一、家用燃?xì)庠畹姆N類與型號(hào)
1．種類
根據(jù)燃?xì)庠钍褂脷庠纯煞譃橐夯蜌庠睢⑻烊粴庠詈腿斯っ簹庠畹?；按灶面材質(zhì)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(shù)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(jìn)風(fēng)灶和下進(jìn)風(fēng)灶；按燃燒方式可分為大氣式燃?xì)庠詈屯耆A(yù)混式燃?xì)庠?；按安裝方式可分為嵌入式灶和臺(tái)式灶。
2．標(biāo)識(shí)
表1 家用燃?xì)庠罴夹g(shù)參數(shù)指標(biāo)標(biāo)識(shí)
| 旺氣牌嵌入式旋火型燃?xì)庠?/div> | | 型號(hào) | JZ20Y2-2 | 燃?xì)鈮毫?/div> | 3800Pa | | 氣源 | 液化石油氣 | 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) | GB16410-1996 | | 熱流量 | 左：3.5kW 右：3.5kW | | 出廠日期 | 2003.10.26 | 出廠編號(hào) | 200369661 | | 杭州旺氣電器灶具有限公司 | 每臺(tái)燃?xì)庠畹膫?cè)面或正面應(yīng)有燃?xì)庠顦?biāo)識(shí)(又稱銘牌)，包括技術(shù)指標(biāo)、警示性說明、操作標(biāo)志等內(nèi)容。下面舉例解釋(見表1)。燃?xì)庠罴夹g(shù)參數(shù)標(biāo)識(shí)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?xì)?；型?hào)：JZ20Y2-2(其中J2是家用燃?xì)庠畹臐h語拼音縮寫，20Y指當(dāng)?shù)匾夯瘹獾臍庠闯煞?，后?是指燃燒器的數(shù)目兩個(gè)，杠后2是指灶具的改型序號(hào))；燃?xì)鈮毫Γ?800Pa(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(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB16410-1996(家用燃?xì)庠畹膰覙?biāo)準(zhǔn)代號(hào))；熱流量(指單個(gè)燃燒器額定每小時(shí)燃燒消耗的燃?xì)鉄崃?；左：3．5kW(指左燃燒器的熱流量值)；還標(biāo)出了出廠日期、編號(hào)、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(diào)整操作方向的標(biāo)志。這些是國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品銘牌的要求。
二、家用燃?xì)庠畹慕Y(jié)構(gòu)分析
家用燃?xì)庠钍峭ㄟ^燃?xì)獾幕瘜W(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化來烹調(diào)菜肴、加工食品，以滿足家庭需要的燃?xì)庥镁摺Ｈ細(xì)庠钣晒獠糠?、燃燒部分和輔助部分組成。
圖1 臺(tái)式燃?xì)庠罱Y(jié)構(gòu)圖 1．供氣部分
供氣部分包括燃?xì)夤苈?含燃?xì)庵鞴芗爸Ч?，閥門等。這部分的作用是根據(jù)燃燒器的設(shè)計(jì)流量，供應(yīng)足夠的燃?xì)饬浚婚y門是控制燃?xì)庠畹拈_關(guān)，要求閥門開關(guān)靈活，管路及閥門應(yīng)保證嚴(yán)密不漏氣。
