CN110645572B - 一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器及使用方法，包括相连通的进气导流筒与二级燃烧筒，进气导流筒前端开口，后端开设有若干用于与二级燃烧筒相连通的孔；进气导流筒内设置有一级燃烧筒，一级燃烧筒的前端设置有燃烧室盖，燃烧室盖内壁面开设有油槽，油槽上设置有吸油多孔介质；一级燃烧筒的后端面开设有若干小孔，一级燃烧筒上的小孔与进气导流筒上的小孔相连通；一级燃烧筒与进气导流筒之间的空隙形成空气通道；一级燃烧筒内设置有进气管，并且进气管入口与空气通道相连通；一级燃烧筒侧壁上开设有若干第一进气孔，进气管侧壁上开设有若干第二进气孔。本发明可以使燃油蒸汽与空气充分混合燃烧，不易产生积碳，降低污染物的排放，提高燃烧效率。
Description
技术领域
本发明涉及燃油燃烧器技术领域，更涉及到一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器及使用方法。
背景技术
燃油加热器作为独立于发动机的加热供暖装置，可为汽车室内供暖，使车室内保持一定的温度；同时也可以预热发动机，确保发动机易启动、降低汽车的排放水平以及减少摩擦副的磨损，从而增加发动机的使用寿命。已经广泛地应用于汽车、船舶等在低温环境下工作的运输工具中。
作为燃烧加热器的核心部件燃烧器，对燃油燃烧效率有着重大的影响，因此，提高燃油的燃烧效率是提高燃烧加热器效率的重要方法。预蒸发燃烧技术是一种较为先进的、可利用的燃烧技术，以此来提高燃油的燃烧效率。在现有的蒸发燃烧器中，燃油蒸汽与空气混合不充分，燃烧时易产生积碳，使燃油不能正常燃烧，造成燃油加热器总体的热效率下降，并排出大量的废气污染物。
发明内容
本发明的目的是提供一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器及使用方法，使燃油蒸汽与空气混合充分，燃烧时不易产生积碳，使燃油充分燃烧，提高燃烧效率。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案：
一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，包括相连通的进气导流筒与二级燃烧筒，进气导流筒前端开口，后端开设有若干用于与二级燃烧筒相连通的孔；
进气导流筒内设置有一级燃烧筒，一级燃烧筒的前端设置有燃烧室盖，燃烧室盖内壁面开设有油槽，油槽上设置有吸油多孔介质，一级燃烧筒内设置点火机构；
一级燃烧筒的后端面开设有若干小孔，并且一级燃烧筒上的小孔与进气导流筒上的小孔相连通；
一级燃烧筒与进气导流筒之间的空隙形成空气通道；
一级燃烧筒内设置有进气管，并且进气管入口与空气通道相连通；
一级燃烧筒侧壁上开设有若干第一进气孔，进气管侧壁上开设有若干第二进气孔。
本发明进一步的改进在于，油槽呈放射状；燃烧室盖外侧设置有油管，油管穿过燃烧室盖的中心与油槽相连通。
本发明进一步的改进在于，一级燃烧筒上的小孔与进气导流筒上的小孔之间通过导管相连通。
本发明进一步的改进在于，导管的直径为15～20mm。
本发明进一步的改进在于，进气导流筒的底端与一级燃烧筒的底端之间的距离为15～25mm。
本发明进一步的改进在于，进气管安装在一级燃烧筒的中心处，进气管后端设置多孔介质，多孔介质为多孔纤维毡状的不锈钢或铜，多孔介质的孔隙率为0.5～0.7，平均丝径为25-40μm；
进气导流筒的前端与一级燃烧筒之间通过环形板相连，环形板上开设有若干空气进风孔。
本发明进一步的改进在于，第一进气孔沿一级燃烧筒周向分布若干排，从前端到后端为第一排到最后一排，第一排的第一进气孔的数量为10～15，第一进气孔的数量从一级燃烧筒的前端到后端逐渐减小，相邻两排第一进气孔数量比为1:(0.7～0.8)，前端的第一进气孔的数量最多。
本发明进一步的改进在于，吸油多孔介质的孔隙率为0.6～0.85，吸油多孔介质为多孔泡沫状或多孔纤维毡状的不锈钢或铜，吸油多孔介质为多孔泡沫状时，平均孔径为0.18～0.42mm；吸油多孔介质为多孔纤维状毡时，平均丝径为25-40μm；吸油多孔介质层的厚度为3-8mm。
