步的，蒸发预混室内壁面开设直径为1.5～3mm的进风孔，开孔总面积为内侧壁面面积的0.02～0.05倍，这些进风孔能够使进入蒸发预混室的空气与液体汽化燃料混合，且处于引燃状态，防止大量冷空气与汽化液体燃料接触，汽化液体燃料再度液化，从而导致在蒸发预混室发生燃烧，燃烧不完全，形成积炭。蒸发预混室壁面均匀设置的进风孔使助燃空气流动方向和散热方向相反，有效降低了燃烧热损失，有助于提高燃烧室燃烧温度、降低污染物排放；其次，助燃空气在进入燃油燃烧室内时被预热，缩短了化学反应时间；此外，火焰可在燃油燃烧室内部均匀形成，提高了热负荷极限。
进一步的，燃烧的高温烟气通过燃烧室壁面的3～6mm的排烟孔能够直接冲刷集热腔壁面，防止热电发电模块的温度过高导致发电模块损坏，或过低发电量不足，不能维持系统的正常运行。烟气通过排烟孔直接冲刷热电模块热端，在燃烧室辐射和烟气冲击射流的共同作用下，热电模块热端温度及热流得以充分保证，热电发电模块的功效得以最大程度发挥。空气在底部轴流风扇的作用下，经过冷端散热翅片，冷端温度降低，加热的空气送入室内取暖。
进一步的，助燃风机与送风风扇由热电模块产生的电力驱动，无需外部供电即可实现自运行。
进一步的，汽化帽与过热管焊接在一起，可以直接将汽化帽与过热管取出进行积碳清理。
进一步的，本发明中汽化帽的容积为2000～50000mm3，汽化帽的体积不能过大或过小，过大易导致液体燃料在汽化管内碳化，长时间易堵塞油管，过小导致燃油未充分汽化，携带大量的油滴进入炉胆，燃油液滴与空气不能充分混合，燃烧不充分。
进一步的，本发明的热电暖风机无需喷嘴，依靠重力实现液体汽化、燃烧，燃烧释放的热量用于温差发电驱动送风风扇，将室外的冷空气经过散热器加热送入室内，无需外接电源。
附图说明
图1为本发明剖视图。
图2为图1中沿A-A线的剖视图。
图中，1为送风口，2为燃烧-换热壳体，3为散热器，4为热电模块，5为蒸发预混室壳体，6为送风通道，7为蒸发预混室，8为助燃风机，9为助燃风机送风通道，10为送风风扇，11为汽化管，12为助燃空气通道，13为进风孔，14为第一稳流盘，15为第二稳流盘，16为过热管，17为汽化帽，18为排烟孔，19为燃烧室，20为集热腔体，21为烟筒。
具体实施方式
下面结合附图中对本发明作进一步详细描述。
如图1和2所示，本发明包括送风口1、燃烧-换热壳体2、散热器3、热电模块4、蒸发预混室5、送风通道6、蒸发预混室7、助燃风机8、助燃风机送风通道9、送风风扇10、汽化管11、助燃空气通道12、进风孔13、第一稳流盘14、第二稳流盘15、过热管16、汽化帽17、排烟孔18、燃烧室19、集热腔体20和烟筒21。
所述燃烧-换热壳体2顶部设置有送风口1，燃烧-换热壳体2内设置有带烟筒21的燃烧室19，燃烧室19的侧壁上开设有若干排烟孔18，燃烧室19外侧设置有集热腔体20，燃烧室19与集热腔体20之间的距离为10～50mm，燃烧室19与集热腔体20之间形成集热腔，集热腔体20的外壁上设置有若干组热电模块4，若干组热电模块4上设置有散热器3。燃烧-换热壳体2下方设置有蒸发预混室5，蒸发预混室5内设置有蒸发预混室7，所述蒸发预混室7包括内壁和外壁，内壁和外壁之间形成助燃空气通道12，助燃空气通道12的底部设置有助燃风机8，助燃风机8提供的空气通过助燃风机送风通道9进入助燃空气通道12；内壁上开设有若干进风孔13。所述进风孔13的直径为1.5～3mm，若干进风孔的总面积为蒸发预混室7内壁总面积的0.02～0.05倍。
蒸发预混室7内设置有汽化装置，所述汽化装置包括汽化帽17、过热管16以及汽化管11，汽化管11包括蒸发预混室壳体5的水平管和设置在蒸发预混室7内的竖直管，水平管与竖直管相连通，并且水平管还连接有依靠重力供油的供油管；过热管16竖直设置在蒸发预混室7内且与竖直管相平行；竖直管的顶部和过热管的顶部共同设置有一个汽化帽17，即竖直管的顶部和过热管的顶部通过汽化帽17相连通。所述汽化帽17的容积为2000～50000mm3，并且汽化帽17与过热管16焊接在一起。
