一種雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，包括A管、B管、C管、D管和空氣進(jìn)口管，在A管內(nèi)設(shè)置液體燃料噴管，在A管左側(cè)壁設(shè)置對稱的空氣入口管，A管與B管之間設(shè)置環(huán)形電極，B管與C管之間設(shè)置液滴收集格柵，C管與D管之間設(shè)置燃燒格柵，點(diǎn)火器的點(diǎn)火針穿過D管的管壁，置于燃燒格柵的右方。本雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，根據(jù)微尺度條件下液體燃料燃燒的特性，將針形與環(huán)形電極相結(jié)合，并將液滴收集格柵與燃燒格柵分開設(shè)計(jì)，可促使液體燃料荷電霧化、蒸發(fā)氣化及燃燒近似分階段進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)微尺度條件下液體燃料的穩(wěn)定與完全燃燒，并達(dá)到由簡單的電場參數(shù)控制間接實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的燃燒控制的目的，具有原理上的創(chuàng)新性。
【專利說明】一種雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微型液體燃料燃燒器，特別涉及一種雙格柵荷電噴霧微型液體燃【背景技術(shù)】
[0002]微型燃燒器在微能源系統(tǒng)當(dāng)中有重要的應(yīng)用，利用氫氣和碳?xì)浠衔餅槿剂系奈⒛茉聪到y(tǒng)，能量密度約為傳統(tǒng)化學(xué)電池的幾十倍，可以克服化學(xué)電池存在的能量密度小(使用時間短)、體積和重量大、充電時間長等缺點(diǎn)；液體燃料的密度更大，相同體積內(nèi)儲量更大，利于持續(xù)燃燒，而且安全性更好，儲存運(yùn)輸更方便，能量密度更高，因此，液體燃料的微型燃燒器具有巨大的應(yīng)用潛力。
[0003]在微小尺度下，燃燒室特征尺寸已經(jīng)接近或小于燃料的淬熄直徑(或淬熄距離)，從而使燃燒不穩(wěn)定急劇增加。與常規(guī)尺度燃燒過程相比，微小尺度燃燒面臨著許多挑戰(zhàn)，比如散熱損失大、氣體混合物停留時間短、材料方面的限制和化學(xué)基元的壁面淬熄。
[0004]液體燃料的沸點(diǎn)通常低于著火溫度，其燃燒過程可大致分為三步:1.蒸發(fā)；2.混合；3.燃燒。由于混合速度快，燃燒速度通常也較高，液體燃燒速度常常取決于最慢的蒸發(fā)速度。
[0005]液體燃燒不同于固體燃燒的異相化學(xué)反應(yīng)，只能在表面蒸發(fā)，并在離液滴表面一定距離的火焰面上燃燒；液體燃料的燃燒不同于氣體燃料的均相擴(kuò)散燃燒，液體燃料在和空氣混合前存在蒸發(fā)氣化過程，液體燃料需要附加的時間和空間來蒸發(fā)和混合，在微尺度燃燒系統(tǒng)中，雷諾數(shù)一般很低，液體蒸發(fā)和混合的速率通常很慢。因此，在使用液體燃料的微型燃燒器內(nèi)采用荷電噴霧燃燒技術(shù)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器。荷電噴霧使液體燃料迅速霧化，加快其蒸發(fā)過程；獨(dú)特的雙格柵設(shè)計(jì)使得微小液滴進(jìn)一步霧化并與空氣更好地充分混合，從而實(shí)現(xiàn)液體燃料的穩(wěn)定燃燒。
[0007]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種雙格柵電噴霧微型液體燃燒器，包括A管、B管、C管、D管和點(diǎn)火器；在々管內(nèi)設(shè)置液體燃料噴嘴，在A管左側(cè)壁設(shè)置對稱的空氣入口管，A管與B管之間設(shè)有環(huán)形電極，B管與C管之間設(shè)置有液滴收集格柵，C管與D管之間設(shè)置燃燒格柵；點(diǎn)火器的點(diǎn)火針穿過D管的管壁，并置于燃燒格柵的右方。
[0009]所述液體燃料噴嘴與高壓直流電源正極相連，所述環(huán)形電極與另一高壓直流電源正極連接，所述液滴收集格柵接地。
[0010]所述液體燃料噴嘴由一根或數(shù)根毛細(xì)管構(gòu)成。
[0011]所述液體燃料噴管、環(huán)形電極、液滴收集格柵和燃燒格柵由金屬材料制成。