本发明进一步的改进在于，进气管的直径为20～30mm，所有第二进气孔的总面积与所有第一进气孔的总面积之比为2:(1.01～1.2)；进气管的后端与吸油多孔介质的距离为25～40mm。
一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器的使用方法，点火机构先通电，达到灼热状态，然后油泵向油管供油，油管中的燃油供入油槽，燃油被吸油多孔介质吸收，并且均匀扩散，靠近点火机构处的燃油被加热蒸发，同时空气通道中的空气，通过一级燃烧筒侧壁的第一进气孔和进气管上的第二进气孔进入一级燃烧筒内，与燃油蒸汽充分混合；当点火机构的温度达到燃油蒸汽的着火点，混合气被点燃，形成初期点火火焰，从而加热吸油多孔介质，使燃油快速蒸发与空气混合燃烧；流向一级燃烧筒后端的高温混合气，大部分通过导管进入二级燃烧筒中充分燃烧，当高温混合气通过导管时，加热进入进气管中的空气，从而提高混合气的温度，增强燃烧强度；进气管内的空气一部分通过多孔介质喷射至吸油多孔介质表面，加速燃油的蒸发。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过在进气导流筒的中心位置设置一级燃烧筒，且一级燃烧筒与空气通道相通，空气即从一级燃烧筒侧壁上的第一进气孔进入一级燃烧筒，也从进气管上的第二进气孔进入一级燃烧筒，提高燃油蒸汽和空气的混合程度；当高温混合气通过混合气出孔时从而加热进入一级燃烧筒的空气，从进气管上喷出的热空气，提高了反应温度，增强了燃烧强度；一级燃烧筒最上端设有吸油多孔介质，使热空气通过多孔介质吹向吸油多孔介质，加速燃油的蒸发的同时，也与燃油蒸汽混合。
进一步的，油槽呈放射状，目的是使油扩散更均匀。
进一步的，进气导流筒的底端与一级燃烧筒的底端之间的距离为15～25mm；该距离过小，使得空气流动阻力大，进入到进气管中的空气流量少。该距离过大，使得一级燃烧筒的阻力过大。
进一步的，一级燃烧筒侧壁上的第一进气孔周向分布若干排，第一排的第一进气孔的数量为10～15，第一进气孔的数量从一级燃烧筒的前端到后端逐渐减小，相邻两排第一进气孔数量比为1:(0.7～0.8)，前端的第一进气孔的数量最多，原因为：混合初期提供大量的空气与燃油蒸汽混合，使燃油蒸汽开始燃烧时空气充足，防止燃烧不充分产生积碳，使混合气燃烧充分。
进一步的，吸油多孔介质层的厚度为3～8mm，目的是为了使油均匀的扩散至吸油多孔介质的表面。太厚，阻力太多，太薄，没有径向的扩散。
进一步的，所有第二进气孔的总面积与所有第一进气孔的总面积之比为2:(1.01～1.2)，能够使得空气能够与燃油蒸汽均匀混合；进气管的后端与吸油多孔介质的距离为25～40mm，可以加速燃油的蒸发，距离较小，吹向吸油多孔介质上风速较大，不利于燃油在吸油多孔介质中心区域的扩散效果，反而起不到加速蒸发的作用；距离较大，空气吹向吸油多孔介质上风速较小，起不到加速蒸发的作用。
附图说明
图1是蒸发式燃烧器总体结构示意图。
图2是蒸发式燃烧器沿A-A结构剖面图。
图3是燃烧室盖结构示意图。
图4是蒸发式燃烧器点火机构处的局部放大示意图。
附图标记说明：1、油管；2、燃烧室盖；3、油槽；4、吸油多孔介质；5、环形板；6、进风孔；7、进气导流筒；8、空气通道；9、第一进气孔；10、一级燃烧筒；11、导管；12、二级燃烧筒；13、进气管；14、第二进气孔；15、多孔介质；16、安装孔；17、点火机构。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
参见图1、图2、图3和图4，本发明包括相连通的进气导流筒7与二级燃烧筒12，进气导流筒7前端开口。
二级燃烧筒12内部空腔为二级燃烧室。
进气导流筒7内设置有一级燃烧筒10，一级燃烧筒10与进气导流筒7之间的空隙形成空气通道8。参见图3，一级燃烧筒10的前端设置有燃烧室盖2，燃烧室盖2内壁上开设有油槽3，油槽3呈放射状(即米字型)，目的是使油扩散更均匀；油槽3上设置有吸油多孔介质4，吸油多孔介质4紧贴在燃烧室盖2的内表面。
吸油多孔介质4的孔隙率为0.6～0.85，吸油多孔介质4为多孔泡沫状或多孔纤维毡状的不锈钢或铜，吸油多孔介质为多孔泡沫状时，平均孔径为0.18～0.42mm；吸油多孔介质为多孔纤维状毡时，平均丝径为25-40μm；吸油多孔介质层4的厚度为3-8mm，吸油多孔介质层4的厚度为3-8mm，目的是为了使油均匀的扩散至吸油多孔介质的表面。太厚，阻力太多，太薄，没有径向的扩散。
