1、家用燃氣灶結構和性能分析 一、家用燃氣灶的種類與型號1種類根據燃氣灶使用氣源可分為液化石油氣灶、天然氣灶和人工煤氣灶等；按灶面材質可分為不銹鋼灶、搪瓷灶、烤漆灶和鋼化玻璃灶等；按燃燒器數目可分為單眼灶、雙眼灶、三眼灶和多眼灶等；按燃燒器引入一次空氣位置可分為上進風灶和下進風灶；按燃燒方式可分為大氣式燃氣灶和完全預混式燃氣灶；按安裝方式可分為嵌入式灶和臺式灶。2標識表1 家用燃氣灶技術參數指標標識旺氣牌嵌入式旋火型燃氣灶型號JZ20Y2-2燃氣壓力3800Pa氣源液化石油氣執行標準GB16410-1996熱流量左：3.5kW右：3.5kW出廠日期出廠編號200369661杭州旺氣電器灶

2、具有限公司每臺燃氣灶的側面或正面應有燃氣灶標識(又稱銘牌)，包括技術指標、警示性說明、操作標志等內容。下面舉例解釋(見表1)。燃氣灶技術參數標識包括了灶具的品牌：旺氣牌；安裝方式：嵌入式；燃燒器類別：旋火型；灶具能源：燃氣；型號：JZ20Y2-2(其中J2是家用燃氣灶的漢語拼音縮寫，20Y指當地液化氣的氣源成分，后面2是指燃燒器的數目兩個，杠后2是指灶具的改型序號)；燃氣壓力：2800Pa(指使用氣源的額定壓力值)；氣源：液化石油氣(指灶具適用氣源種類)；執行標準：GB16410-1996(家用燃氣灶的國家標準代號)；熱流量(指單個燃燒器額定每小時燃燒消耗的燃氣熱量)；左：35kW(指左燃燒器

3、的熱流量值)；還標出了出廠日期、編號、廠名。在灶具的明顯位置印制警示性說明，在操作旋鈕上方印制調整操作方向的標志。這些是國家標準對產品銘牌的要求。二、家用燃氣灶的結構分析家用燃氣灶是通過燃氣的化學能向熱能的轉化來烹調菜肴、加工食品，以滿足家庭需要的燃氣用具。燃氣灶由供氣部分、燃燒部分和輔助部分組成。圖1 臺式燃氣灶結構圖 1供氣部分供氣部分包括燃氣管路(含燃氣主管及支管)，閥門等。這部分的作用是根據燃燒器的設計流量，供應足夠的燃氣量；閥門是控制燃氣灶的開關，要求閥門開關靈活，管路及閥門應保證嚴密不漏氣。閥門是灶具中的主要部件，以臺式灶為例，閥門由旋塞和閥體兩部分組成，旋塞的錐體上設有2組通氣孔

4、，第1組氣孔是供給點火裝置的氣源，第2組氣孔是供給燃燒器的氣源。兩組氣孔分別對應閥體通向點火裝置和燃燒器的供氣管路。當旋鈕按下到底后，旋塞向左旋轉90度，此時第1組氣孔與閥體通向點火裝置的氣孔連通，給點火裝置供氣，第2組氣孔中主氣孔與閥體通向燃燒器的氣孔連通供氣，點火裝置動作點火，點燃燃燒器，此時處于最大供氣量狀態，火焰散發的熱量最大。旋鈕松開后，在彈簧作用下旋塞與閥體接通的點火氣孔斷開，點火結束。當旋鈕繼續向左旋轉旋塞主氣孔逐漸關小，火焰也逐漸減小，至90度時主氣孔與閥體通向燃燒器的氣孔斷開，第二組氣孔中火孔與閥體通向燃燒器的氣孔連通，因火孔供氣量小，火焰減小，處于保火狀態。具備雙環火的雙通

