【摘要】：近幾年我國的燃氣事業(yè)發(fā)展迅速,特別是在山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程的背景下,使用天然氣的城市和地區(qū)越來越多。強鼓式燃氣熱水器絕大多數(shù)采用部分預混式燃燒形式,數(shù)排大氣式燃燒器并列在封閉的燃燒室空間,采用鼓風機集中供風。這就帶來了許多問題,諸如一次空氣分布不均及進風方向不合理、燃燒器火孔處氣體流量與甲烷濃度分布不均勻、二次空氣流動存在漩渦與擾流導致空氣流動不暢通等。本文首先根據(jù)強鼓式燃氣熱水器的實際尺寸,建立了鼓風機、空氣分配腔、燃燒器和二次空氣通道的整體幾何模型。然后建立了數(shù)學模型,并利用流體力學軟件對強鼓式燃氣熱水器供風系統(tǒng)進行模擬研究。其次,建立了強鼓式燃氣熱水器實驗系統(tǒng),測試了鼓風機不同轉(zhuǎn)速及不同進風開度下的風機鼓風量、不同負荷下一次空氣系數(shù)的分布規(guī)律。實驗結(jié)果和模擬結(jié)果進行對比,驗證了采用數(shù)值模擬方法研究強鼓式燃氣熱水器的可靠性。然后,采用數(shù)值模擬方法分別研究了一次空氣擋板開孔面積及位置對一次空氣分布和燃燒器火孔氣體流量分布的影響;燃氣分配器位置對火孔處甲烷濃度的影響;燃氣分配器前側(cè)與燃燒室前蓋板之間縫隙對火孔處甲烷濃度分布的影響;二次空氣擋板開孔位置對二次空氣流動的影響,并且做出了優(yōu)化改進。最后,利用強鼓式燃氣熱水器實驗系統(tǒng)測試了不同負荷下一次空氣的分布和火孔處火焰高度的變化特征。實驗結(jié)果與優(yōu)化結(jié)果進行對比,驗證優(yōu)化模擬結(jié)果的正確性。研究結(jié)果表明:通過調(diào)整開孔面積及位置來改變進風方向可以使火孔出口處氣體流量均勻分布,開孔上進風和下進風有一個最佳比例,下進風量多導致后端火孔氣體流量較高,否則相反,1#燃燒器空氣孔位置要上移1mm,且上半部分孔全開,2#~12#燃燒器空氣孔位置整體下移1mm左右,且6#燃燒器空氣孔下半部分孔全開;燃氣分配器距離引射器入口中心水平距離d(3mm≤d≤6mm)越大,火孔處甲烷濃度分布越均勻,最佳位置為d=6mm;燃氣分配器中心距離引射器入口中心豎直距離h(0mm≤h≤1.5mm,向上移動)越大,火孔處甲烷濃度分布均勻性先提高后大幅度降低,最佳位置為h=1.0mm;4#~8#燃燒器對應燃氣分配器前側(cè)無縫隙,1#~3#與9#~12#燃燒器對應燃氣分配器前側(cè)有縫隙對增強火孔處甲烷濃度均勻性分布有明顯效果,4#~8#燃燒器濃度偏差12%降低到4.2%左右,1#~3#與9#~12#燃燒器濃度偏差5.8%降低到5.2%左右;通過調(diào)整二次空氣入口位置與分布,可以改善入口空氣有回流,通道內(nèi)有旋渦這種狀況,使空氣出口處速度分布變得均勻,空氣流動更加暢通。
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU822;TS914.252
【圖文】：