一级燃烧筒10内设置有点火机构17，点火机构17与吸油多孔介质4之间的距离为1～5mm；燃烧室盖2外侧设置有油管1，油管1穿过燃烧室盖2的中心与油槽3相连通。
一级燃烧筒10的后端面上开设有与二级燃烧筒12相连通的若干小孔。一级燃烧筒10后壁上的小孔与进气导流筒7上后壁的小孔之间通过导管11相连通，导管11的直径为15～20mm。
一级燃烧筒10内设置有进气管13，进气管13后端设置在一级燃烧筒10的后端面上，并且进气管13位于一级燃烧筒10的中心位置，一级燃烧筒10侧壁上开设有若干第一进气孔9，进气管13侧壁上开设有若干第二进气孔14。
进气管13的前端设置有多孔介质15，具体的，多孔介质15为多孔纤维毡状的不锈钢，多孔纤维毡的孔隙率为0.5～0.7，多孔纤维毡多的纤维的平均丝径为25-40μm。
进气导流筒7的后端面与一级燃烧筒10的后端面之间的距离为15～25mm，若该距离过小，使得空气流动阻力大，进入到进气管13中的空气流量少；该距离过大，使得一级燃烧筒10的阻力过大。
进气导流筒7的前端内壁上设置有环形板5，环形板5设置在空气通道8，环形板5上开设有若干进风孔6。
一级燃烧筒10侧壁上的第一进气孔9沿周向分布有若干排，第一排的第一进气孔9的数量为10～15，第一进气孔9的数量从一级燃烧筒10的前端到后端逐渐减小，相邻两排第一进气孔9数量比为1:(0.7～0.8)，前端的第一进气孔9的数量最多，原因为：混合初期提供大量的空气与燃油蒸汽混合，使燃油蒸汽开始燃烧时空气充足，防止燃烧不充分产生积碳，使混合气燃烧充分。
进气管13的直径为20～30mm，进气管13上若干第二进气孔14的总面积与一级燃烧筒10的侧壁上周向分布的所有第一进气孔9的总面积之比为2:(1.01～1.2)，使得空气能够与燃油蒸汽均匀混合；进气管13的前端面与吸油多孔介质4的距离为25～40mm，可以加速燃油的蒸发，若距离较小，吹向吸油多孔介质4上风速较大，不利于燃油在吸油多孔介质4中心区域的扩散效果，反而起不到加速蒸发的作用；距离较大，空气吹向吸油多孔介质上风速较小，起不到加速蒸发的作用。
进气管13采用的材料为耐高温的不锈钢。
本发明的使用方法是：点火机构17先通电，达到灼热状态。油泵向油管1供油，油管1中的燃油供入油槽3，燃油被吸油多孔介质4吸收，并且均匀扩散，靠近点火机构17处的燃油被加热蒸发，同时经助燃风机吹入到空气通道8中的空气，通过一级燃烧筒10侧壁的第一进气孔9和进气管13上的第二进气孔14进入一级燃烧筒10内，与燃油蒸汽充分混合。当点火机构17的温度达到燃油蒸汽的着火点，混合气被点燃，形成比较小的初期点火火焰，从而加热吸油多孔介质4，使燃油快速蒸发与空气混合燃烧。流向一级燃烧筒10后端的高温混合气，大部分通过导管11进入二级燃烧筒12中充分燃烧，当高温混合气通过导管11时，加热进入进气管13中的空气，从而提高混合气的温度，增强燃烧强度；进气管13内的空气一部分通过多孔介质15喷射至吸油多孔介质4表面，加速燃油的蒸发。
Claims (9)
1.一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，其特征在于，包括相连通的进气导流筒（7）与二级燃烧筒（12），进气导流筒（7）前端开口，后端开设有若干用于与二级燃烧筒（12）相连通的孔；
进气导流筒（7）内设置有一级燃烧筒（10），一级燃烧筒（10）的前端设置有燃烧室盖（2），燃烧室盖（2）内壁面开设有油槽（3），油槽（3）上设置有吸油多孔介质（4），一级燃烧筒（10）内设置点火机构（17）；
一级燃烧筒（10）的后端面开设有若干小孔，并且一级燃烧筒（10）上的小孔与进气导流筒（7）上的孔相连通；
一级燃烧筒（10）与进气导流筒（7）之间的空隙形成空气通道（8）；
一级燃烧筒（10）内设置有进气管（13），并且进气管（13）入口与空气通道（8）相连通；
一级燃烧筒（10）侧壁上开设有若干第一进气孔（9），进气管（13）侧壁上开设有若干第二进气孔（14）；
二级燃烧筒（12）内部空腔为二级燃烧室；
吸油多孔介质（4）紧贴在燃烧室盖（2）的内表面，点火机构（17）与吸油多孔介质（4）之间的距离为1～5mm，燃烧室盖（2）外侧设置有油管（1），油管（1）穿过燃烧室盖2的中心与油槽（3）相连通；