5、道燃燒器，配備的雙氣路閥門可使灶具在保火狀態時，閥體通向外環火的氣孔關閉，只有內環火通氣，節約了燃氣，方便了使用。臺式灶的供氣部分應設計直管和萬向節兩種進氣管口結構，以滿足不同位置安裝膠管需要；設計萬向節進氣管口時，要考慮拆裝膠管時受力較大和碰撞后易漏氣的情況；T型管內徑、閥體內管路內徑及旋塞氣孔直徑按不同氣源設計，防止因燃氣量供應不足或供應燃氣量過大影響燃燒性能。2輔助部分輔助部分包括點火裝置、自動控制裝置和其它部件(外殼、支角、湯盤和鍋架等)。下面介紹主要裝置的功能。21點火裝置。燃氣灶的點火普遍采用電火花點火方法，其點火裝置主要有壓電陶瓷點火器、脈沖點火器。211壓電陶瓷點火器的結構緊湊

6、，點火率高，工藝簡單，成本較低。經實驗一只壓電陶瓷元件可連續打火50，000次左右。若每天打火7次，點火率80，則一只壓電陶瓷元件可用15年。壓電陶瓷點火器由壓電陶瓷元件、點火錘、簧、點火針、高壓線、撥插片、點火噴嘴；接地放電端子及旋轉開關組成。其工作過程是：用力按下旋鈕，使與旋鈕連在一起的撥插片凸出端與點火錘凸端頂住，隨著旋轉軸逆時針轉動，撥插片帶動點火錘后移和彈簧收縮。當旋轉軸轉動時，點火燃氣通道被打開，燃氣流向點火噴嘴，與此同時撥插片將點火錘移至極限位置，撥插片與點火錘凸端分開，彈簧復位，點火錘撞擊壓電陶瓷產生高壓電，可達5，000伏至10，000伏。在電極處產生電火花點火，點燃點火器噴

7、出燃氣，點火器射出火焰再點燃主火燃燒器火孑L流出燃氣。212脈沖點火器用干電池作電源，其高壓元件采用晶體管作振蕩元件或采用集成塊作振蕩元件；還包括脈沖開關、燃燒器火孔、點火針、高壓線、接地放電端子。其工作過程是：按下旋鈕，使與旋鈕連動的脈沖開關連通，高壓元件通電后，產生高壓放電，由高壓線傳給點火針，產生連續放電點火，隨著旋鈕轉動，主燃燒器噴嘴打開，燃氣從火孔流出被點燃。壓電陶瓷點火器優點是壽命長，無須其它電源，在潮濕高熱場合能正常工作。缺點是一次點火只能出一個火花。脈沖點火器優點是點火時連續出現火花，點火率高，安全可靠。缺點是受潮后容易損壞；須保持清潔、干燥；點火火花變小，須更換電池；長期停用

8、灶具須將電池取出。22自動控制裝置。包括意外熄火時能自動關閉氣源的熄火保護裝置和過熱狀態時能自動關閉氣源的過熱保護裝置、回火保護裝置等安全裝置。熄火保護裝置的工作原理(見圖2)。使用時，首先按下旋鈕5(這一按鈕與旋塞閥桿和點火器開關連在一起)，此時隨旋塞閥1的閥桿下移，推動閥芯針在機械裝置的作用下打開電磁閥2，在逆時針旋轉90度時，旋塞的主氣孔與閥體的進氣管路接通，通氣氣路通過電磁閥2和旋塞閥1向燃燒器4供氣的同時，點火器6電路被接通，產生高壓放電，點燃燃燒器4，熱電偶3被火焰加熱，產生的熱電勢使電磁閥保持開啟，點火結束。燃氣灶進人工作狀態后，手離開旋鈕，使閥桿在彈簧的作用下復位，點火器電路斷

9、開，高壓放電停止。當發生意外熄火時，熱電偶逐漸冷卻，熱電勢消失后，電磁閥自動關閉。還有一種光電熄火保護裝置是利用集成控制電路和光電探測裝置來完成熄火保護工作，即操作旋鈕在機械裝置作用下打開電磁閥和旋塞閥點燃火焰后，利用光電探測裝置收集到的光信號，傳遞給集成控制電路，轉變為通電信號，給電磁閥一個工作電流，使其保持開啟狀態；，當發生意外熄火后，光電信號消失，集成控制電路收不到信號，就會切斷電源，自動關閉電磁閥。回火保護裝置、過熱保護裝置也是利用熱敏元件、集成電路組成控制電路。出現故障自動關閉電磁閥。安全保護裝置保證燃氣灶在使用中出現意外熄火等情況下，能夠自動關閉燃氣閥門，切斷燃氣氣源，防止發生事故