汽化装置是通过稳流盘固定的，稳流盘包括第一稳流盘14和第二稳流盘15，第一稳流盘14和第二稳流盘15的直径均是蒸发预混室7内径的0.5～0.8倍，第一稳流盘14与第二稳流盘15之间的距离预蒸发预混室7高度的0.3～0.5倍，第二稳流盘15到蒸发预混室7底端的距离为蒸发预混室高度的0.1～0.3倍。
蒸发预混室7下方设置有送风风扇10，送风风扇的外部设有过滤网；蒸发预混室7与蒸发预混室壳体5之间的空隙形成送风通道6；空气通过送风通道6，与散热器3强制对流换热后，由设置于燃烧-换热壳体2上的送风口1排出。
所述助燃风机8和送风风扇10均与热电模块4相连，并由热电模块4驱动。
本发明中送风风扇10为轴流风扇；蒸发预混室7与燃烧室19为分体结构，燃烧室19扣置在蒸发预混室7上方，并采用螺栓锁紧；蒸发预混室7和燃烧室的材质均为耐热不锈钢；散热器3为铝制翅片式、针翅式或蜂窝孔板散热器。
本发明的工作过程：热电燃油暖风机点火时，先在燃油炉胆底部倒入适量的燃油，取一小团纸点燃，扔入炉胆底部，点燃炉胆底部预先倒入的燃油。燃油在重力的作用下，经输油管进入汽化管11，在外部燃烧释放热量的作用下，汽化管11内的液体燃料吸收热量、逐步汽化，经汽化管出口排出，与燃油炉胆壁面进风孔吸入的空气混合、燃烧，直至燃烧释放的热量与燃油汽化需要的热量达到平衡。此时，经过汽化管11进入燃油炉胆的气态燃料流量以及火焰燃烧趋于稳定，燃烧达到正常状态。此时，将燃烧室扣置预蒸发混合室顶部，并用螺栓锁紧。需要指出的是，汽化帽的体积不能过大或过小，过大易导致液体燃料在汽化管内碳化，长时间易堵塞油管，过小导致燃油未充分汽化，携带大量的油滴进入炉胆，燃油液滴与空气不能充分混合，燃烧不充分。
第一稳流盘和第二稳流盘的直径均是预蒸发混合室内径的0.5～0.8倍，第一、第二稳流盘两层稳流盘之间的距离是预蒸发混合室高度的0.3～0.5倍，第一稳流盘位于第二稳流盘的下方，第一稳流盘距离预蒸发混合室底部为混合室高度的0.1～0.3倍两层稳流盘可以使汽化后的燃油和空气充分混合，提高燃烧效率。
蒸发预混室内壁面开设进风孔的直径为1.5～3mm，进风孔总面积为内侧壁面面积的0.02～0.05倍。从而使进入蒸发预混室的空气与液体汽化燃料混合，且处于引燃状态，防止大量冷空气与汽化液体燃料接触，汽化液体燃料再度液化，从而导致在蒸发预混室发生燃烧，燃烧不完全，形成积炭。蒸发预混室7壁面均匀设置的进风孔使助燃空气流动方向和散热方向相反，有效降低了燃烧热损失，有助于提高炉膛燃烧温度、降低污染物排放；其次，助燃空气在进入燃烧室内时被预热，缩短了化学反应时间；此外，火焰可在燃烧室内部均匀形成，提高了热负荷极限。
燃烧室壁面开设排烟孔的直径为3～6mm，排烟孔总面积为燃烧室壁面总面积的0.02～0.05倍，集热腔体20的横截面为正多边形；燃烧室与集热腔体之间的距离为10～50mm。燃烧的高温烟气通过燃烧室壁面的3～6mm小孔直接冲刷集热腔壁面，防止热电发电模块的温度过高导致发电模块损坏，或过低发电量不足，不能维持系统的正常运行。烟气通过小孔直接冲刷热电模块4热端，在燃烧室辐射和烟气冲击射流的共同作用下，热电模块4热端温度及热流得以充分保证，热电模块4的功效得以最大程度发挥。空气在底部轴流风扇的作用下，经过冷端散热翅片，冷端温度降低，加热的空气送入室内取暖。助燃风机与送风风扇由热电模块4产生的电力驱动，无需外部供电即可实现自运行。
本发明与现有技术相比较，最为突出的特点和显著的效果是：利用燃油燃烧释放的热量温差发电，提高整体能源利用效率；燃油燃烧释放的热量蒸发汽化装置内的液体燃料，液体燃料汽化后与空气混合燃烧，产生的热量反过来加热汽化装置，实现液体燃料汽化-燃烧自维持、无喷嘴燃烧；汽化液体燃料与助燃空气进入上部燃烧室继续燃烧，燃烧产生的烟气通过排烟孔直接冲刷集热腔体上布置的热电模块的热端，热电模块热端温度及热流得以充分保证，热电发电模块的功率和效率实现最大化。同时，此热电暖风机省去了雾化喷嘴，用电设备只有助燃风机和送风风扇，暖风机较易实现发电供自身设备运行。本发明的热电暖风机无需喷嘴，依靠重力实现液体汽化、燃烧，燃烧释放的热量用于温差发电驱动送风风扇，将室外的冷空气经过散热器加热送入室内，无需外接电源。此燃油热电暖风机具有能源效率高、稳定性高、移动方便等优点，是冬季野营或临时住房取暖用的理想设备。
Claims (10)
