[0151] 作为优选,a=5.52,b=1.93。
[0152] 其中分散换热结构的间距S是以相邻分散换热结构相对的两端之间的距离;即前面分散换热结构的尾端与后面分散换热结构的前端之间的距离。具体参见图13的标识。
[0153] 换热管的直径D是指内径和外径的平均值。
[0154] 作为优选,圆管长度S为140-200mm之间。进一步优选,160-180mm之间。
[0155] 通过上述公式的最佳的几何尺度的优选,能够实现满足正常的流动阻力条件下,减震降噪达到最佳效果。
[0156] 进一步优选,随着D/E的增加,a不断减小,b不断的增加。
[0157] 对于其他的参数,例如管壁、壳体壁厚等参数按照正常的标准设置即可。
[0158] 作为优选,格栅孔34在分散换热结构28的整个长度方向延伸。即格栅孔34的长度等于分散换热结构28的长度。
[0159] 通过上述设置,可以进一步强化传热,能够提高换热效率。
[0160] 作为优选,所述换热管内壁设置凹槽,所述分散换热结构的外壳设置在凹槽内,所述外壳的内壁与圆管的内壁对齐。
[0161] 作为优选,除了外壳29形成的格栅孔,其余的格栅孔为正方形。
[0162] 作为优选,所述的换热管包括圆管26和扁管32,所述圆管26分布在扁管32的前端。即沿着废气的流动方向,依次分布圆管26和扁管32。
[0163] 主要原因在于废气入口侧温度高,因此液体容易沸腾,从而形成汽液两相流,因为圆管的形状为圆形,即使在相同换热面积情况下,圆管流通面积大,使得承压力能力强,而随着烟气的换热,后端的烟气温度相对较低,因此可以使用扁管,扁管因为形状为扁长形,流通空间小,液体在后端不会沸腾,因此不需要大通道可以满足压力要求,而且扁管换热面积大,从而使得强化传热。因此通过扁管和圆管的分布,使得换热装置整体上压力分布相对均匀,避免出现压力过大,而且换热能力相对增加。
[0164] 作为优选,单根圆管的流体流通面积大于单根扁管。
[0165] 作为优选,单根圆管的流体流通面积是单根扁管流通面积的2-3倍。
[0166] 作为优选,所述的圆管26放置于换热芯体前侧,圆管26具有多排,每排含多个圆管26,相邻两排圆管26交错分布。所述的扁管32分多排紧邻圆管换热结构布置于换热芯体后侧,每排含多个扁管32,且相邻两排扁管前、后一一对应。
[0167] 扁管32的延伸方向平行于烟气的流动方向。
[0168] 作为优选,所述圆管26和扁管32内液体的流动方向都垂至于废气的流动方向。
[0169] 作为优选,扁管内部设置翅片36,将扁管内液体流道分为多个小流道。作为优选,沿着废气流动的方向,不同扁管内的小流道水力直径不断变小。设距离废气入口的距离为S,则扁管小流道的水力直径为d,设d=F(S),则F’(S)<0,F’(S)是F(S)的一次导数。
[0170] 主要原因是沿着废气的流动方向,扁管内需要承受的压力越来越小,因此可以将水力直径变小,而且通过将水力半径变小,可以增加换热面积,提高换热能力。因此通过上述特征的设置,既可以满足压力要求,又可以实现强化传热。
[0171] 作为优选,沿着废气流动方向,扁管小流道的水力直径为d的幅度不断增加。即F”(S)>0,F”(S)是F(S)的二次导数。
[0172] 对于F”(S)>0,可以显著提高换热效果,并且实现压力平衡。上述的结果是通过大量的数值模拟和实验得到的结论。
[0173] 作为优选,作为优选,沿着液体流动的方向,同一扁管内的小流道水力半径不断变小。设距离废气入口的距离为S,则扁管小流道的水力直径为d,设d=F(S),则F’(S)<0,F’(S)是F(S)的一次导数。
[0174] 作为优选,沿着废气流动方向,同一扁管小流道的水力直径为d的幅度不断增加。则F”(S)>0,F”(S)是F(S)的二次导数。具体原因如同前面。
[0175] 作为优选,扁管内的小流道横截面为长方形,尺寸为2x4mm。
[0176] 作为优选,扁管间的小流道横截面为三角形。
