家用燃气灶具设计指导书 燃烧器课程设计

燃烧器课程设计指导书

一、课程设计题目：

-----燃烧器设计

二、课程设计目的及要求

课程设计是专业课教学的重要组成部分，是理论学习的深化和应用。通过课程设计，使学生自觉地树立精心设计的思想，理论联系实际的学风，掌握一般民用燃气灶具的设计程序、方法和步骤。了解和熟悉本领域的新材料、新设备、新方法和新技术。熟悉国家和地方的有关规定和技术措施，学会使用有关的技术手册和设计资料，提高计算和绘图技能，提高对实际工程问题的分析和解决能力。

三、设计步骤与方法。

根据设计任务书中给定的设计题目及具体要求，按照收集资料→确定方案→设计计算→绘制图纸的步骤进行设计，并将各步骤的主要依据成果与结论写入设计说明书。

设计主要内容及注意事项指示如下：

（一）设计的原始资料

1、来气压力；

2、气源种类；

3、气源物性参数。

（二）设计计算

1、大气式燃烧器头部设计计算

头部设计以稳定燃烧为原则，保证灶具在使用过程中，在0.5至1.5倍燃气额定压

力范围使用燃具和燃气成分在一定波动范围内，火焰燃烧应稳定，不得出现离焰、回火、黄焰等现象，同时火焰应当满足加热工艺需要。

1) 选取火孔

①选取火孔热强度

q

p

根据给定的气源种类及其相关物性参数确定火孔热强度。 ②选取火孔直径p d

根据选定的火孔热强度确定燃烧器头部的火孔尺寸。 ③计算火孔总面积

按我国现行标准规定，家用燃气灶主火燃烧器的额定热负荷不得小于2.9KW ，

但不得大于4.07KW 。

p

p q Q F =

p

F —火孔总面积； Q —灶具额定热负荷

2) 计算火孔数目

24

p

p

d

F n π

=

n —火孔数目；

3) 确定火孔深度

①增加孔深，有利于提高灶具的脱火极限，使燃烧器更加稳定，工作范围增大。 ②增大孔深，在一定范围内，回火极限降低，气流阻力加大，不利于一次空气吸入。

③孔深一般设定为燃烧器火孔直径的2~3倍 4) 确定火孔间距

火孔间距太大，不利于顺利传火；火孔间距太小，容易出现火焰合并，影响二次空气供给，出现黄焰现象。因此一般取火孔间距为火孔直径的2~3倍 5) 设计火孔排列型式

①设计排数小于四排，对选择燃烧器设计参数无影响，对脱火极限无影响。 ②设计排数大于四排，随着排数增多，二次空气供给受到限制，容易产生黄焰。一般情况下，每增加一排，一次空气系数相应提高5%~7% 6) 确定头部截面积

①头部截面积过大，点火时头部会积存大量空气，引起爆炸噪声；熄火时头部会积存大量燃气—空气混合物，引起回火噪声。

②头部截面积过大，将增加金属消耗量，增加生产成本。

③头部截面积过小，则点火时燃气—空气混合气流不能均匀分布每个火孔，火焰不整齐，火孔热强度大小分布不均匀。 ④头部截面积一般应为火孔总面积的两倍以上 7) 确定二次空气入口截面积

在两排火孔之间留有二次空气入口，以保证有足够的二次空气供应火焰根部。若空气入口过小将由于二次空气供给不足导致不完全燃烧；若空气入口过大则会由于二次空气供给过多，燃气燃烧产生的热量过多的用来加热二次空气导致燃烧器热效率降低。同时二次空气通过二次空气入口时若速度过大有可能出现吹斜或吹灭燃气火焰的的情况。

Q

F

)7500~5500('

'=

'

'F —二次空气入口截面积

8) 头部能量损失

为保证达到选定的火孔热强度和燃气火孔出口速度，燃气—空气混合物在头部必须有一定的静压力。该静压力由引射器提供，用来克服混合物从头部逸出时的能量损失。该能量损失由以下几部分组成： ①流动阻力损失；

mix p p

P 02

12

ρυξ=?

1P ?—流动阻力损失；

p υ—火孔出口气流速度； m i x 0ρ—燃气—空气混合物密度；

p ξ—火孔阻力系数。

22

1p

p

p μ

μξ-=

p μ—火孔流量系数

②气流通过火孔被加热而产生气流加速的能量损失；

mix p

t P 02

22

1273273ρυ??? ??-+=?

2P ?—因气体膨胀产生气流加速损失能量； t —混合气体通过火孔时被加热到的温度。

③火孔出口的压头损失。

273

2732

02

3t P mix

p +=

?ρυ

因此头部必须的静压力为：

321p p p h ?+?+?=

整理得：

mix p k h 02

1

2

ρυ=

1k —燃烧器头部能量损失系数

1273

27321-??

?