一级燃烧筒（10）的后端面上开设有与二级燃烧筒（12）相连通的若干小孔；一级燃烧筒（10）后壁上的小孔与进气导流筒（7）上后壁的小孔之间通过导管（11）相连通；
进气管（13）后端设置在一级燃烧筒（10）的后端面上，并且进气管（13）位于一级燃烧筒（10）的中心位置；进气管（13）的前端设置有多孔介质（15）；
进气导流筒（7）的前端内壁上设置有环形板（5），环形板（5）设置在空气通道（8），环形板（5）上开设有若干进风孔（6）。
2.根据权利要求1所述的一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，其特征在于，油槽（3）呈放射状。
3.根据权利要求1所述的一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，其特征在于，导管（11）的直径为15～20mm。
4.根据权利要求1所述的一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，其特征在于，进气导流筒（7）的底端与一级燃烧筒（10）的底端之间的距离为15～25mm。
5.根据权利要求1所述的一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，其特征在于，多孔介质（15）为多孔纤维毡状的不锈钢或铜，多孔介质的孔隙率为0.5～0.7，平均丝径为25-40μm；
进气导流筒（7）的前端与一级燃烧筒（10）之间通过环形板（5）相连。
6.根据权利要求1所述的一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，其特征在于，第一进气孔（9）沿一级燃烧筒（10）周向分布若干排，从前端到后端为第一排到最后一排，第一排的第一进气孔（9）的数量为10～15，第一进气孔（9）的数量从一级燃烧筒的前端到后端逐渐减小，相邻两排第一进气孔（9）数量比为1:（0.7～0.8），前端的第一进气孔（9）的数量最多。
7.根据权利要求1所述的一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，其特征在于，吸油多孔介质（4）的孔隙率为0.6～0.85，吸油多孔介质（4）为多孔泡沫状或多孔纤维毡状的不锈钢或铜，吸油多孔介质为多孔泡沫状时，平均孔径为0.18～0.42mm；吸油多孔介质为多孔纤维毡状的不锈钢或铜时，平均丝径为25-40μm；吸油多孔介质层（4）的厚度为3-8mm。
8.根据权利要求1所述的一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器，其特征在于，进气管（13）的直径为20～30mm，所有第二进气孔（14）的总面积与所有第一进气孔（9）的总面积之比为2:（1.01～1.2）；进气管（13）的前端面与吸油多孔介质（4）的距离为25～40mm。
9.一种基于权利要求1所述的液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器的使用方法，其特征在于，点火机构（17）先通电，达到灼热状态，然后油泵向油管（1）供油，油管（1）中的燃油供入油槽（3），燃油被吸油多孔介质（4）吸收，并且均匀扩散，靠近点火机构（17）处的燃油被加热蒸发，同时空气通道（8）中的空气，通过一级燃烧筒（10）侧壁的第一进气孔（9）和进气管（13）上的第二进气孔（14）进入一级燃烧筒（10）内，与燃油蒸汽充分混合；当点火机构（17）的温度达到燃油蒸汽的着火点，混合气被点燃，形成初期点火火焰，从而加热吸油多孔介质（4），使燃油快速蒸发与空气混合燃烧；流向一级燃烧筒（10）后端的高温混合气，大部分通过导管（11）进入二级燃烧筒（12）中充分燃烧，当高温混合气通过导管（11）时，加热进入进气管（13）中的空气，从而提高反应温度，增强燃烧强度；进气管（13）内的空气一部分通过多孔介质（15）喷射至吸油多孔介质（4）表面，加速燃油的蒸发。
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