1.一种热电燃油暖风机，其特征在于，包括燃烧-换热壳体(2)，所述燃烧-换热壳体(2)顶部设置有送风口(1)，燃烧-换热壳体(2)内设置有带烟筒(21)的燃烧室(19)，燃烧室(19)的侧壁上开设有若干排烟孔(18)，燃烧室(19)外侧设置有集热腔体(20)，燃烧室(19)与集热腔体(20)之间形成集热腔，集热腔体(20)的外壁上设置有若干组热电模块(4)，若干组热电模块(4)上设置有散热器(3)，燃烧-换热壳体(2)下方设置有蒸发预混室壳体(5)，蒸发预混室壳体(5)内设置有蒸发预混室(7)，蒸发预混室(7)内设置有汽化装置，蒸发预混室(7)下方设置有送风风扇(10)，蒸发预混室(7)与蒸发预混室壳体(5)之间的空隙形成送风通道(6)；空气通过送风通道(6)与散热器(3)强制对流换热后，由设置于燃烧-换热壳体(2)上的送风口(1)排出。
2.根据权利要求1所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述排烟孔(18)的直径为3～6mm，若干排烟孔的总面积为燃烧室(19)壁面总面积的0.02～0.05倍。
3.根据权利要求1所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述蒸发预混室壳体(5)包括内壁和外壁，并且内壁和外壁之间形成助燃空气通道(12)，助燃空气通道(12)的底部设置有助燃风机(8)；所述蒸发预混室(7)的内壁上开设有若干直径为1.5～3mm进风孔(13)，若干进风孔的总面积为蒸发预混室(7)内壁表面积的0.02～0.05倍。
4.根据权利要求1所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述汽化装置是通过第一稳流盘(14)和第二稳流盘(15)固定的，第一稳流盘(14)位于第二稳流盘(15)下方，所述的第一稳流盘(14)和第二稳流盘(15)的直径均是蒸发预混室(7)内径的0.5～0.8倍，第一稳流盘(14)与第二稳流盘(15)之间的距离是蒸发预混室(7)高度的0.3～0.5倍，第一稳流盘(14)到蒸发预混室(7)底端的距离为蒸发预混室(7)高度的0.1～0.3倍。
5.根据权利要求1或4所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述汽化装置包括汽化帽(17)、过热管(16)以及汽化管(11)，汽化管(11)包括设置在蒸发预混室(7)下方的水平管和设置在蒸发预混室(7)内的竖直管，水平管与竖直管相连通，并且水平管还连接有依靠重力供油的供油管；过热管(16)竖直设置在蒸发预混室(7)内且与汽化管(11)的竖直管相平行；竖直管的顶部和过热管(16)的顶部通过汽化帽(17)相连通。
6.根据权利要求5所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述汽化帽(17)的容积为2000～50000mm3，并且汽化帽(17)与过热管(16)焊接在一起。
7.根据权利要求1所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述集热腔体(20)的横截面为正多边形；燃烧室(19)与集热腔体(20)之间的距离为10～50mm。
8.根据权利要求1所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述助燃风机(8)和送风风扇(10)均与热电模块相连，由热电模块(4)驱动。
9.根据权利要求1所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述送风风扇(10)为轴流风扇，并且送风风扇(10)外部设有过滤网。
10.根据权利要求1所述的一种热电燃油暖风机，其特征在于，所述蒸发预混室(7)与燃烧室(19)为分体结构，燃烧室(19)扣置在蒸发预混室(7)上方，并采用螺栓锁紧；蒸发预混室(7)和燃烧室(19)的材质均为耐热不锈钢；散热器(3)为铝制翅片式、针翅式或蜂窝孔板散热器。
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