直接送入燃燒室再次參與燃燒的空氣稱為二次風。一次風量與理論空氣量的比值稱為一次空氣系數(shù)。如圖2-1（a）中所示，一次空氣系數(shù)為零（1=0），不與燃氣提前混合，燃氣中不含有氧化劑，燃燒所需的氧氣將依靠擴散作用從周圍大氣獲得，這種方式稱為擴散式燃燒。在層流狀態(tài)下，擴散燃燒依靠分子擴散作用使周圍氧氣進入燃燒區(qū)；在紊流狀態(tài)下，則依靠紊流擴散作用來獲得燃燒所需的氧氣。由于分子擴散進行的比較緩慢，因此層流擴散燃燒的速度取決于氧的擴散速度。擴散燃燒火焰的形狀為圓錐形，因為沿火焰軸向方向流動的燃氣要穿過一個較厚的內(nèi)側(cè)混合區(qū)才能遇到氧氣。燃氣在流動過程中不能燃燒，純?nèi)細獾捏w積越來越小，最后在中心線上全部燃盡，所以在火焰末端變尖而整個焰面變成圓錐形。如圖 2-1（b）中所示，當一次空氣系數(shù)在 0 和 1 之間時（0<1<1），燃氣提前與空氣預混，然后在燃燒器內(nèi)混合，燃燒時可以形成有藍色火焰的內(nèi)椎體，稱為部分預混式燃燒，又稱大氣式燃燒。燃氣熱水器一般采用這種部分預混式燃燒。如圖 2-1（c）中所示，當1≥1 時，外焰面與內(nèi)焰面完全重合，兩層火焰面的現(xiàn)象就會消失，此時稱為完全預混式燃燒。完全預混式燃燒可燃物的燃燒速度很快，但火焰穩(wěn)定性很差。（a） （b） （c）圖 2-1 燃氣燃燒方式示意圖強鼓式燃氣熱水器的燃燒裝置采用的是大氣式燃燒器。其燃燒過程是燃氣從燃氣分配器流經(jīng)燃氣分配器，通過噴嘴后燃氣壓力下降，管徑變細，燃氣流速升高。高流速的燃氣從燃氣分配器噴射出來，此時燃氣帶有很大的動能，由于氣

空氣混合物的流動，使燃燒器的一次空氣情況相反，增強了燃氣空氣混合物的流動壓力與大氣壓力相等時，上式所述的引射穩(wěn)定性機理分析[38-39]焰由外焰和內(nèi)錐組成，其形狀見圖 2-2，關(guān)律可以用管道中的氣體流動現(xiàn)象來解釋。線狀分布。截面中心點中心氣流速度最大速度為零。想要形成一朵穩(wěn)定的內(nèi)焰必將于法向火焰?zhèn)鞑ニ俣燃碞n= un= u cosα定在此處。還有，此處還有一個切向分速面的兩側(cè)存在著不斷地火焰互相傳播的情

的氣流速度分布呈拋物線狀分布。截面中心點中心氣流速度最大，相對四周延伸，氣流速度遞減，管壁處氣流速度為零。想要形成一朵穩(wěn)定的內(nèi)焰必將滿足管道截面上任何一點的氣流法向速度均等于法向火焰?zhèn)鞑ニ俣燃碞n= un= u cosα。因此火焰雖然有向里傳播的趨勢，但能穩(wěn)定在此處。還有，此處還有一個切向分速度usin ，使得此點的質(zhì)點移動。所以，在焰面的兩側(cè)存在著不斷地火焰互相傳播的情況。圖 2- 2 本生火焰表面速度分布

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王春慧;;唐山市燃氣熱水器使用情況市場調(diào)查與分析[J];節(jié)能;2018年02期

2 李曾婷;;燃氣熱水器:規(guī)模略微下滑,產(chǎn)品更加舒適、安全[J];電器;2018年10期

3 ;“零”動心弦 2016燃氣熱水器的新亮點[J];現(xiàn)代家電;2016年16期

4 唐駁虎;;唐駁虎:家用燃氣熱水器的選購錦囊(下篇)[J];家用電器;2016年11期

5 唐駁虎;;家用燃氣熱水器從安全到極致安全[J];現(xiàn)代家電;2016年19期

6 ;技術(shù)引領(lǐng) 燃氣熱水器一路高歌[J];現(xiàn)代家電;2017年09期

7 ;慶東納碧安:燃氣熱水器在五星電器系統(tǒng)首發(fā)[J];現(xiàn)代家電;2017年06期

8 ;智·靜 2017燃氣熱水器關(guān)鍵詞[J];現(xiàn)代家電;2017年08期

9 彭信;;質(zhì)包3年升5年:方太引領(lǐng)高端燃氣熱水器進入“用戶使用無憂時代”[J];家用電器;2017年06期

10 陳建明;;燃氣熱水器逆襲成主角 巨頭混戰(zhàn)加速圈地[J];家用電器;2017年12期

相關(guān)會議論文 前10條

1 邱步;畢大巖;劉永生;;一款低噪聲燃氣熱水器[A];2012年中國家用電器技術(shù)大會論文集[C];2012年

2 胡剛;向熹;胡定鋼;仇明貴;;燃氣熱水器銅制熱交換器節(jié)能環(huán)保表面處理技術(shù)研究[A];中國土木工程學會城市燃氣分會應用專業(yè)委員會2010年年會論文集[C];2010年

