本實(shí)用新型涉及微尺度熱光電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器。

背景技術(shù)：

隨著微小電子機(jī)械系統(tǒng)的需求增大，以及微小尺度加工技術(shù)的快速發(fā)展，微動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。該系統(tǒng)基于燃料的燃燒，且具有能量密度高(約為常規(guī)鋰電池的幾十倍)，體積小(一般為毫米級(jí)以下)等特點(diǎn)。微熱光電系統(tǒng)作為一種無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的微動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)，其原理是利用燃料在燃燒器中燃燒釋放的化學(xué)能，轉(zhuǎn)換為燃燒器壁面的輻射能，再利用光伏電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能。然而，微熱光電系統(tǒng)的核心部件—微燃燒室的尺寸要比傳統(tǒng)燃燒室的尺寸小得多，這樣也產(chǎn)生了諸多關(guān)于微尺度穩(wěn)定燃燒方面的難題。例如微尺度燃燒室的表面積與體積比(面體比)比常規(guī)尺度下的大，這使得燃燒室壁面的熱量散失大大增加，嚴(yán)重影響了燃燒的穩(wěn)定性和化學(xué)反應(yīng)速率；同時(shí)，面容比的增加，使得活性自由基與壁面的碰撞次數(shù)增加，從而減少了燃燒反應(yīng)中自由基的數(shù)量，導(dǎo)致燃燒不充分，化學(xué)反應(yīng)速率降低，以及易發(fā)生熄火現(xiàn)象。

在微熱光電系統(tǒng)中，獲得具有高輻射能的燃燒器壁面是關(guān)鍵。雖然面體比的增加帶來(lái)諸多上述不利于燃燒的問(wèn)題，但對(duì)于微熱光電系統(tǒng)而言，微燃燒室的高面體比能夠有效提升燃燒室壁面上單位面積的輻射能，利于提升熱光電能量轉(zhuǎn)化效率。目前，常規(guī)的微尺度燃燒室存在諸多缺點(diǎn)，如外壁面溫度溫差大，溫度分布不均勻等，這也不利于提升微熱光電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。

然而，采用催化燃燒方式可以有效地提高壁面溫度，減少熱淬熄作用和污染物的排放，提高燃燒效率，最終能夠穩(wěn)定并促進(jìn)燃燒。采用多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)，燃燒產(chǎn)生的熱量通過(guò)自身的導(dǎo)熱和輻射作用傳遞給未燃預(yù)混燃料，高溫?zé)煔庥酂嵋矔?huì)通過(guò)自身的蓄熱能力進(jìn)行回收，這可以大大提高燃料的燃燒速度和火焰燃燒速率。鑒于此，本實(shí)用新型將催化燃燒和多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出具備高輻射能的新型微燃燒器，以達(dá)到清潔、高效、穩(wěn)定燃燒的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，該燃燒器的成本相對(duì)較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)微小尺度下多燃料和各種貧燃(或富燃)極限條件下的穩(wěn)定高效燃燒，可以提供穩(wěn)定的壁面高溫，同時(shí)能夠大大提高能源利用率，減少環(huán)境污染。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，包括燃燒室上部、點(diǎn)火器、燃燒室下部；所述燃燒室上部與所述燃燒室下部通過(guò)耐高溫膠粘連；所述燃燒室的下部和燃燒室上部截面為矩形；所述燃燒室上部?jī)?nèi)設(shè)有尾氣處理區(qū)域和多孔介質(zhì)區(qū)域；所述多孔介質(zhì)區(qū)域和尾氣處理區(qū)域內(nèi)填充材料為多孔介質(zhì)，所述尾氣處理區(qū)域內(nèi)多孔介質(zhì)浸漬催化劑；所述燃燒室下部通過(guò)豎直設(shè)置的陶瓷片分割成多個(gè)流體通道，所述陶瓷片平行于所述燃燒室下部的長(zhǎng)邊面，且通過(guò)耐高溫膠與所述燃燒室下部的短邊面粘接；所述燃燒室下部的長(zhǎng)邊面涂覆催化劑；與所述燃燒室下部的長(zhǎng)邊面相鄰的陶瓷片單面涂覆催化劑，且與所述燃燒室下部的長(zhǎng)邊面面對(duì)面；所述燃燒室下部的長(zhǎng)邊面、短邊面和單面涂覆催化劑的陶瓷片形成催化燃燒區(qū)域；所述燃燒室上部與所述燃燒室下部之間設(shè)置點(diǎn)火器，并插入所述催化燃燒區(qū)域內(nèi)。