[0012]所述A管、B管、C管、D管通過螺栓連接。[0013]所述A管、B管、C管、D管和空氣入口管均采用陶瓷材料制成，如SiO2、SiC、Si3N4或者Al2O3之類的陶瓷材料。
[0014]所述A管、B管、C管、D管和空氣入口管的截面均為圓形截面。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)本實(shí)用新型具有雙格柵結(jié)構(gòu)的荷電噴霧微型液體燃燒器，根據(jù)微尺度條件下液體燃料燃燒的特性，將針形與環(huán)形電極相結(jié)合，并將液滴收集格柵與燃燒格柵分開設(shè)置，可促使液體燃料荷電霧化、蒸發(fā)氣化及燃燒近似分階段進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)微尺度條件下液體燃料的穩(wěn)定與完全燃燒，并達(dá)到由簡單的電場參數(shù)控制間接實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的燃燒控制的目的，具有原理上的創(chuàng)新性。
[0017](2)本實(shí)用新型的液體燃料由微型注射泵控制流量從液體燃料噴嘴流出，空氣從空氣進(jìn)口管進(jìn)入，其流量的調(diào)整采用氣體流量器控制進(jìn)行，可準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)當(dāng)量比，使燃料穩(wěn)定燃燒。
[0018](3)本實(shí)用新型設(shè)置有兩個格柵，與只有一個格柵的燃燒器相比，除了壁濕區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)液體燃料的蒸發(fā)霧化，并在右側(cè)燃燒格柵區(qū)域以接近氣體燃燒的方式穩(wěn)定燃燒。左側(cè)格柵作為液滴收集器，此時液滴粒徑較大，收集格柵的網(wǎng)孔也較大，便于液滴通過和進(jìn)一步霧化；右側(cè)格柵作為氣體穩(wěn)燃器，燃燒格柵的網(wǎng)孔設(shè)計(jì)為線條流暢的正六邊形或圓形，網(wǎng)孔也相應(yīng)縮小，不僅使氣體順利排出，還可以延長氣體在燃燒格柵上的停留時間，使燃燒更加充分；兩個格柵之間的距離為3_-6_。兩個格柵為液滴的霧化和混合提供了空間，避免了液滴與火焰的直接接觸。
[0019](4)本實(shí)用新型的點(diǎn)火器使點(diǎn)火操作更簡單、便捷，在工程上的實(shí)用性更強(qiáng)。
[0020](5) A管、B管、C管、D管和空氣入口管均采用陶瓷材料，耐高溫，進(jìn)一步提高了火焰穩(wěn)定性及燃燒效率。
[0021](6)本實(shí)用新型技術(shù)具有質(zhì)量輕、體積小，技術(shù)手段簡便易行，可實(shí)現(xiàn)微小加工和工廠批量生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為燃料及空氣入口處截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為液滴收集格柵處的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為燃燒格柵處的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體示例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0027]實(shí)施示例
[0028]如圖1至圖4所示。本雙格柵荷電噴霧微型燃燒器，從左至右依次包括A管3、B管5、C管7和D管10 ;在A管3中設(shè)置液體燃料噴管2，在A管3左側(cè)壁設(shè)計(jì)對稱的空氣入口管1，A管3與B管5之間設(shè)有環(huán)形電極4，B管5與C管7之間設(shè)置有液滴收集格柵6，C管7與D管10之間設(shè)置燃燒格柵8 ;點(diǎn)火器9的點(diǎn)火針穿過D管10的管壁，并置于燃燒格柵8的右方。[0029]所述液體燃料噴嘴2與高壓直流電源(直流電源電壓為l_5kV)正極相連，所述環(huán)形電極4與另一高壓直流電源(直流電源電壓為l_5kV)正極相連，所述液滴收集格柵6接地。
[0030]所述液體燃料噴嘴2、環(huán)形電極4、液滴收集格柵6和燃燒格柵8由金屬材料制成。