10、。圖2 熄火保護裝置工作原理方框圖 3燃燒部分燃燒部分指燃燒器，它是燃氣灶的主要部分。家用燃氣灶的燃燒器按照燃燒方式不同，可分為大氣式燃燒器和預混式燃燒器兩種。31大氣式燃燒器是根據部分預混燃燒方法設計的燃燒器，其一次空氣系數01。大氣式燃燒器由頭部及引射器兩部分組成。其工作原理是：燃氣在一定的壓力下，以一定的流速從噴嘴流出，進入吸氣收縮管，依靠燃氣本身能量的引射作用，吸引周圍空氣進入引射器，這部分空氣也稱為一次空氣。一次空氣和燃氣在引射器內混合，然后經頭部火孔流出，進行燃燒。在燃燒中從火焰周圍吸引空氣助燃，這部分空氣稱為二次空氣。311 噴嘴是燃燒器的重要組成部分。噴嘴應具備兩個性能：a為燃

11、燒器火焰提供數量準確的燃氣；b為引射規定使用燃氣氣源所需的一次空氣量，應使燃氣產生噴射作用，并在燃氣周圍形成負壓。圖3 無側孔噴嘴 圖4 側孔噴嘴 圖5 花盆噴嘴 圖6 小噴嘴要按燃燒器對噴嘴性能的要求，根據氣源、火孔形狀、大小、面積、喉部直徑、吸氣口的形狀、大小、綜合分析確定噴嘴形狀、有無側孔及側孔孔徑。根據燃氣的燃燒特性曲線可知，使用液化石油氣容易出現黃焰現象，天然氣容易出現脫火現象，人工煤氣容易出現回火現象。下面針對燃氣不同特點進行噴嘴設計分析。側孔噴嘴(見圖4)。此噴嘴的特點是噴嘴出口孔徑大于噴孔孔徑，降低了擴散段流速，由于噴孔的出口側壁開圓側孔六個作為一

12、次空氣吸人口，隨著側孔增大，引射的一次空氣量增加。側孔孔徑易小于32mm，保證噴嘴強度，防止扭距過大或震動引起斷裂。在燃氣噴射時從側孔吸人部分一次空氣與燃氣混合，混合氣經噴嘴頂端出口孔噴出，出口孔再次吸入部分一次空氣，并在引射器內得到充分混合。側孔噴嘴適于一次空氣量需求較大的液化氣、天然氣下進風燃氣灶。改變側孔大小和調節喉部截面至噴嘴距離可消除脫火、黃焰等非正常燃燒狀況。無側孔噴嘴(見圖3)。此噴嘴的特點是噴孔設計在噴嘴頂端，燃氣直接從頂端噴孔噴射，吸入一次空氣，并在引射器內進行充分混合，調節喉部截面至噴嘴距離可消除回火等非正常燃燒狀況。無側孔噴嘴適于一次空氣量需求較小的人工煤氣燃燒器及其它小

13、熱流量的燃燒器。花盆噴嘴(見圖5)。此噴嘴形似花盆，稱為花盆噴嘴。這種噴嘴特點是出口直徑大于噴孔直徑，側面均勻設計條形側孔數個，降低了擴散段的氣體流速，使一次空氣從噴嘴側孔和噴嘴出口孔吸入，適于需求一次空氣量較小的人工煤氣上進風燃氣灶，減小噴嘴高度和深入引射器的深度，可增加吸入一次空氣量，將噴嘴用在天然氣上進風燃氣灶。此噴嘴通過調整與引射器喉部距離可消除回火、脫火等非正常燃燒工況。小噴嘴(見圖6)。這種噴嘴頂端設噴孔，噴射燃氣，可引射較大量的一次空氣，適于天然氣、液化氣上進風燃氣灶。此噴嘴通過調整與引射器距離可消除脫火、黃焰等非正常燃燒工況。新產品在設計定型試驗中，當燃燒工況出現問題時，通過以