??+

?+=t k p ξ 应保证头部静压力低于燃气管道来气压力。

9) 火焰内锥高度

火焰内锥高度是设计燃烧器的重要内参数。火焰内锥若与冷表面（例如炊具底

面）接触时，由于焰面温度突然下降，燃烧反应中断，易形成化学不完全燃烧，烟气中将会出现烟炱和一氧化碳。火焰内锥高度决定于燃气性质、一次空气系数、火孔尺寸和火孔热强度等参数。

p p io q kf h 86.0=

p f —单个火孔面积；

k —与燃气性质及火孔热强度有关系数。

2、大气式燃烧器引射器设计选型计算 1) 火孔出口速度

()p

g p F us L +=

1υ

g L —燃气射流流量； u —质量引射系数。 g

a m m u =

＝

S

V 0'

α

a

m —空气被引射的质量流量； g m —燃气射流的质量流量；

'

α—一次空气系数； 0V —理论空气需要量； S —燃气相对密度

g

a L L us =

us —容积引射系数； a L —被引射的空气体积流量。

已知头部静压力：

mix p k h 02

1

2

ρυ=

则有：

2

)

1)(1(022

1

g

P

g F

u us L k h ρ?

++=

g 0ρ—燃气—空气混合物密度。

又有：

g H 02

21

2ρμ

υ=

1υ—引射器喷嘴出口燃气速度； μ—喷嘴结构阻力系数。

则：

2

2

1

1

2

)1)(1(F

F us u k H h ++=μ

1F —燃烧器参数； H —喷嘴前燃气压力。

p

t F F F =

1

t F —引射器喉部截面积； p

F —燃烧器头部截面积。

2) 选型，确定能量损失系数

2

2

2

)

1)(1(2F

us u K F

H h ++-

=μμ

K

—能量损失系数

可得：

2

1

12)1)(1(F k K F us u +=

++

3) 计算喷嘴直径

4

0035.0H

S L d g ?

=

υ

4) 最佳燃烧器参数

令

)1)(1(us u K F op ++= op

F —最佳无因次面积

1

1k K F op =

令

op

F F x 11=

令

op

p j

F F F us u K A 1)1)(1(++=

022

=+-A x Ax

A

A x 2

11--=

①当1,1==x A 即op F F 11=，最佳工况与计算工况相一致；

②当x A ,1>无实数解，不能保证所要求的引射能力，应重新选取火孔热强度和火孔尺寸计算；

③1

op

xF F 11=

3、灶具外观设计及附属零件选择 1) 点火装置的选择

可选择压电陶瓷或电池点火。合格点火开关使用寿命连续6000次以上，且旋塞气密性仍合格。 2) 家用灶具的安全装置

可选用自动熄火保护装置和燃气泄漏报警装置。

3) 外观设计

①外观设计应美观大方，应保证一定的坚固程度，面板材料应当经过冲击试验。

面板材料不得使用马口铁，炉头、火盖应加工精细，无明显的毛刺。

②点火开关：开（ON）、关（0FF）、小火位置标注准确，并应有限位和自锁装

置。

④灶具锅支架高度应不小于设计计算所得燃气火焰内锥高度。

4) 灶具气密性和噪声

灶具的供气管、配件及连接件应严密不漏气。要求用10Kpa试验压力进行

气密性试验，稳压一分钟，不得有压降现象。

5) 民用燃气灶具制作材料（列表）

①燃烧器头部及混合管所用材料为灰铸铁或钢板；

②燃气喷嘴宜采用黄铜制造；

③灶具的金属骨架一般使用

A钢或其他一些抗冲击的复合材料；

3

④燃气旋塞采用黄铜或青铜制造；

⑤其他部件可采用不锈钢制造。

四、图纸绘制

一般包括家用灶具和大气式燃烧器图；。

家用灶具图应当至少包括设计灶具的主视、俯视图，透视关系清楚，标注完整，合理。

大气式燃烧器图至少应当包括燃烧器的主视图，主视图要求采用剖视图，标注完整，合理。

一般在首页写出必要的设计说明。（设计参数，灶具的简要介绍等）

五、进度安排

1、方案设计（1天）；

2、绘制图纸（5天）；

3、设计计算（3天）；

5、编写说明书，完成全部图纸（1天）；

6、答辩（1天）。

六、技术资料和参考文献

1.《城镇燃气设计规范》GB50028-93，中华人民共和国建设部，中国计划出版社，2002

2.《燃气燃烧与应用》，同济大学、重庆建筑工程学院、哈尔滨建筑工程学院、北京建筑工程学院编，中国建筑工业出版社，1997

3.《燃气工程技术手册》，姜正侯主编，同济大学出版社，1993

4.《建筑燃气设计手册》，袁国汀主编，中国建筑工业出版社，2000

《家用燃气灶具》设计任务书

一、设计题目

-----家用燃气灶具设计

二、原始资料

1、来气压力；

2、气源种类；

3、气源物性参数。

三、设计组成

1、设计说明书（一份）

2、家用灶具和大气式燃烧器图

四、进度计划

1、方案设计（1天）；

2、绘制图纸（5天）；

3、设计计算（3天）；

5、编写说明书，完成全部图纸（1天）；

6、答辩（1天）。