本發(fā)明涉及微小尺度熱光電能力轉(zhuǎn)換，尤其涉及一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器。

背景技術(shù)：

1、隨著mems(micro—electro—mechanic?systems)技術(shù)的發(fā)展，近十年來(lái)出現(xiàn)了大量的微尺度和中尺度器件。基于燃燒的微動(dòng)力系統(tǒng)(即微燃燒室)由于碳?xì)淙剂系哪芰棵芏雀?，相?duì)于傳統(tǒng)電池能夠提供一種有前途的替代方案，用以克服傳統(tǒng)電池壽命短、能量密度低和充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。此外，與電池相比，微燃燒室可以被認(rèn)為更環(huán)保，因?yàn)樗穗姵靥幹脤?duì)環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)。與其他烴類燃料相比，以氫氣為燃料的微型燃燒器具有極高的燃燒速度，因此，其火焰可以在微型燃燒器中更好地維持。

2、與常規(guī)燃燒器相比，微燃燒器由于體積的減小，使得其具有比表面積大、散熱性強(qiáng)、燃料滯留時(shí)間短、摩擦造成的壓降大等特點(diǎn)，直接導(dǎo)致微燃燒器的燃燒效率低、工作范圍窄、難以穩(wěn)定燃燒。微燃燒器整體的燃燒效率主要取決于微燃燒器自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，微燃燒器依靠自身有效地組織燃燒不僅能減小熱損失，更能拓寬微燃燒器的穩(wěn)燃范圍。因此，設(shè)計(jì)優(yōu)化合理的微燃燒器結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高效燃燒，對(duì)微能源動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用與快速發(fā)展具有重要的意義。

3、現(xiàn)有技術(shù)中有采用平行板燃燒器的設(shè)計(jì)，平行板燃燒器依然存在不足，例如：(1)現(xiàn)有技術(shù)大多數(shù)工作采用預(yù)混燃燒模式，在低速和高當(dāng)量比工況下存在回火風(fēng)險(xiǎn)；

4、(2)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)設(shè)置單個(gè)突擴(kuò)或凹腔以實(shí)現(xiàn)獲得分布均勻的外壁溫，然而這種設(shè)置對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的改善效果有限，而設(shè)置多重結(jié)構(gòu)會(huì)使燃燒器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和加工工藝變得復(fù)雜，同時(shí)也會(huì)由于各部件之間的熱應(yīng)力不均勻?qū)е卵b置失效；

5、(3)現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有將燃料燃燒的預(yù)熱利用起來(lái)，微燃燒器中的火焰穩(wěn)定性受到一定限制，相應(yīng)地，本領(lǐng)域亟需對(duì)此做出進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，以便更好地滿足微小型燃燒器在現(xiàn)代化生產(chǎn)中的更高要求。

6、(4)燃料的駐留時(shí)間短，燃料停留時(shí)間短是由于燃燒器特征長(zhǎng)度尺度的減小和流速的提高，隨著特征長(zhǎng)度的減小，高流速導(dǎo)致燃料停留時(shí)間的縮短，特別是當(dāng)組分的停留時(shí)間接近特征燃燒時(shí)間時(shí)，燃料的不完全燃燒導(dǎo)致熱釋放減少，熱損失增加，這種現(xiàn)象阻礙了火焰的自燃，甚至可能導(dǎo)致火焰熄滅。

7、因此本發(fā)明提出一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提出一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，該種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器具有提高燃燒器燃燒效率的優(yōu)點(diǎn)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，包括燃燒器外壁，所述燃燒器外壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有多孔介質(zhì)，所述燃燒器外壁的內(nèi)側(cè)安裝有兩組呈堆成設(shè)置的凹凸型壁，兩組所述凹凸型壁將燃燒器外壁內(nèi)分隔成第一進(jìn)氣通道、第二進(jìn)氣通道和出氣通道，所述第一進(jìn)氣通道和第二進(jìn)氣通道對(duì)稱設(shè)置在出氣通道的兩側(cè)，且第一進(jìn)氣通道和第二進(jìn)氣通道均與多孔介質(zhì)連通，所述多孔介質(zhì)與出氣通道連通，所述出氣通道包括依次連通的燃燒室、鈍體和出氣口。

3、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述燃燒器外壁的外側(cè)套設(shè)有安裝座，所述安裝座的兩側(cè)均設(shè)有延伸部，且延伸部上設(shè)有插口，所述燃燒器外壁的兩側(cè)均安裝有鎖止部，且鎖止部的截面呈l形設(shè)置，所述鎖止部的一端穿過(guò)延伸部，并通過(guò)緊固件與延伸部連接。

4、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述安裝座的內(nèi)側(cè)安裝有金屬?gòu)椥云?，所述金屬?gòu)椥云c燃燒器外壁接觸。