閥門是灶具中的主要部件，以臺(tái)式灶為例，閥門由旋塞和閥體兩部分組成，旋塞的錐體上設(shè)有2組通氣孔，第1組氣孔是供給點(diǎn)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(duì)應(yīng)閥體通向點(diǎn)火裝置和燃燒器的供氣管路。當(dāng)旋鈕按下到底后，旋塞向左旋轉(zhuǎn)90度，此時(shí)第1組氣孔與閥體通向點(diǎn)火裝置的氣孔連通，給點(diǎn)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(diǎn)火裝置動(dòng)作點(diǎn)火，點(diǎn)燃燃燒器，此時(shí)處于最大供氣量狀態(tài)，火焰散發(fā)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(diǎn)火氣孔斷開，點(diǎn)火結(jié)束。當(dāng)旋鈕繼續(xù)向左旋轉(zhuǎn)旋塞主氣孔逐漸關(guān)小，火焰也逐漸減小，至90度時(shí)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(tài)。具備雙環(huán)火的雙通道燃燒器，配備的雙氣路閥門可使灶具在?；馉顟B(tài)時(shí)，閥體通向外環(huán)火的氣孔關(guān)閉，只有內(nèi)環(huán)火通氣，節(jié)約了燃?xì)?，方便了使用。臺(tái)式灶的供氣部分應(yīng)設(shè)計(jì)直管和萬向節(jié)兩種進(jìn)氣管口結(jié)構(gòu)，以滿足不同位置安裝膠管需要；設(shè)計(jì)萬向節(jié)進(jìn)氣管口時(shí)，要考慮拆裝膠管時(shí)受力較大和碰撞后易漏氣的情況；T型管內(nèi)徑、閥體內(nèi)管路內(nèi)徑及旋塞氣孔直徑按不同氣源設(shè)計(jì)，防止因燃?xì)饬抗?yīng)不足或供應(yīng)燃?xì)饬窟^大影響燃燒性能。
2．輔助部分
輔助部分包括點(diǎn)火裝置、自動(dòng)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。
2．1點(diǎn)火裝置。燃?xì)庠畹狞c(diǎn)火普遍采用電火花點(diǎn)火方法，其點(diǎn)火裝置主要有壓電陶瓷點(diǎn)火器、脈沖點(diǎn)火器。2．1．1壓電陶瓷點(diǎn)火器的結(jié)構(gòu)緊湊，點(diǎn)火率高，工藝簡單，成本較低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)一只壓電陶瓷元件可連續(xù)打火50，000次左右。若每天打火7次，點(diǎn)火率80％，則一只壓電陶瓷元件可用15年。壓電陶瓷點(diǎn)火器由壓電陶瓷元件、點(diǎn)火錘、簧、點(diǎn)火針、高壓線、撥插片、點(diǎn)火噴嘴；接地放電端子及旋轉(zhuǎn)開關(guān)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(diǎn)火錘凸端頂住，隨著旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，撥插片帶動(dòng)點(diǎn)火錘后移和彈簧收縮。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)火燃?xì)馔ǖ辣淮蜷_，燃?xì)饬飨螯c(diǎn)火噴嘴，與此同時(shí)撥插片將點(diǎn)火錘移至極限位置，撥插片與點(diǎn)火錘凸端分開，彈簧復(fù)位，點(diǎn)火錘撞擊壓電陶瓷產(chǎn)生高壓電，可達(dá)5，000伏至10，000伏。在電極處產(chǎn)生電火花點(diǎn)火，點(diǎn)燃點(diǎn)火器噴出燃?xì)?，點(diǎn)火器射出火焰再點(diǎn)燃主火燃燒器火孑L流出燃?xì)狻?．1．2脈沖點(diǎn)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(guān)、燃燒器火孔、點(diǎn)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(dòng)的脈沖開關(guān)連通，高壓元件通電后，產(chǎn)生高壓放電，由高壓線傳給點(diǎn)火針，產(chǎn)生連續(xù)放電點(diǎn)火，隨著旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)，主燃燒器噴嘴打開，燃?xì)鈴幕鹂琢鞒霰稽c(diǎn)燃。壓電陶瓷點(diǎn)火器優(yōu)點(diǎn)是壽命長，無須其它電源，在潮濕高熱場合能正常工作。缺點(diǎn)是一次點(diǎn)火只能出一個(gè)火花。脈沖點(diǎn)火器優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)火時(shí)連續(xù)出現(xiàn)火花，點(diǎn)火率高，安全可靠。缺點(diǎn)是受潮后容易損壞；須保持清潔、干燥；點(diǎn)火火花變小，須更換電池；長期停用灶具須將電池取出。