[0031]所述A管3、B管5、C管7、D管10均通過螺栓連接，環(huán)形電極4被固定在A管3和B管5之間，B管5和C管7之間設(shè)置液滴收集格柵6，燃燒格柵8被置于C管7和D管10中間，A管3、B管5、C管7、D管10之間的接觸面可經(jīng)粗糙處理，便于固定。
[0032]所述點(diǎn)火器9的點(diǎn)火針穿過D管10的管壁，置于燃燒格柵8的右方。
[0033]所述液體燃料噴嘴2可采用單根或多根不銹鋼毛細(xì)管構(gòu)成。毛細(xì)管的內(nèi)徑為
0.3mm_l.0mm,外徑為0.5mm_l.2_。不鎊鋼的環(huán)形電極4內(nèi)徑為2.5mm_6.0_。從噴嘴到環(huán)形電極左側(cè)的軸向距離為1_-3_。格柵由多個小網(wǎng)格組成，也可采用不銹鋼材料。
[0034]所述A管3、B管5、C管7、D管10和空氣進(jìn)口管I均采用陶瓷材料制成，如Si02、SiC、Si3N4、或者 A1203。
[0035]所述A管3、B管5、C管7、D管10和空氣進(jìn)口管I的截面均為圓形截面。
[0036]所述A管3、B管5、C管7、D管10的內(nèi)徑為管壁厚0.5mm-1mm ;空氣進(jìn)口管 I 的內(nèi)徑為 0.5mm-5mm,管壁厚 0.2mm-Q.5mm ;A 管 3 長B 管 5 長 5mm-8mm，C 管 7 長度為 D 管 10 長 10mm-15mm。
[0037]工作時，由于液體燃料噴嘴2上的電壓Vc的作用，液體在毛細(xì)管出口處形成錐狀，在射流的端部由于外界擾動而破碎成小霧滴；環(huán)形電極4上的電壓Ve和液滴收集格柵6之間形成電場，帶電液滴從環(huán)形電極到收集格柵6并被其捕獲，增加了液滴的停留時間，使霧化更充分；在液滴收集格柵6和燃燒格柵8之間的C管7內(nèi)，霧滴與空氣充分混合，在燃燒格柵右側(cè)用點(diǎn)火器9將燃料點(diǎn)燃，燃燒格柵8作為穩(wěn)燃器，實(shí)現(xiàn)燃料的高效穩(wěn)定燃燒。
[0038]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0039]上述實(shí)示例僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，從左至右依次包括A管(3)、B管(5)、C管(7)和D管(10);在A管(3)中設(shè)置液體燃料噴管(2 )，在A管(3 )左側(cè)壁設(shè)置對稱的空氣入口管(1)，A管(3)與B管(5)之間設(shè)有環(huán)形電極(4)，B管(5)與C管(7)之間設(shè)置有液滴收集格柵(6)，C管(7)與D管(10)之間設(shè)置燃燒格柵(8);點(diǎn)火器(9)的點(diǎn)火針穿過D管(10)的管壁，并置于燃燒格柵(8)的右方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，其特征在是，所述液體燃料噴嘴(2)與高壓直流電源正極相連，所述環(huán)形電極(4)與另一高壓直流電源正極連接，B管(5)與C管(7)之間的液滴收集格柵(6)接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，其特征在是，液體燃料噴嘴(2 )、環(huán)形電極(4 )液滴收集格柵(6 )和燃燒格柵(8 )均由金屬材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，其特征在是，所述A管(3)、B管(5)、C管(7)和D管(10)通過螺栓連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，其特征在是，所述A管(3)、B管(5)、C管(7)、D管(10)和空氣入口管(I)均采用陶瓷材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，其特征在是，所述陶瓷材料采用Si02、SiC、Si3N4或者Al2O3中的其中一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙格柵荷電噴霧微型液體燃燒器，其特征在是，所述A管(3)、B管(5)、C管(7)和D管(10)的截面均為圓形截面。
【文檔編號】F23D11/36GK203718770SQ201420049479
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】甘云華, 張夏 申請人:華南理工大學(xué)