[0177] 作为优选,前支撑体与后支撑体为中空的方-圆过渡结构,一侧端面为方形,一侧端面为圆形,其中,前支撑体的方形端面与换热芯体圆管一侧端面相连并固定、密封,圆形端面与前部燃烧室安装筒后端面出风口处固定、密封;后支撑体的方形端面与换热芯体扁管一侧端面相连并固定、密封,圆形端面与后部
法兰装置出风口处固定、密封。
[0178] 作为优选,所述的余热利用换热装置设置在燃烧器的废气烟道中,优选为加温器的烟道。
[0179] 作为优选,所述废气烟道17是燃烧室安装筒。
[0180] 作为优选,换热装置的废气入口温度为1200-1400摄氏度,优选为1300摄氏度。作为优选,前排圆管为耐高温不锈
钢。
[0181] 作为优选,所述换热装置设置排气口34,35,所述排气口34设置在上集箱的废气烟道17的管壁上,所述排气口35设置在出水管上。作为优选,排气口34,35根据压力情况自动排气。
[0182] 下面结合附图对优选的实施例进行说明。
[0183] 图1所示为一种预混点火、扩散燃烧器的实施例的结构示意图。该实例中,预混点火、扩散燃烧器采用耐热
合金钢材料,燃烧器从前向后由供风安装底座、预混点火室、扩散燃烧室、燃烧室外筒依次首尾连接固定而成。供风安装底座由安装支架1、燃烧供风圆板2组成,安装支架1为逐渐收口的阶梯形,燃烧供风圆板2内嵌于安装支架1下端面圆孔处,两下端面共面。燃烧供风圆板2中心设有圆形通风孔,周向设有若干非均匀分布的扇环形通风孔。预混点火室由旋流发生板3、分流装置4、套筒5组成,分流装置4沿轴向分两层设置有若干通风孔,上层为预混出风口10,下层为预混进风口11,旋流发生板3同轴安装于分流装置两层通风孔之间并靠近预混出风口,安装有旋流发生板3的分流装置4同轴固定于套筒5内,底面与套筒5底面共面且结合处密封,分流装置上端面低于套筒上端面,分流装置4与套筒5之间形成分流通道16。组合的预混点火室前部穿入燃烧供风圆板2的中心孔中固定。扩散燃烧室由过渡筒6、二层进风圆筒7、三层进风过渡环组成8,过渡筒6为锥环形,周向设置有若干中
心轴与锥面垂直的圆孔,二层进风圆筒7为两端开口的圆柱形,二层进风圆筒7直径与过渡筒6大径相同,其前端面与过渡筒6后端面对齐固定,二层进风圆筒7中间高度处固定有周向分布的中空导流管13,且与圆筒外表面贯通,三层进风过渡环8通过与二层进风圆筒7同直径的过渡薄板与二层进风圆筒7下端面固定,其上设置有回流孔14和三层进风孔15。组合的扩散燃烧室上端面与预混燃烧室下端面同轴对齐固定。燃烧室外筒9套于组合后的供风安装底座、预混燃烧室与扩散燃烧室外,下端面共面对齐后固定,固定处保持密封。燃烧室外筒与供风安装底座、预混点火室、扩散燃烧室间形成扩散进风通道17。
[0184] 具体的,见图1和图2,安装支架1为直径渐变的阶梯形圆筒,上端面设置有安装凸缘,用于燃烧器轴向定位,外侧面设置有安装固定凸台,用于对燃烧器进行周向定位。安装支架1用于安装加温器控制系统与
点火系统,引导气流向燃烧室入口流动,增加其流动速度,同时也是燃烧供风圆板2与燃烧室外筒8安装的载体。本实施例中,安装支架内径依次为:186mm、163mm、138mm,安装凸缘直径为198mm。
[0185] 具体的,燃烧供风圆板2用于燃烧所需空气的分配,流经圆形通风孔的空气进入预混燃烧室,参与预混点火室点火阶段及扩散燃烧阶段的燃烧,流经扇环形周向通风孔的空气进入扩散燃烧室,参与扩散燃烧阶段的燃烧,优选的,圆形通风孔与扇环通风孔面积比为3.7:1。本实施例中图2所示燃烧供风圆板2圆形通风孔周缘设有导向槽,方便预混点火室的安装固定,8个径向尺寸相同的扇环形孔非均匀分布,优选的,相邻的7个扇环中心角及间隔中心角相同,分别为19°、26°,另一个扇环中心角为23.5°,其与相邻扇环的间隔角为17°、
30.5°。
[0186] 具体的,预混点火室分流装置4轴向设置有两层前、后对应的通风孔,每层通风孔数量为6,上层预混出风口10用于分流由燃烧供风圆板2圆形通风孔进入的空气,分流空气经分流通道16进入下层预混进风口11,与雾化燃油混合并阻滞燃油下行,增加燃油-空气的混合时间,提高扩散燃烧