2．2．自動(dòng)控制裝置。包括意外熄火時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉氣源的熄火保護(hù)裝置和過熱狀態(tài)時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉氣源的過熱保護(hù)裝置、回火保護(hù)裝置等安全裝置。熄火保護(hù)裝置的工作原理(見圖2)。使用時(shí)，首先按下旋鈕5(這一按鈕與旋塞閥桿和點(diǎn)火器開關(guān)連在一起)，此時(shí)隨旋塞閥1的閥桿下移，推動(dòng)閥芯針在機(jī)械裝置的作用下打開電磁閥2，在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，旋塞的主氣孔與閥體的進(jìn)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(shí)，點(diǎn)火器6電路被接通，產(chǎn)生高壓放電，點(diǎn)燃燃燒器4，熱電偶3被火焰加熱，產(chǎn)生的熱電勢(shì)使電磁閥保持開啟，點(diǎn)火結(jié)束。燃?xì)庠钸M(jìn)人工作狀態(tài)后，手離開旋鈕，使閥桿在彈簧的作用下復(fù)位，點(diǎn)火器電路斷開，高壓放電停止。當(dāng)發(fā)生意外熄火時(shí)，熱電偶逐漸冷卻，熱電勢(shì)消失后，電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。還有一種光電熄火保護(hù)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(hù)工作，即操作旋鈕在機(jī)械裝置作用下打開電磁閥和旋塞閥點(diǎn)燃火焰后，利用光電探測裝置收集到的光信號(hào)，傳遞給集成控制電路，轉(zhuǎn)變?yōu)橥娦盘?hào)，給電磁閥一個(gè)工作電流，使其保持開啟狀態(tài)；，當(dāng)發(fā)生意外熄火后，光電信號(hào)消失，集成控制電路收不到信號(hào)，就會(huì)切斷電源，自動(dòng)關(guān)閉電磁閥?；鼗鸨Ｗo(hù)裝置、過熱保護(hù)裝置也是利用熱敏元件、集成電路組成控制電路。出現(xiàn)故障自動(dòng)關(guān)閉電磁閥。安全保護(hù)裝置保證燃?xì)庠钤谑褂弥谐霈F(xiàn)意外熄火等情況下，能夠自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)忾y門，切斷燃?xì)鈿庠?，防止發(fā)生事故。
圖2 熄火保護(hù)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?xì)庠畹闹饕糠?。家用燃?xì)庠畹娜紵靼凑杖紵绞讲煌?，可分為大氣式燃燒器和預(yù)混式燃燒器兩種。
3．1大氣式燃燒器是根據(jù)部分預(yù)混燃燒方法設(shè)計(jì)的燃燒器，其一次空氣系數(shù)0＜α′＜1。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?xì)庠谝欢ǖ膲毫ο?，以一定的流速從噴嘴流出，進(jìn)入吸氣收縮管，依靠燃?xì)獗旧砟芰康囊渥饔?，吸引周圍空氣進(jìn)入引射器，這部分空氣也稱為一次空氣。一次空氣和燃?xì)庠谝淦鲀?nèi)混合，然后經(jīng)頭部火孔流出，進(jìn)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。