進(jìn)一步，所述燃燒室的下部和燃燒室上部材料為低導(dǎo)熱系數(shù)材料。

進(jìn)一步，所述燃燒室的下部為陶瓷材料。

進(jìn)一步，所述燃燒室上部為高透光石英玻璃。

進(jìn)一步，所述陶瓷片的厚度為0.2-0.4mm，每片陶瓷片之間的距離為0.2-0.6mm。

進(jìn)一步，所述陶瓷片材料為碳化硅或磷化硅或氮化硅。

進(jìn)一步，所述多孔介質(zhì)材料孔隙率在0.6-0.95。

進(jìn)一步，所述多孔介質(zhì)材料為剛玉或者碳化硅或者氧化鋯。

進(jìn)一步，所述點(diǎn)火器為電子點(diǎn)火器。

進(jìn)一步，催化劑為貴金屬或者貴金屬氧化物。

本實(shí)用新型的有益效果在于

1.本實(shí)用新型所述的應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，燃料在催化壁面上發(fā)生放熱反應(yīng)，提高了壁面的溫度，減少活性自由基的淬滅，也預(yù)熱了通道中未燃燃料混合物。由于催化劑具有吸附選擇性，所以選擇不同催化材料可以有效減少中間產(chǎn)物的生成，降低污染物(如氮氧化物)的生成。

2.本實(shí)用新型所述的應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，采多孔介質(zhì)具有較高的比表面積和比熱容，能夠固定高溫源，增加氣體和固體之間的熱交換速率，提升溫度分布的均勻性。多孔介質(zhì)的自身結(jié)構(gòu)可以延長(zhǎng)燃料駐留時(shí)間，強(qiáng)化燃燒過(guò)程，提高燃燒安全性和穩(wěn)定性；多孔介質(zhì)的高熱導(dǎo)率和強(qiáng)輻射作用可以使反應(yīng)放出的熱量向上游和下游傳給臨近的流體介質(zhì)。

3.本實(shí)用新型所述的應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，針對(duì)微尺度條件下，燃料駐留時(shí)間短燃燒不充分，燃燒室下游壁面溫度偏低的缺點(diǎn)，采用負(fù)載催化劑的多孔介質(zhì)填充至燃燒通道尾部，一方面提高燃燒效率，壁面溫度；另一方面，減少污染物的排放。

4.本實(shí)用新型所述的應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，采用催化燃燒與多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到穩(wěn)定燃燒、高效、低污染、易操作等目的，具有原理上的創(chuàng)新性。

5.本實(shí)用新型所述的應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，采用尾氣處理技術(shù)可以拓展燃料的使用范圍，極大地提升燃燒器的適用性。

6.本實(shí)用新型所述的應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，本實(shí)用新型技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)微小加工及批量生產(chǎn)，具備推廣條件。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述的應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型所述多孔介質(zhì)區(qū)域的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型所述催化燃燒區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-燃燒室上部；2-點(diǎn)火器；3-燃燒室下部；4-催化燃燒區(qū)域；5-多孔介質(zhì)區(qū)域；6-尾氣處理區(qū)域；7-陶瓷片；8-催化劑；9-多孔介質(zhì)；10-長(zhǎng)邊面；11-短邊面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