稳定性。两层通风孔之间设置有旋流发生板3,旋流发生板前端面与上层预混出风口圆心所在平面优选间距为6mm,中心设有圆孔,用作雾化燃油入口,周向设有截面为三角形且其法向与旋流发生板平面呈一定角度的旋流通道,用于在点火室内形成旋流,见图3,优选的,旋流通道截面三角形对应内角为6°、65°,截面法向与旋流发生板夹角为17°。由燃烧供风圆板2圆形通风孔进入的空气一部分经旋流发生板3上的旋流通道进入后部燃烧空间,与经中心圆孔进入的雾化燃油充分混合形成点火所需的可燃混合气。
[0187] 具体的,扩散燃烧室过渡筒6为锥环形,优选的,前、后端面直径比为9:13,周向圆孔数量为16,直径为8mm,均匀分布。二层进风圆筒7为两端开口的圆柱形,直径与过渡筒后端面直径相等,优选的,圆筒轴向1/2高度处设有周线分布的导流管,导流管数量为10,导流管与圆筒外端面贯通并对齐。见图4,三层进风过渡环8上设有回流孔14和三层进风孔15,用于连接扩散进风通道与扩散燃烧室内部,优选的,回流孔14和三层进风孔15数量分别为8与36,直径分别为10mm与2mm。燃烧所需空气由燃油供风圆板2周向扇环孔进入扩散进风通道
17,并分别由过渡筒6周向圆孔、二次进风圆筒7上的导流管13、三层进风过渡环8上的回流孔14和三层进风孔15进入扩散燃烧室内部参与燃烧,优选的,扩散燃烧室各层进风面积占扩散燃烧进风面积的比例为:44%、15%、35%、6%。其中,过渡筒6周向圆孔是扩散燃烧的主供气通道,由此进入的空气沿锥面法向进入火焰内部,增加火焰内部未燃燃油周边的空气含量,提高燃烧效率。由二次进风圆筒7上的导流管13进入的高速空气在燃烧室中部形成气障,与雾化燃油混合燃烧的同时降低火焰轴向移动速度,增加燃油在燃烧室的滞留时间,保证充分混合与燃烧,此措施有利于减少燃油燃烧所需轴向长度。由回流孔14
反冲进入燃烧室的空气,将雾化燃油与燃烧室内壁隔开,减小了燃油在壁面的附着机率,有利于消除积碳,同时,空气在上行过程中依附过渡筒锥面改变流动方向,与过渡筒6周向进入的空气相互作用,在二次进风圆筒7上部形成滚流,促进空气与未燃燃油的混合和燃烧。由三次进风孔15进入的空气在燃烧室末端
迟滞火焰运动速度,确保少量未燃尽燃油的燃烧,提高燃烧器的燃烧效率,减小燃烧尾焰长度,降低后置
热交换器热负荷。
[0188] 组装后的燃烧器工作初始,集成在加温器锅头总成上的喷油嘴喷射出雾化的燃油,燃油经旋流发生板上的中心圆孔进入旋流发生板后部空间,同时经旋流发生板上周向布置的旋流通道进入后部空间的空气与雾化燃油充分混合,形成点火所必需的油气混合气,并由集成在锅头总成上的点火装置点燃混合气,形成燃烧器持续工作所需的火焰核心。点火成功后,点火装置停止工作,喷油嘴继续喷射燃油,并与旋流通道和预混进气口进入的空气混合后在预混点火室内旋流发生板后部空间形成稳定的火源,预混点火室内未烧尽的燃油继续向扩散燃烧室内部运动。与此同时,扩散燃烧所需空气经燃烧供风圆板周向的扇形孔进入分流通道,由过渡筒、二次进风筒、三次进风过渡环等的进风孔进入扩散燃烧室,在此过程中不断与未燃烧的燃油表面接触和燃烧,产生的废气经燃烧室外筒小直径孔排出燃烧器。
[0189] 本实用新型所述的预混点火、扩散燃烧器适用于加温器等小型燃油式燃烧换热装置中,具有结构简单、燃烧效率高的特点,所述的预混点火室结构可以确保燃烧器在各种极端环境下的可靠点火与稳定燃烧,多层进气扩散燃
烧结构有利于减小燃烧室轴向长度、提高燃烧器的体积功率。
[0190] 虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上,但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,均可作各种更动与
修改,因此本实用新型的保护范围应当以
权利要求所限定的范围为准。