3．1．1 噴嘴是燃燒器的重要組成部分。噴嘴應(yīng)具備兩個(gè)性能：a．為燃燒器火焰提供數(shù)量準(zhǔn)確的燃?xì)猓籦．為引射規(guī)定使用燃?xì)鈿庠此璧囊淮慰諝饬?，?yīng)使燃?xì)猱a(chǎn)生噴射作用，并在燃?xì)庵車纬韶?fù)壓。
圖3 無側(cè)孔噴嘴
圖4 側(cè)孔噴嘴
圖5 花盆噴嘴
圖6 小噴嘴 要按燃燒器對(duì)噴嘴性能的要求，根據(jù)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(cè)孔及側(cè)孔孔徑。根據(jù)燃?xì)獾娜紵匦郧€可知，使用液化石油氣容易出現(xiàn)黃焰現(xiàn)象，天然氣容易出現(xiàn)脫火現(xiàn)象，人工煤氣容易出現(xiàn)回火現(xiàn)象。下面針對(duì)燃?xì)獠煌攸c(diǎn)進(jìn)行噴嘴設(shè)計(jì)分析。①側(cè)孔噴嘴(見圖4)。此噴嘴的特點(diǎn)是噴嘴出口孔徑大于噴孔孔徑，降低了擴(kuò)散段流速，由于噴孔的出口側(cè)壁開圓側(cè)孔六個(gè)作為一次空氣吸人口，隨著側(cè)孔增大，引射的一次空氣量增加。側(cè)孔孔徑易小于3．2mm，保證噴嘴強(qiáng)度，防止扭距過大或震動(dòng)引起斷裂。在燃?xì)鈬娚鋾r(shí)從側(cè)孔吸人部分一次空氣與燃?xì)饣旌?，混合氣?jīng)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(nèi)得到充分混合。側(cè)孔噴嘴適于一次空氣量需求較大的液化氣、天然氣下進(jìn)風(fēng)燃?xì)庠?。改變?cè)孔大小和調(diào)節(jié)喉部截面至噴嘴距離可消除脫火、黃焰等非正常燃燒狀況。②無側(cè)孔噴嘴(見圖3)。此噴嘴的特點(diǎn)是噴孔設(shè)計(jì)在噴嘴頂端，燃?xì)庵苯訌捻敹藝娍讎娚?，吸入一次空氣，并在引射器?nèi)進(jìn)行充分混合，調(diào)節(jié)喉部截面至噴嘴距離可消除回火等非正常燃燒狀況。無側(cè)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熱流量的燃燒器。③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(diǎn)是出口直徑大于噴孔直徑，側(cè)面均勻設(shè)計(jì)條形側(cè)孔數(shù)個(gè)，降低了擴(kuò)散段的氣體流速，使一次空氣從噴嘴側(cè)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(jìn)風(fēng)燃?xì)庠?，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(jìn)風(fēng)燃?xì)庠?。此噴嘴通過調(diào)整與引射器喉部距離可消除回火、脫火等非正常燃燒工況。④小噴嘴(見圖6)。這種噴嘴頂端設(shè)噴孔，噴射燃?xì)?，可引射較大量的一次空氣，適于天然氣、液化氣上進(jìn)風(fēng)燃?xì)庠?。此噴嘴通過調(diào)整與引射器距離可消除脫火、黃焰等非正常燃燒工況。
新產(chǎn)品在設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)中，當(dāng)燃燒工況出現(xiàn)問題時(shí)，通過以下步驟依次試驗(yàn)解決：調(diào)整噴孔截面與引射器喉部距離→改變噴嘴設(shè)計(jì)→改進(jìn)燃燒器火孔、火蓋→更改引射器喉部設(shè)計(jì)。
使用時(shí)通過風(fēng)量調(diào)節(jié)器(風(fēng)門)控制引風(fēng)量大小。當(dāng)火焰出現(xiàn)脫火、回火時(shí)將風(fēng)門開度減小，使一次空氣量減??；當(dāng)燃燒器出現(xiàn)黃焰，火焰發(fā)紅，且產(chǎn)生軟弱無力的長火焰時(shí)將風(fēng)門的開度增大?；鹧娉瘦^短而有力的蘭色火焰時(shí)燃燒效果最好。一次空氣吸人口設(shè)在吸氣收縮管上，其開口面積的大小按照設(shè)計(jì)熱流量、氣源參數(shù)計(jì)算。吸人口處風(fēng)速不超過1．5m／s。