圖1所示的應(yīng)用于微熱光電系統(tǒng)的燃燒器，包括燃燒室上部1、點(diǎn)火器2、燃燒室下部3；所述燃燒室上部1與所述燃燒室下部3通過(guò)耐高溫膠粘連，所述燃燒室的下部和燃燒室上部材料為低導(dǎo)熱系數(shù)材料，所述燃燒室的下部為陶瓷材料，所述燃燒室上部為高透光石英玻璃；所述燃燒室的下部3和燃燒室上部1截面為矩形；所述燃燒室上部1內(nèi)設(shè)有尾氣處理區(qū)域6和多孔介質(zhì)區(qū)域5；所述多孔介質(zhì)區(qū)域5和尾氣處理區(qū)域6內(nèi)填充材料為多孔介質(zhì)9，所述尾氣處理區(qū)域6內(nèi)多孔介質(zhì)9浸漬催化劑8，所述催化劑8為貴金屬或者貴金屬氧化物；結(jié)合圖3所示，所述燃燒室下部3通過(guò)陶瓷片7分割成多個(gè)流體通道，陶瓷片7具有支撐多孔介質(zhì)9的作用。所述陶瓷片7平行于所述燃燒室下部3的長(zhǎng)邊面10，且與所述燃燒室下部3的短邊面11通過(guò)耐高溫膠粘接；陶瓷片7的厚度為0.2-0.4mm，每片陶瓷片之間的距離為0.2-0.6mm，陶瓷片優(yōu)選用碳化硅、磷化硅或氮化硅等材料；所述燃燒室下部3的長(zhǎng)邊面10涂覆催化劑8；與所述燃燒室下部3的長(zhǎng)邊面10相鄰的陶瓷片7單面涂覆催化劑8，且與所述燃燒室下部3的長(zhǎng)邊面10面對(duì)面。所述燃燒室下部3的長(zhǎng)邊面10、短邊面11和單面涂覆催化劑8的陶瓷片7形成催化燃燒區(qū)域4；所述燃燒室上部1與所述燃燒室下部3之間設(shè)置點(diǎn)火器2，并插入所述催化燃燒區(qū)域4內(nèi)。點(diǎn)火器2選用電子點(diǎn)火器，點(diǎn)火針為金屬導(dǎo)線。

工作時(shí)，燃料和氧化劑混合物經(jīng)預(yù)混后進(jìn)入所述燃燒室上部1與所述燃燒室下部3組成的燃燒通道，由點(diǎn)火器2點(diǎn)火，引燃混合物，催化燃燒區(qū)域4的催化反應(yīng)隨即被引發(fā)，涂覆催化劑8的燃燒室下部3的長(zhǎng)邊面10和陶瓷片7被反應(yīng)生成的熱量加熱，同時(shí)也預(yù)熱了進(jìn)口混合物。當(dāng)未燃混合物進(jìn)入多孔介質(zhì)區(qū)域5，發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒釋放的熱量提升了多孔介質(zhì)9的溫度，從而得到具有高輻射能的高溫?zé)嵩矗蝗紵傻臒煔膺M(jìn)入尾氣處理區(qū)域6，由于催化劑能進(jìn)一步對(duì)煙氣中未燃燃料或未反應(yīng)完全的中間產(chǎn)物進(jìn)行催化反應(yīng)，反應(yīng)生成熱和煙氣的熱量在帶有催化劑的多孔介質(zhì)9中傳遞，保重了在尾氣處理區(qū)域有高溫?zé)嵩吹拇嬖?。這些技術(shù)的應(yīng)用能較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，達(dá)到高效、穩(wěn)定、低污染燃燒的目的。

所述多孔介質(zhì)9的材料優(yōu)選孔隙率在0.6-0.95，所述多孔介質(zhì)9材料為剛玉或者碳化硅或者氧化鋯。

所述實(shí)施例為本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。