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燃气中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧的可行性研究

时间:2007-1-27栏目:化学化工论文

摘要 现大气试中餐炒菜灶存在热效率低、燃烧不完全、燃烧噪声大等不足。按照中灶的自身特点及辐射传热理,若采用红外线无焰燃烧可以大幅度提高其热效率,减少有害物质的排 放。实验证明了燃气中餐炒菜灶用红外线无焰燃烧燃烧是可行的。

0 引言

近年来,随着旅游业的发展和人民生活方式的改变,在外就餐的人数与日俱增,新宾馆、饭店不断涌现。与之相适应,用于制作作炒菜的中餐炒菜灶的数量也在不断增加。然而,目前绝大多数中餐灶的热效率仅为20%左右,国家标准《中餐燃气炒菜灶》中对热效率也仅要求不小于20%,能源利用效率低。而且存在燃烧不完全、烟气中有害物质含量较高、燃烧噪声大等问题。随着中餐炒菜灶数量的增多,研究如何提高中餐炒菜灶的热效率、降低有害物质排放、改善厨师的工作环境,将具有十分重要的意义。

本文针对中餐炒菜灶的特点,通过理论分析和对样机测试结果的分析,论述了燃气中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧可行性。

1 中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧的可行性分析

与家用灶具相比,中餐炒菜灶有以下特点:主要适用尖低锅;炒菜时一般仅使用锅深1/3-2/3以下的部位,因此要求火力集中,锅底局部热强度高;为保证菜的鲜、嫩程度,加入菜后不明显降低锅的温度,要求加热速度快,具有较大热负荷[1]。

目前,中餐炒菜灶绝大多数都是采用大气式燃烧方式。由于这种燃烧方式只预混了燃烧所需的部分空气,因此燃烧温度、燃烧强度受到限制。大气式燃烧主要以对流形式传热,而且过剩空气系数较大(—般a=1.3-1.8),火焰较长。由于中餐炒菜灶要求热负荷较大、锅底的使用面积较小,采用大气式燃烧不能进行有效换热,大部分热量随烟气损失掉,因而造成设备热效率低。此外,当火焰与锅底接触时,将造成不完全燃烧,导致烟气中有害物质Co含量的增加,在锅底积碳等。

红外线无焰燃烧是一种完全预混式无焰燃烧技术,具有过剩空气系数较小(一般a=1.05-1.10)、燃烧速度快、燃烧完全、燃烧温度高、燃烧噪声低等特点。这种燃烧是以辐射和对流两种形式传热,—般辐射热量占总热量的45—60%[2]。通过调整辐射面的形状,可以达到定向加热的目的,能够满足中餐炒菜灶火力集中、锅底局部热强度高的要求,有利于提高设备的热效率。此外,由于红外线具有一定的穿透能力[3],可以穿透锅底进行加热,因而可以缩短加热时间,这也是中餐炒菜灶所要求的。从理论上讲中餐炒菜灶用红外线无焰燃烧是可行的。

2 实验台的建立

2.1燃烧器设计参数

2.1.1气源

采用液化石油气,高热值为:122284KJ/Nm3:低热值为:113780KJ/Nm3:相对密度为:1.9542;华白数为:87475:额定压力为3000Pa。

2.1.2 热负荷

鉴于目前多数中餐炒菜灶的最大热负荷在28kw左右,其热效率为20%,采用红外线无焰燃

烧后,热效率会大幅度增加,按40%计算,额定热负荷为14kw完全能够满足要求。

2.1.3燃烧器结构形式

辐射面采用多孔陶瓷板形式。按照传热理论,辐射面的形状影响着辐射换热量。在设计燃烧时,考虑到中餐炒菜灶主要适用尖底锅的特点,将多孔陶瓷板分8块以等腰梯形与水平面呈45o倾斜布置。为克服红外线无馅燃烧热负荷调节范围小的缺点,燃烧器设置成双引射器、两环结构。内环热负荷为4.652kw,外环热负荷为6.978。燃烧器的结构示意图见图1。

2.1.4辅助燃烧器

目前研究结果证实,采用红外线无焰燃烧与大气式燃烧相结合的组合式灶具,即可提高灶具的热效率,又能扩大其热负荷的调节范围。为使设计的中餐炒菜灶具有较大的热负荷调节范围,并考虑—灶多用的功能要求,在主燃烧器内设置了热负荷较小的大气式燃烧器。其热负荷为3.489kw。

2.2实验测试系统

将燃烧器安装在现有的灶台内,按照国家标准《中餐燃气炒菜灶》的检验要求,确定实验测试系统见图2。

3 测试结果分析

3.1实验测试结果

3.1.1红外线无焰燃烧器单独工作时测试

 结果

实验从两个方面进行。—方面,为了更

合理地确定灶具的结构,通过改变锅支架高度了解燃烧情况,其测试结果见表1。另一

方面,为了了解灶具的适应性和热负荷的可调范围,通过改变灶前供气压力进行,测试结果见表2。

表1 改变锅支架高度情况下测试结果

锅支架高度(mm) 热负荷(kw) 热效率(%) 面板温度(℃) O2(%) CO(ppm) CO2(%) NOx(ppm) COa=1(%) 54

63

70

79

86

11.87

11.88

11.87

11.87

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