3．1．2引射器喉部截面到噴嘴噴孔截面應(yīng)有一定距離L，位置不正確，將影響一次空氣吸入量。當(dāng)喉部直徑大于噴嘴外徑時(shí)，一般取L=(1．0～1．5)倍的喉部直徑。安裝噴嘴時(shí)，噴嘴中心線與混合管中心線應(yīng)一致，偏移或有交角會(huì)影響一次空氣量和二種氣體的混合效果。
3．1．3火孔也稱為燃燒孔，其形狀或大小變化對(duì)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(yīng)大于直徑2mm。(2)方火孔(矩形或梯形孔)加工有鑄造或機(jī)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(6～30)mm之間，在火蓋上排列1～3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(dāng)于多個(gè)方火孔相連，二次空氣的接觸較差，容易造成不完全燃燒，出現(xiàn)黃焰和CO過高等情況。如果設(shè)計(jì)合理，加工組裝達(dá)到技術(shù)要求，這種條形火孔可以提高火孔熱強(qiáng)度和熱效率。
3．2完全預(yù)混式燃燒器燃?xì)馊紵枰目諝馊恳揽咳細(xì)獾哪芰繌囊淮慰諝馕鼩饪谖?，并進(jìn)行預(yù)混，過?？諝庀禂?shù)α=1．03～1．06。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(yù)混式燃燒器。當(dāng)從引射器吸氣口吸人足夠量空氣，且與燃?xì)膺M(jìn)行充分混合后，在燃燒時(shí)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(wǎng)或多孔陶瓷板。噴嘴噴出燃?xì)獾耐瑫r(shí)，在吸氣收縮管周圍形成負(fù)壓，引射空氣，經(jīng)引射器混合后，混合氣從頭部金屬網(wǎng)或陶瓷板逸出火孔。喉部截面積要根據(jù)預(yù)混式燃燒對(duì)空氣量的需求設(shè)計(jì)，靠風(fēng)門調(diào)節(jié)空氣量，當(dāng)火孔無明顯火焰，且火蓋外表面燃燒狀態(tài)呈橘紅色時(shí)最佳，此時(shí)形成紅外線輻射體，不同火孔直徑數(shù)據(jù)見表2。
表2 紅外燃燒器不同氣源火孔直徑數(shù)據(jù)
| 氣源 | 人工煤氣 | 天然氣 | 液化氣 | | 火孔(mm) | 0.85～0.90 | 1.2～1.5 | 1.1～1.2 | 由于火孔總面積大，燃燒器內(nèi)壓降低，引射了大量的一次空氣，點(diǎn)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(wěn)定，燃燒反應(yīng)達(dá)火孔內(nèi)數(shù)毫米處。這個(gè)反應(yīng)層受到表面加熱和燃?xì)饪諝饣旌蠚獾睦鋮s相平衡后，即保持一定的溫度。熱流量過大，表面溫度過高，易出現(xiàn)明顯火焰，嚴(yán)重時(shí)有黃焰；熱流量過低，易產(chǎn)生回火。熱流量正常，設(shè)計(jì)合理的引射器結(jié)構(gòu)，使燃?xì)夂涂諝獗壤线m，混合均勻，才能有較佳的燃燒效果，火蓋表面呈橘紅色，沒有明顯火焰，或有極短的火焰。優(yōu)點(diǎn)是熱輻射體產(chǎn)生熱效率可達(dá)60％以上，燃燒完全，煙氣中有害氣體很少，加熱均勻、受熱面積大。缺點(diǎn)是熱流量比大氣式燃燒器低，體積較大。
紅外輻射燃燒器噴嘴和風(fēng)量調(diào)節(jié)器(風(fēng)門)的結(jié)構(gòu)及功能與大氣式燃燒器中介紹相同，請(qǐng)參照大氣式燃燒器有關(guān)內(nèi)容。紅外輻射燃燒器適合安裝在臺(tái)式燃?xì)庠睢⑶度胧饺細(xì)庠钍褂谩?nbsp;
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