5、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述第一進(jìn)氣通道、第二進(jìn)氣通道和出氣通道平行設(shè)置。

6、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述鈍體為圓柱形，所述凹凸型壁以鈍體的軸線為中心，呈對(duì)稱設(shè)置。

7、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述多孔介質(zhì)為si3n4材料。

8、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述多孔介質(zhì)的孔隙形狀為六邊形、三角形和圓形中的一種。

9、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述多孔介質(zhì)的孔隙大小為0.08～0.12mm。

10、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述鈍體的大小為0.5～0.8mm。

11、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述燃燒室的內(nèi)壁設(shè)有催化劑。

12、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使從第一進(jìn)氣通道、第二進(jìn)氣通道分別進(jìn)入的氫氣燃?xì)夂椭細(xì)怏w，經(jīng)多孔介質(zhì)的充分?jǐn)_動(dòng)后混合燃燒，通過(guò)燃燒室壁面的催化劑，降低燃料的活化，降低點(diǎn)火所需能量，縮短著火延遲時(shí)間，使燃料更容易著火，通過(guò)燃燒室后連通的鈍體錨定火焰，增加火焰在燃燒室的駐留時(shí)間，提高著火促熄極限，拓寬進(jìn)氣通道進(jìn)氣速度，由此提高燃燒器的燃燒效率，增強(qiáng)燃燒穩(wěn)定性，減少熱損失，維持高溫環(huán)境和均勻溫度分布。

技術(shù)特征：

1.一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：包括燃燒器外壁(4)，所述燃燒器外壁(4)的內(nèi)側(cè)設(shè)有多孔介質(zhì)(5)，所述燃燒器外壁(4)的內(nèi)側(cè)安裝有兩組呈堆成設(shè)置的凹凸型壁(6)，兩組所述凹凸型壁(6)將燃燒器外壁(4)內(nèi)分隔成第一進(jìn)氣通道(1)、第二進(jìn)氣通道(2)和出氣通道(3)，所述第一進(jìn)氣通道(1)和第二進(jìn)氣通道(2)對(duì)稱設(shè)置在出氣通道(3)的兩側(cè)，且第一進(jìn)氣通道(1)和第二進(jìn)氣通道(2)均與多孔介質(zhì)(5)連通，所述多孔介質(zhì)(5)與出氣通道(3)連通，所述出氣通道(3)包括依次連通的燃燒室(7)、鈍體(8)和出氣口(9)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述燃燒器外壁(4)的外側(cè)套設(shè)有安裝座(12)，所述安裝座(12)的兩側(cè)均設(shè)有延伸部(13)，且延伸部(13)上設(shè)有插口，所述燃燒器外壁(4)的兩側(cè)均安裝有鎖止部(14)，且鎖止部(14)的截面呈l形設(shè)置，所述鎖止部(14)的一端穿過(guò)延伸部(13)，并通過(guò)緊固件(15)與延伸部(13)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述安裝座(12)的內(nèi)側(cè)安裝有金屬?gòu)椥云?16)，所述金屬?gòu)椥云?16)與燃燒器外壁(4)接觸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述第一進(jìn)氣通道(1)、第二進(jìn)氣通道(2)和出氣通道(3)平行設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述鈍體(8)為圓柱形，所述凹凸型壁(6)以鈍體(8)的軸線為中心，呈對(duì)稱設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述多孔介質(zhì)(5)為si3n4材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述多孔介質(zhì)(5)的孔隙形狀為六邊形、三角形和圓形中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述多孔介質(zhì)(5)的孔隙大小為0.08～0.12mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述鈍體(8)的大小為0.5～0.8mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，其特征在于：所述燃燒室(7)的內(nèi)壁設(shè)有催化劑(11)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種基于凹凸型壁結(jié)構(gòu)的微小型非預(yù)混燃燒器，涉及微小尺度熱光電能力轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，包括燃燒器外壁，燃燒器外壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有多孔介質(zhì)，燃燒器外壁的內(nèi)側(cè)安裝有兩組呈堆成設(shè)置的凹凸型壁，兩組凹凸型壁將燃燒器外壁內(nèi)分隔成第一進(jìn)氣通道、第二進(jìn)氣通道和出氣通道，第一進(jìn)氣通道和第二進(jìn)氣通道對(duì)稱設(shè)置在出氣通道的兩側(cè)，且第一進(jìn)氣通道和第二進(jìn)氣通道均與多孔介質(zhì)連通，多孔介質(zhì)與出氣通道連通，出氣通道包括依次連通的燃燒室、鈍體和出氣口；本發(fā)明能夠提高燃燒器的燃燒效率，增強(qiáng)燃燒穩(wěn)定性，減少熱損失，維持高溫環(huán)境和均勻溫度分布。

技術(shù)研發(fā)人員：姚志敏,劉佳龍,蔡燦,樂(lè)凱,李毅寧,李世隆
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17