14、下步驟依次試驗解決：調整噴孔截面與引射器喉部距離改變噴嘴設計改進燃燒器火孔、火蓋更改引射器喉部設計。使用時通過風量調節器(風門)控制引風量大小。當火焰出現脫火、回火時將風門開度減小，使一次空氣量減小；當燃燒器出現黃焰，火焰發紅，且產生軟弱無力的長火焰時將風門的開度增大。火焰呈較短而有力的蘭色火焰時燃燒效果最好。一次空氣吸人口設在吸氣收縮管上，其開口面積的大小按照設計熱流量、氣源參數計算。吸人口處風速不超過15ms。312引射器喉部截面到噴嘴噴孔截面應有一定距離L，位置不正確，將影響一次空氣吸入量。當喉部直徑大于噴嘴外徑時，一般取L=(1015)倍的喉部直徑。安裝噴嘴時，噴嘴中心線與混合管中心線

15、應一致，偏移或有交角會影響一次空氣量和二種氣體的混合效果。313火孔也稱為燃燒孔，其形狀或大小變化對燃燒效果影響很大。常用的有(1)圓火孔，常用鉆頭直接鉆出，加工方便。為防止贓物堵塞，一般火孔應大于直徑2mm。(2)方火孔(矩形或梯形孔)加工有鑄造或機械兩種方法，要求制造工藝高，適于可拆卸(火蓋)燃燒器頭部，且與二次空氣火孔接觸面較圓火孔大，適于二次空氣量需要較多的場合。(3)條形火孔即縫隙火孔，一般寬度小于2mm，長度在(630)mm之間，在火蓋上排列13排，火孔交叉布置，且沿水平方向呈一夾角。適于熱流量大，加熱面小的場合。條形火孔相當于多個方火孔相連，二次空氣的接觸較差，容易造成不完全燃燒

16、，出現黃焰和CO過高等情況。如果設計合理，加工組裝達到技術要求，這種條形火孔可以提高火孔熱強度和熱效率。32完全預混式燃燒器燃氣燃燒所需要的空氣全部依靠燃氣的能量從一次空氣吸氣口吸入，并進行預混，過剩空氣系數=103106。常見的是紅外線輻射燃燒器(以下簡稱紅外燃燒器)，是一種低壓引射式完全預混式燃燒器。當從引射器吸氣口吸人足夠量空氣，且與燃氣進行充分混合后，在燃燒時不需要二次空氣，燃燒充分迅速，火孔外表面基本無火焰或火焰很短，所以又稱紅外輻射燃燒器為無焰燃燒器。燃燒器分為引射器和頭部兩部分。引射器基本與大氣式相同。頭部火蓋有多種形式，家用灶常用的是金屬網或多孔陶瓷板。噴嘴噴出燃氣的同時，在吸氣收縮管周圍形成負壓，引射空氣，經引射器混合后，混合氣從頭部金屬網或陶瓷板逸出火孔。喉部截面積要根據預混式燃燒對空氣量的需求設計，靠風門調節空氣量，當火孔無明顯火焰，且火蓋外表面燃燒狀態呈橘紅色時最佳，此時形成紅外線輻射體，不同火孔直徑數據見表2。表2 紅外燃燒器不同氣源火孔直徑數據氣源人工煤氣天然氣液化氣火孔(mm)0.850.901.21.51.11.2由于火孔總面積大，燃燒器內壓降低，引射了大量的一次空氣，點火初期，火焰在陶瓷板火蓋的表面燃燒，隨著陶瓷板表面溫度的不斷上升，火焰逐漸穩定，燃燒反應達火孔內數毫米處。這個反應層受到表面加熱和燃氣空氣混合氣的冷卻相平衡后，