一种利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202210587977.2 | 申请日 | 2022-05-27 |
| 公开(公告)号 | CN115059914A | 公开(公告)日 | 2022-09-16 |
| 申请人 | 湛江电力有限公司; 华南理工大学; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 杨凯; 梁中荣; 郑国; 何荣强; 吴国威; 甘云华; 潘铭晖; 麦剑; 钟景祥; 邓和彪; 屈可扬; 蓝茂蔚; 陈东升; | 第一发明人 | 杨凯 |
| 权利人 | 湛江电力有限公司,华南理工大学 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 湛江电力有限公司,华南理工大学 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：广东省湛江市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：广东省湛江市赤坎区调顺路168号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：524099 |
| 主IPC国际分类 | F23D11/32 | 所有IPC国际分类 | F23D11/32 ; F23D11/38 ; F23D11/40 ; F23D11/44 ; F23C3/00 ; F23C13/08 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 广州市深研专利事务所 | 专利代理人 | 姜若天; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾 燃烧器 ，第一换热套筒的内 侧壁 与燃烧套筒和内套筒的外侧壁之间形成第一间隔，第一换热套筒的外侧壁与外套筒上部的内侧壁以及第二换热套筒的内侧壁之间形成第二间隔，第二换热套筒的外侧壁与外套筒中下部的内侧壁之间形成第三间隔，连通 燃料 槽的进液管依次穿过外套筒的侧壁、第二换热套筒的侧壁、第一换热套筒的侧壁和内套筒的外侧壁，与燃料供给箱相连通；一方面可充分利用燃烧后的尾气热量，同时对 液体燃料 与空气进行预热，改善了液体燃料的雾化效果，提高了燃烧效率，另一方面还强化了对空气的扰动，提高了空气与吸热 蒸发 后的 燃料气体 的混合程度，改善了燃烧场 温度 分布的均匀性。 | ||
| 权利要求 | 1.一种利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其特征在于：包括上盖板、下盖板、外套筒、内套筒、燃烧套筒、筒状电极、水平隔板、导流扇叶、多孔介质筒、第一换热套筒和第二换热套筒；其中， |
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| 说明书全文 | 一种利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器技术领域背景技术[0002] 传统的化学电池在供能时存在有能量密度低、续航时间短、占用空间大等缺点，而随着MEMS(Micro‑Electro‑Mechanical System，微机电系统，也称为微电子机械系统)加工与制造技术日渐成熟，为更好地匹配MEMS设备对动力来源的需求，具有更高能量密度的液体碳氢燃料得到广泛关注与实际应用。 [0004] 目前已有的微燃烧器一般可对尾气的热量进行回收利用，以有效避免湿壁效应，但是由于燃烧区域边缘处的燃料与空气混合不充分，且反应物在燃烧区域内的停留时间较短，造成燃烧场整体温度分布具有较大的不均匀性，进而影响稳定燃烧效果。 [0005] 为了在减小微燃烧器尺寸的同时提高液体燃料流量，通常会在有限的空间内布置数量较多的喷嘴，而当相邻喷嘴的距离较近时，就容易使相邻喷嘴的喷雾区域有所重叠，对重叠区域内喷雾液滴的蒸发过程干扰较大，最终导致燃烧效率与燃料利用率有所降低。 [0006] 因此，为了进一步实现微燃烧器内液体燃料的高效燃烧，需要提出一种结构设计合理、燃烧效率较高的微燃烧器。 发明内容[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，结构较为合理，燃烧效率较高。 [0008] 本发明的技术方案如下：一种利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，包括上盖板、下盖板、外套筒、内套筒、燃烧套筒、筒状电极、水平隔板、导流扇叶、多孔介质筒、第一换热套筒和第二换热套筒；其中，上盖板和下盖板分别密封在外套筒的顶端和底端，外套筒的侧壁上分别横向设置 有进气管和排气口，进气管位于排气口的上方；内套筒同轴位于外套筒的内侧且其底端密封在下盖板之上，内套筒的侧壁内部设置有可供液体燃料流入和喷出的燃料槽，燃料槽呈上端开口且具有一定深度的环形槽道，其上部设置有进液管，进液管的高度高于排气口的高度；内套筒的内侧壁上横向向内凸出设置有密封连通燃料槽至筒状电极内腔的多个喷嘴，喷嘴前段与筒状电极紧密套接，并将筒状电极同轴悬空架设在内套筒的内侧，筒状电极通过导线引出与高压直流电源的正极相连接；燃烧套筒位于内套筒的顶端，燃烧套筒的内腔与内套筒的内腔相连通，燃烧套筒的顶端与上盖板之间留有一定距离；水平隔板夹在内套筒与燃烧套筒之间，用于密封燃料槽的顶端和提高燃料燃烧的充分程度；水平隔板上方的燃烧套筒内腔设置有点火器；水平隔板与下盖板之间设置有与燃烧套筒同轴心的固定直柱，导流扇叶套装在固定直柱外侧壁的下部可转动设置；多孔介质筒套装在固定直柱中上部的外侧壁上，并通过导线引出与高压直流电源的负极相连接，且多孔介质筒的顶端与水平隔板相接触； 第一换热套筒和第二换热套筒均同轴间隔设置在内套筒与外套筒之间，且第一换 热套筒位于第二换热套筒内侧；第一换热套筒的上下两端分别与上盖板和下盖板密封连接，第一换热套筒的内侧壁与燃烧套筒和内套筒的外侧壁之间形成第一间隔；第二换热套筒的下端与下盖板密封连接，第二换热套筒的上端低于进气管并高于排气口，其上端与外套筒之间的开口，经由环状上调节套筒密封在进气管与排气口之间的外套筒的内侧壁上，上调节套筒的顶面低于进气管，且上调节套筒的底面高于排气口，第一换热套筒的外侧壁与外套筒上部的内侧壁以及第二换热套筒的内侧壁之间形成第二间隔；第二换热套筒的外侧壁与外套筒中下部的内侧壁之间形成第三间隔； 内套筒下部和第一换热套筒下部靠近下盖板的侧壁上横向设置有连通内套筒内 腔和第二间隔的空气流动管；第一换热套筒下部和第二换热套筒下部的侧壁上横向设置有连通第一间隔和第三间隔的尾气流动管；尾气流动管的高度高于空气流动管的高度，且空气流动管的高度低于导流扇叶的高度；进液管依次穿过外套筒的侧壁、第二换热套筒的侧壁、第一换热套筒的侧壁和内套筒的外侧壁，与燃料供给箱相连通。 [0009] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：所述下盖板的上表面中心位置处设置有环形外台阶状凸台，且下盖板中心位置处的内部开设有与凸台同轴的燃料回收通道；燃料回收通道包括上层圆台状流道、连接孔道、下层圆台状流道、支撑板和燃料回收管；其中，上层圆台状流道呈喇叭口状，其中心位置处设置有一小型圆台，小型圆台由倒圆锥台状的上部和圆柱状的下部一体连接而成，倒圆锥台状上部的顶端与一环形接头紧密连接，所述固定直柱的下端插入环形接头内，固定直柱的顶端与水平隔板相接触，圆柱状下部的下端面中心位置处设置有尖状突起；多个支撑板均匀间隔分布在上层圆台状流道内，且每个支撑板均沿径向垂直连接在上层圆台状流道的内壁与小型圆台的外壁之间，将上层圆台状流道进行对称分隔；下层圆台状流道呈与上层圆台状流道同向的喇叭口状，连接孔道呈圆柱孔状，并连通在上层圆台状流道与下层圆台状流道之间，下层圆台状流道的出口处通过燃料回收管与燃料供给箱相连通，用于被回收的燃料返流回燃料供给箱。 [0010] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：所述导流扇叶包括轮毂和叶片，轮毂由同轴的内圈和外圈组成，内圈与外圈之间均布有多条肋板，每条肋板均沿轮毂的径向垂直连接在内圈与外圈之间，将轮毂的内腔分隔为若干扇形空隙；多个叶片均匀分布在轮毂外圈的外侧壁上；轮毂的底面与凸台的顶面相接触，叶片的末端与内套筒的内侧壁之间预留有设定量间隙。 [0011] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：所述第一换热套筒外侧壁的横断面呈波浪形。 [0012] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：所述燃烧套筒中部的内侧壁上横向向内设置有环形的直角台阶状突起。 [0013] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：所述筒状电极的侧壁上间隔设置有多条竖状通槽，竖状通槽的宽度与喷嘴前段的外径相适配，竖状通槽的长度方向与筒状电极的轴向一致，且竖状通槽的上端延伸至筒状电极的上部，竖状通槽的下端连通至筒状电极的底面。 [0014] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：多个喷嘴沿内套筒的轴向呈上下两层或上中下三层分布，且所有喷嘴的轴心线均与内套筒内侧壁的轴心线垂直相交；相邻上下两层的喷嘴错位交叉设置。 [0015] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：所述第一间隔的底部设置有环状的第一下调节套筒，第一下调节套筒的顶面高于空气流动管的高度且低于尾气流动管的高度，空气流动管穿过第一下调节套筒。 [0016] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：所述第三间隔的底部设置有环状的第二下调节套筒，第二下调节套筒的顶面低于尾气流动管的高度。 [0017] 所述的利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，其中：所述水平隔板由网格孔片和环形板连接而成，环形板位于网格孔片的外周，用于密封燃料槽的上端开口。 [0018] 本发明相对于现有技术的微燃烧器具有如下优点：1、本发明微燃烧器中的空气以一定的流速进入雾化区域，经导流扇叶的作用后以旋流的形式在雾化区域内上升，由于强化了对空气的扰动而形成的湍流，相较于直接上升的常规流动，燃烧套筒同一水平截面上空气与燃料气体的混合程度得到有效的改善，使得燃烧场温度分布更均匀；结合水平隔板的网格孔片表面涂有Pt‑Ni或Pt‑Cu催化剂，加快了化学反应速率，有利于提高燃料燃烧的充分程度，从而提高了燃烧效率。 [0019] 2、本发明微燃烧器的燃烧套筒具有直角台阶状突起，可以通过形成回流区提高稳燃效果，使燃烧器稳定地持续工作，并延长混合气体在燃烧套筒内的停留时间，以进行更充分的燃烧，同时有效提高了燃烧套筒的壁面温度，改善了壁面温度分布的均匀性。 [0020] 3、本发明微燃烧器的排气通道主要由第一间隔、第三间隔两段组成，燃料槽与进气通道分别位于第一间隔的两侧；尾气排出时将分别通过第一换热套筒、第二换热套筒与空气进行热交换，以及通过内套筒与液体燃料进行热交换，不仅可以充分利用尾气热量，提高了空气的初始温度，而且降低了液体燃料的粘度，改善了其雾化效果；尾气流经第三间隔时还提高了外套筒的壁面温度，对燃烧器起到了一定的保温作用，从而减少了燃烧器的散热损失，保证了燃烧套筒内液体燃料燃烧时的稳定性。 [0021] 4、本发明微燃烧器的喷嘴组分三层平行布置，各层设有若干个喷嘴，沿径向均匀分布且尺寸相同，可充分利用雾化区域的空间，有助于喷雾的伸展；相邻两层喷嘴通过水平旋转30°错开而形成叉排布置，以在有限的空间内开设更多的喷嘴，提高了燃烧器结构的紧凑性，且尽量避免了相邻两层喷嘴产生的喷雾因区域有所重叠而互相干扰；在燃料流量较大的工况下，仍可保证绝大部分燃料液滴能够及时运动至多孔介质筒表面或附近处而维持较稳定的蒸发速率。 [0022] 5、本发明微燃烧器的多孔介质筒连接高压直流电源的负极，该结构起到定向收集燃料液滴的作用，同时多孔介质筒的顶端与水平隔板相接触；由于多孔介质筒具有良好的导热与蓄热能力，可快速地吸收燃料在燃烧过程中释放的部分热量，使自身温度维持在较高水平，有助于进入多孔介质筒内部或其表面附近处的燃料液滴以较快的速率进行蒸发，提高了燃烧效率；当燃料流量较大时，可能会出现少量因破碎不充分而具有较大粒径的燃料液滴，其蒸发时需要吸收更多的热量，若未能及时完成蒸发过程，便通过位于多孔介质筒下方的燃料回收流道返回燃料供给箱中，以保证液体燃料的利用率。附图说明 [0023] 在此描述的附图仅用于解释目的，而非意图以任何方式来限制本发明公开的范围；图中各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并非是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸；本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。 [0024] 图1是本发明旋流式微型荷电喷雾燃烧器实施例的整体结构示意图；图2是图1中A‑A方向的结构示意图； 图3是图1中B‑B方向的结构示意图； 图4是本发明旋流式微型荷电喷雾燃烧器所用燃料回收通道的剖视结构放大示意 图； 图5是本发明旋流式微型荷电喷雾燃烧器所用水平隔板的俯视结构放大示意图； 图6是本发明旋流式微型荷电喷雾燃烧器所用筒状电极的立体结构放大示意图； 图7是本发明旋流式微型荷电喷雾燃烧器所用导流扇叶的俯视结构放大示意图； 图中各标号汇总：1‑上盖板；2‑下盖板；3‑外套筒；4‑内套筒；5‑筒状电极；竖状通槽5a；6‑水平隔板；7‑燃烧套筒；8‑进气管；9‑排气口；10‑喷嘴；11‑网格孔片；12‑环形板； 13‑第一换热套筒；14‑第二换热套筒；15‑第一下调节套筒；16‑第二下调节套筒；17‑上调节套筒；18‑进液管；19‑燃料槽；20‑空气流动管；21‑进气通道；22‑尾气流动管；23‑排气通道； 24‑凸台；25‑燃料回收通道；26‑上层圆台状流道；27‑连接孔道；28‑下层圆台状流道；29‑小型圆台；30‑支撑板；31‑燃料回收管；32‑燃料供给箱；33‑环形接头；34‑固定直柱；35‑导流扇叶；36‑多孔介质筒；37‑轮毂；38‑叶片；39‑点火器；40‑引线；41‑高压直流电源；42‑燃料供给泵。 具体实施方式[0025] 以下将结合附图，对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明的具体实施方式。 [0026] 如图1并结合图2和图3所示，本发明利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，包括上盖板1、下盖板2、外套筒3、内套筒4、燃烧套筒7、筒状电极5、水平隔板6、导流扇叶35、多孔介质筒36、第一换热套筒13和第二换热套筒14。 [0027] 上盖板1和下盖板2分别密封在外套筒3的顶端和底端，外套筒3的侧壁上分别横向(或水平)设置有进气管8和排气口9，且进气管8位于排气口9的上方。 [0028] 较好的是，沿外套筒3的圆周或周边可均匀间隔分布多个进气管8，且所有进气管8的轴心线均与外套筒3的轴心线垂直相交。 [0029] 同样的，沿外套筒3的圆周或周边也可均匀间隔分布多个排气口9，且所有排气口9的轴心线也均与外套筒3的轴心线垂直相交。 [0030] 优选地，排气口9的数量与进气管8的数量相同，且每个排气口9均位于与其对应的进气管8的正下方。 [0031] 内套筒4同轴位于外套筒3的内侧且其底端也密封在下盖板2之上，内套筒4的侧壁内部设置有可供液体燃油流入和喷出的燃料槽19，燃料槽19呈上端开口且具有一定深度的环形槽道，其上部设置有进液管18，进液管18的高度高于排气口9的高度。 [0032] 较好的是，沿内套筒4外侧壁的圆周或周边可均匀间隔设置多个进液管18，且外套筒3内侧所有进液管18的轴心线均与内套筒4外侧壁的轴心线垂直相交。 [0033] 优选地，进液管18的数量与进气管8或排气口9的数量相同，且每个进液管18既位于与其对应的进气管8的正下方，也位于与其对应的排气口9的正上方。 [0034] 内套筒4的内侧壁上横向向内凸出设置有密封连通燃料槽19至筒状电极5内腔的多个喷嘴10，喷嘴10前段与筒状电极5紧密套接，并将筒状电极5同轴悬空架设在内套筒4的内侧，筒状电极5通过导线引出与高压直流电源41的正极相连接，使各个喷嘴10均带有正电。 [0035] 较好的是，沿内套筒4内侧壁的圆周或周边均匀间隔设置有多个尺寸相同的喷嘴10，多个喷嘴10沿内套筒4的轴向呈上下两层或上中下三层分布，且所有喷嘴10的轴心线均与内套筒4内侧壁的轴心线垂直相交。 [0036] 进一步地，相邻上下两层的喷嘴10错位交叉设置，例如，每层均布6个喷嘴10，相邻上下两层的喷嘴10通过水平旋转30°错开，由此通过交叉排列布置，可为同一层喷嘴10形成的喷雾提供更充足的伸展空间，同时可避免相邻上下两层喷嘴10形成的喷雾因区域出现重叠而互相干扰，更有利于微燃烧器在燃料流量较大的条件下稳定地运行。 [0037] 燃烧套筒7位于内套筒4的顶端，燃烧套筒7的内腔与内套筒4的内腔相连通，燃烧套筒7的顶端与上盖板3之间留有用于燃烧气体排出的一定间隔或距离。 [0038] 进一步地，燃烧套筒7内侧壁的中部横向向内设置有环形直角台阶状突起，用于通过形成回流区来延长混合气体在燃烧套筒7内停留的时间，以提高燃烧套筒7的壁面温度，同时改善其壁面温度分布的均匀性。 [0039] 水平隔板夹6在内套筒4与燃烧套筒7之间，用于密封燃料槽19的顶端和提高燃料燃烧的充分程度；水平隔板6上方的燃烧套筒7内腔设置有点火器39，点火器39通过引线40连接外部电源。 [0040] 较好的是，点火器39位于燃烧套筒7的轴心线上且靠近水平隔板6的位置处。 [0041] 水平隔板6与下盖板2之间设置有与燃烧套筒7同轴心的固定直柱34，固定直柱34中上部的外径小于其下部的外径形成台阶面，导流扇叶35套装在固定直柱34外侧壁的下部可转动设置；多孔介质筒36套装在固定直柱34中上部的外侧壁上，其底端卡在固定直柱34下部的台阶面上，其顶端与水平隔板6相接触，且多孔介质筒36通过导线引出与高压直流电源41的负极相连接；喷嘴10的喷射方向垂直于多孔介质筒36的外侧壁表面。 [0042] 由于多孔介质筒36的温度较高，具有较强的导热与蓄热能力，可储存燃烧过程中释放的部分热量，同时自身维持于较高的温度水平，使位于多孔介质筒36内部及其表面附近的燃料液滴吸热蒸发为燃料气体，与上升的空气旋流相混合，在水平隔板6上方的燃烧套筒7内被点燃后进行燃烧。 [0043] 开启高压直流电源41时，喷嘴10与多孔介质筒36之间形成静电场，从喷嘴10喷出的燃料液滴发生破碎并被雾化为具有更细小粒径的液滴，在静电场力的作用下，燃料液滴喷雾向多孔介质筒36方向运动，并在多孔介质筒36的内部及其表面附近以较稳定的速率蒸发形成燃料气体，扩展了燃料气体与空气的接触面积。 [0044] 第一换热套筒13和第二换热套筒14均同轴间隔设置在内套筒4与外套筒3之间，且第一换热套筒13位于第二换热套筒14内侧；第一换热套筒13的上下两端分别与上盖板1和下盖板2密封连接，燃烧套筒7的外侧壁、内套筒4的外侧壁与第一换热套筒13的内侧壁之间形成用于排气的第一间隔。 [0045] 第二换热套筒14的下端与下盖板2密封连接，第二换热套筒14的上端低于进气管8并高于排气口9，第二换热套筒14上端与外套筒3之间的开口，经由一环状上调节套筒17密封在进气管8与排气口9之间的外套筒3的内侧壁上，第一换热套筒13的外侧壁、外套筒3上部的内侧壁与第二换热套筒14的内侧壁之间形成用于进气的第二间隔；第二换热套筒14的外侧壁与外套筒3中下部的内侧壁之间形成用于排气的第三间隔；上调节套筒17的顶面低于进气管8，且上调节套筒17的底面高于排气口9，用于对第二间隔与第三间隔进行分隔，避免从进气管8进入的空气与从排气口9排出的尾气发生混合。 [0046] 内套筒4下部和第一换热套筒13下部靠近下盖板2的侧壁上，横向(或水平)设置有连通内套筒4内腔和第二间隔的空气流动管20，空气流动管20穿过第一换热套筒13和内套筒4，进气管8、第二间隔和空气流动管20组成进气通道21，从进气管8进入第二间隔的空气经第二间隔的底端通过空气流动管20流动至内套筒4内腔的底端，完成进气过程。 [0047] 第一换热套筒13下部和第二换热套筒14下部的侧壁上，横向(或水平)设置有连通第一间隔和第三间隔的尾气流动管22，尾气流动管22穿过第一换热套筒13和第二换热套筒14，第一间隔、尾气流动管22、第三间隔和排气口9组成排气通道23，燃料在燃烧套筒7内燃烧后产生的尾气从燃烧套筒7顶部流出，经第一间隔通过尾气流动管22流动至第三间隔并从排气口9排出，完成排气过程。 [0048] 尾气流经第一间隔时，可以同时对进入燃料槽19的液体燃料与进入第二间隔的空气进行预热，充分利用了尾气中含有的大量热量，改善了燃料槽19中液体燃料的雾化效果，从而缩短了燃料液滴吸热蒸发所需要的时间；而尾气流经第三间隔时，除了可以继续对进入第二间隔的空气进行预热之外，还可以对外套筒3起到保温作用，进一步减少了散热损失。 [0049] 较好的是，图2或图3中的第一换热套筒13外侧壁的横截面呈波浪形，由此进入第二间隔的空气在第一换热套筒13波浪形外表面的扰动下，可强化与第一间隔中的尾气的换热过程，使空气在进入燃烧套筒7之前就具有更高的温度，从而提高了后续的燃烧效率。 [0050] 尾气流动管22的高度高于空气流动管20的高度，且空气流动管20的高度低于导流扇叶35的高度。 [0051] 较好的是，沿内套筒4(和第一换热套筒13)的圆周或周边可均匀间隔分布多个空气流动管20，且所有空气流动管20的轴心线均与内套筒4(和第一换热套筒13)的轴心线垂直相交。 [0052] 同样的，沿第一换热套筒13(和第二换热套筒14)的圆周或周边可均匀间隔分布多个尾气流动管22，且所有尾气流动管22的轴心线均与第一换热套筒13(和第二换热套筒14)的轴心线垂直相交。 [0053] 优选地，尾气流动管22的数量与空气流动管20的数量相同，且每个空气流动管20均位于与其对应的尾气流动管22的正下方。 [0054] 进一步地，第一间隔的底部设置有环状的第一下调节套筒15，第一下调节套筒15的顶面高于空气流动管20的高度且低于尾气流动管22的高度，空气流动管20穿过第一下调节套筒15，用于调节第一间隔内排气通道23的长度，以改善燃烧效率。 [0055] 同样的，第三间隔的底部设置有环状的第二下调节套筒16，第二下调节套筒16的顶面低于尾气流动管22的高度，用于调节第三间隔内排气通道23的长度，以改善燃烧效率；此外，第二下调节套筒16的高度配合第一下调节套筒15的高度可共同调节排气通道23的长度。 [0056] 进液管18依次穿过外套筒3的侧壁、第二换热套筒14的侧壁、第一换热套筒13的侧壁和内套筒4的外侧壁，与燃料供给箱32相连通，进液管18与燃料槽19组成进液通道，燃料供给箱32内的液体燃料通过进液管18流入内套筒4内部的燃料槽19。 [0057] 较好的是，沿外套筒3(、第二换热套筒14、第一换热套筒13和内套筒4外侧壁)的圆周或周边可均匀间隔分布多个进液管18，且所有进液管18的轴心线均与外套筒3(、第二换热套筒14、第一换热套筒13和内套筒4外侧壁)的轴心线垂直相交。 [0058] 进一步地，燃料供给箱32的底部还设置有燃料供给泵42，连通在燃料供给箱32与进液管18之间，用于调节与燃料供给箱32连通的进液管18内的液体燃料流量。 [0059] 本发明提出的一种利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，一方面可充分利用燃烧后的尾气热量，同时对液体燃料与空气进行预热，改善了液体燃料的雾化效果，提高了燃烧效率，另一方面还强化了对空气的扰动，提高了空气与吸热蒸发后的燃料气体的混合程度，改善了燃烧场温度分布的均匀性。 [0060] 在本发明利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器的具体实施方式中，如图1结合图4所示，下盖板2的上表面中心位置处设置有环形外台阶状凸台24，且下盖板2中心位置处的内部开设有与凸台24同轴的燃料回收通道25；燃料回收通道25包括上层圆台状流道26、连接孔道27、下层圆台状流道28、支撑板30和燃料回收管31；其中，上层圆台状流道26呈喇叭口状，其中心位置处设置有一小型圆台29，小型圆台29由倒圆锥台状的上部和圆柱状的下部一体连接而成，倒圆锥台状上部的顶端与环形接头33紧密连接，图1中固定直柱 34的下端插入环形接头33内，固定直柱34的顶端与水平隔板相接触，圆柱状下部的下端面中心位置处设置有尖状突起；多个支撑板30均匀间隔分布在上层圆台状流道26内，且每个支撑板30均沿径向垂直连接在上层圆台状流道26的内壁与小型圆台29的外壁之间，将上层圆台状流道26进行对称分隔；下层圆台状流道28呈与上层圆台状流道26同向的喇叭口状，连接孔道27呈圆柱孔状，并连通在上层圆台状流道26与下层圆台状流道28之间，下层圆台状流道28的出口处通过图1的燃料回收管31与燃料供给箱32相连通，用于被回收的燃料返流回燃料供给箱32。 [0061] 当燃料流量较大时，多孔介质筒36上的少部分燃料液滴可能因破碎不充分而形成较大粒径，使其蒸发时需要吸收更多热量，若不能及时完成蒸发过程，就会通过多孔介质筒36下方的燃料回收流道25返回燃料供给箱32中，从而提高了液体燃料的利用率。 [0062] 结合图5所示，具体的，水平隔板6由网格孔片11和环形板12连接而成，环形板12位于网格孔片11的外周，并夹在图1的内套筒4与燃烧套筒7之间，用于密封燃料槽19的上端开口；较好的是，网格孔片11上的网格孔呈正六边形，且网格孔片11的表面涂有Pt‑Ni或Pt‑Cu催化剂，更利于提高化学反应速率，使燃料气体的燃烧更加充分。 [0063] 结合图6所示，具体的，筒状电极5的侧壁上间隔设置有多条竖状通槽5a，竖状通槽5a的宽度与图1喷嘴10前段的外径相适配，用于紧密卡套在喷嘴10的前端，竖状通槽5a的长度方向与筒状电极5的轴向一致，且竖状通槽5a的上端延伸至筒状电极5的上部，竖状通槽 5a的下端连通至筒状电极5的底面。 [0064] 结合图7所示，进一步地，套装在图1固定直柱34外侧壁下端可转动的导流扇叶35包括轮毂37和叶片38，轮毂37由同轴的内圈和外圈组成，内圈与外圈之间均布有多条肋板，每条肋板均沿轮毂37的径向垂直连接在内圈与外圈之间，将轮毂37的内腔分隔为若干扇形空隙，使被回收的液体燃料通过该扇形空隙进入到燃料回收通道25。 [0065] 多个叶片38均匀分布在轮毂37外圈的外侧壁上；轮毂37的底面与凸台24的顶面相接触，叶片38的末端与内套筒4的内侧壁之间留有少量距离或预留有设定量间隙；空气以一定流量进入由喷嘴10、筒状电极5和多孔介质筒36组成的雾化区域，经过导流扇叶35的扰动后以旋流形式上升，促进了与吸热蒸发形成的燃料气体的混合，提高了燃烧效率。 [0067] 具体实施例、上盖板1的直径为38 mm，厚度为3～5 mm，采用陶瓷等耐高温的材料制成，上盖板1中轴线处开有0.5～0.8 mm的通孔以引出点火器39的引线40。 [0068] 下盖板2呈正方形，边长为100 mm，厚度为8～10 mm，采用陶瓷等导热系数较低的材料制成，在径向距离下盖板2中轴线16 mm处开有通孔，直径为0.5 mm，用于引出筒状电极5连接高压直流电源41正极的导线。 [0069] 外套筒3的外径为66 mm，内径为60 mm，高度为82 mm，采用陶瓷等耐高温的材料制成；距离外套筒3顶端9 10 mm处的侧壁上开有6根沿径向均匀分布的进气管8，其外径为3～~4 mm、内径为2～3 mm。 [0070] 内套筒4的外径为45mm，内径为35mm，高度为63 mm，距离内套筒4的中轴线40mm处开有燃料槽19，其宽度约为1.5～2 mm；内套筒4的内壁面上设有三层平行布置的喷嘴10，相邻上下两层喷嘴10的垂直距离为15 mm，每层喷嘴10的数量为6个，所有喷嘴10的内径为1.0～1.2 mm，外径为1.3～1.6 mm，高度为6 mm，喷嘴10采用不锈钢等导电性较强且具有一定强度的材料制成；最上一层喷嘴10距离水平隔板15 mm，最下一层喷嘴10距离下盖板2上表面18 mm。 [0071] 水平隔板6的外径为45 mm，厚度为1～2 mm，其环形板12采用不锈钢等耐高温且导热系数较高的材料制成；其网格孔片11的网格密度为80孔/cm2，网格孔片11的表面涂有Pt‑Ni或Pt‑Cu催化剂；环形板12的两侧表面分别与内套筒4的顶端以及燃烧套筒7的底端无缝连接并做密封处理。 [0072] 燃烧套筒7的外径为45 mm，壁厚为1.5～2 mm，高度为15 mm，采用陶瓷等耐高温的保温材料制成；其中部具有环形的直角台阶状突起，高度为3～5 mm。 [0073] 第一换热套筒13的外径为51 mm，内径为48 mm，高度为82 mm，第一换热套筒13内表面与内套筒4的外表面之间具有1.5 mm的间隙，即第一间隔。 [0074] 第二换热套筒14的外径为57 mm，内径为54 mm，高度为63 mm，第二换热套筒14内表面与第一换热套筒13的外表面之间具有1.5 mm的间隙，即第二间隔；第二换热套筒14外表面与外套筒3的内表面之间具有1.5 mm的间隙，即第三间隔。 [0075] 内套筒4、第一换热套筒13与第二换热套筒14均采用不锈钢等耐高温且导热系数较高的材料制成。 [0076] 进液管18使液体燃料从燃料供给箱32进入内套筒4内部的燃料槽19，分别在距离外套筒3、第一换热套筒13、第二换热套筒14与内套筒4的底端56 mm处沿径向对称开有6个通孔，其直径为2～3 mm，以使进液管18伸入。 [0077] 空气流动管20使空气从第二间隔流入内套筒3，分别在距离第一换热套筒13、第二换热套筒14的底端18 mm处沿径向对称开有6个通孔，其直径为1～2 mm，以使空气流动管20伸入。 [0078] 尾气流动管22使尾气从第一间隔流向第三间隔，因此分均别在距离第一换热套筒13、第一调节套筒15与内套筒4的底端4 mm处沿径向对称开有6个通孔，其直径为1～2 mm，以使尾气流动管22伸入。 [0080] 多孔介质筒36的外径为7～8 mm，内径为2～3 mm，紧密套接在固定直柱34的外表面上，通过引线连接高压直流电源41的负极。 [0081] 轮毂37与固定直柱34之间采用过盈配合，叶片38与内套筒4的内壁面之间留有1～2 mm。 [0082] 基于上述利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器，本发明还提出了一种利用环形槽道进液的旋流式微型荷电喷雾燃烧器的燃烧方法，具体包括如下步骤：将筒状电极5与高压直流电源41的正极连接，并将多孔介质筒36与高压直流电源 41的负极连接，开启高压直流电源41和燃料供给泵42； 在燃料供给泵42的推动下，液体燃料从多根对称分布的进液管18进入内套筒4内 部的燃料槽19，由排气通道23预热后流入喷嘴10； 空气从多根对称分布的进气管8进入第二间隔，经排气通道23充分预热后进入雾 化区域，随后通过导流扇叶35形成旋流并向上流动； 在静电场力的作用下，从喷嘴10喷出的燃料液滴发生破碎并向多孔介质筒36的表 面运动，随后吸热蒸发形成燃料气体，与上升的空气旋流充分混合，形成混合气体； 混合气体通过水平隔板6的网格孔片11，被点火器39点燃，在燃烧套筒7内进行稳 定的燃烧； 燃烧后产生的尾气同时与后续流入到微燃烧器内的液体燃料和空气进行充分的 换热，随后由排气通道23排出，完成整个燃烧过程。 [0083] 应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。 |
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