3 趙建磊;胡定鋼;仇明貴;;燃氣熱水器低氣壓自適應裝置的應用[A];中國土木工程學會城市燃氣分會應用專業(yè)委員會2010年年會論文集[C];2010年

4 楊ng濤;易洪斌;;利用仿真和試驗驗證分析手段優(yōu)化鼓風式燃氣熱水器燃燒技術(shù)[A];中國城市燃氣學會應用專業(yè)委員會2005年會論文集[C];2005年

5 王保友;;高海拔地區(qū)燃氣熱水器測試方法探討[A];中國土木工程學會燃氣分會應用專業(yè)委員會2007年會論文集[C];2007年

6 ;家用燃氣熱水器全預混高效節(jié)能技術(shù)[A];電子信息節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品推廣應用專集[C];2009年

7 李智;蔡茂虎;;負壓燃燒燃氣熱水器安全性能的研究[A];2017中國燃氣運營與安全研討會論文集[C];2017年

8 艾效逸;傅忠誠;詹淑慧;潘樹源;徐鵬;史永征;;燃氣熱水器的理論熱效率及其分析[A];中國城市燃氣學會應用專業(yè)委員會2005年會論文集[C];2005年

9 高勇;楊小豐;;住宅燃氣熱水器共用煙道技術(shù)條件及安全評估[A];中國城市燃氣學會應用專業(yè)委員會2005年會論文集[C];2005年

10 徐鵬;李祖樞;張華;劉曉毅;;雙功能燃氣熱水器基于仿人智能控制算法的參數(shù)校正級設(shè)計[A];第二十四屆中國控制會議論文集（下冊）[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 中國工業(yè)報實習記者 江暉;解決消費痛點 零冷水燃氣熱水器受熱捧[N];中國工業(yè)報;2019年

2 廣東 杜立明;萬和燃氣熱水器維修1例[N];電子報;2018年

3 本報記者 李燕京;燃氣熱水器啟動科技急行軍[N];中國消費者報;2017年

4 本報記者 許意強;高端燃氣熱水器市場 上演中日美三強爭霸賽[N];中國企業(yè)報;2018年

5 本報記者 許意強;燃氣熱水器迎來“即開即熱”體驗新時代[N];中國企業(yè)報;2018年

6 記者 徐蔚冰;首臺自清潔燃氣熱水器問世[N];中國經(jīng)濟時報;2018年

7 記者 陳維;燃氣熱水器準入門檻抬高[N];北京商報;2017年

8 張敏;燃氣熱水器市場迎來深度洗牌[N];國際商報;2017年

9 江蘇 孫建東;AO史密斯燃氣熱水器“E5”故障通病檢修1例[N];電子報;2017年

10 李紅波;銅材質(zhì)燃氣熱水器引爆“雙11”[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導報;2017年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 陳孔偉;燃氣熱水器配風特性研究及分流結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];山東建筑大學;2019年

2 胡瀟;燃氣熱水器工作過程數(shù)值模擬研究[D];武漢理工大學;2016年

3 劉新玉;基于技術(shù)路線圖的燃氣熱水器設(shè)計規(guī)劃研究[D];武漢理工大學;2015年

4 李昊民;部分預混燃氣熱水器燃燒性能的數(shù)值模擬和實驗研究[D];天津大學;2017年

5 劉世洲;自發(fā)電式燃氣熱水器控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];蘇州大學;2016年

6 趙玉磊;中央燃氣熱水器的嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計[D];西安電子科技大學;2009年

7 劉美麗;強制排氣式燃氣熱水器的熱工特性研究[D];重慶大學;2005年

8 尚振坤;強鼓式燃氣熱水器燃燒過程中配風系統(tǒng)的模擬與研究[D];華中科技大學;2012年

9 曾成;基于仿人智能控制的雙功能燃氣熱水器控制器設(shè)計與研究[D];重慶大學;2004年

10 陶克艷;燃氣熱水器的智能控制算法研究[D];武漢理工大學;2010年

本文編號：2781761