一種低熱損失預(yù)混合的微催化燃燒室的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及微動(dòng)力系統(tǒng)，特指一種低熱損失預(yù)混合的微催化燃燒室。本實(shí)用新型將一導(dǎo)熱性能良好的隔板置于微燃燒室內(nèi)，將燃燒室分為預(yù)熱區(qū)和燃燒區(qū)，隔板由薄銅片和鉑催化劑以及多孔銅片粘結(jié)而成；這樣一來(lái)混合氣體在點(diǎn)燃之前已經(jīng)預(yù)熱了，減少了向外界的散熱損失，同時(shí)也提高了火焰的穩(wěn)定性和壁面的平均溫度。
【專利說(shuō)明】一種低熱損失預(yù)混合的微催化燃燒室

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于微動(dòng)力機(jī)電系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及微熱光電裝置，是基于微尺 度預(yù)混合燃燒技術(shù)和催化燃燒技術(shù)對(duì)燃燒室結(jié)構(gòu)進(jìn)行的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以提高平板式微熱光電 系統(tǒng)的總體性能；將一導(dǎo)熱性能良好的隔板置于微燃燒室內(nèi)，將燃燒室分為預(yù)熱區(qū)和燃燒 區(qū)，隔板由薄銅片和鉬催化劑以及多孔銅片粘結(jié)而成；這樣一來(lái)混合氣體在點(diǎn)燃之前已經(jīng) 預(yù)熱了，減少了向外界的散熱損失，同時(shí)也提高了火焰的穩(wěn)定性和壁面的平均溫度。

【背景技術(shù)】
[0002] 微動(dòng)力系統(tǒng)（Power MEMS)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的微型機(jī)電系統(tǒng)（MEMS) -個(gè)新的 研究領(lǐng)域；微動(dòng)力系統(tǒng)使用氫氣或碳?xì)浠衔镒魅剂?，特點(diǎn)是在不到lcm3的體積內(nèi)能輸出 l-20w的功率；氫氣和碳?xì)浠衔锏哪芰棵芏仁莻鹘y(tǒng)電池的100倍以上，因此采用氫氣和碳 氫化合物作燃料的微動(dòng)力系統(tǒng)比起傳統(tǒng)電池有巨大的優(yōu)勢(shì)；國(guó)外出現(xiàn)了幾種不同概念的微 動(dòng)力系統(tǒng)；如微型燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)、微推進(jìn)系統(tǒng)等；然而，由于尺寸微型化，高速運(yùn)動(dòng)件 的存在，這些裝置仍存在不少問(wèn)題，如熱損失、摩擦、密封、加工、裝配等等。
[0003] 在微尺度條件下，預(yù)混合氣在燃燒室內(nèi)部的駐留時(shí)間顯著減少，完全反應(yīng)的難度 增加；另一方面，由于表面積的增加使散熱損失增加，預(yù)混合氣在燃燒室內(nèi)更容易熄火，燃 燒不穩(wěn)定性增加，如何實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定燃燒要求便成了有待解決的問(wèn)題；目前主要利用熱循 環(huán)或者穩(wěn)流裝置的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒，如"瑞士卷"型微小燃燒器，微小鈍體燃燒器等，然 而這些燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易加工。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型目的是為微熱光電系統(tǒng)提高總體性能；在平板式燃燒室內(nèi)放置一隔 板，將燃燒器分為兩部分即預(yù)熱區(qū)和燃燒區(qū)、隔板由三塊銅片和三塊鉬片（催化劑）和兩塊 多孔銅片而成，其中鉬片粘在銅片背面(鉬片靠近燃燒區(qū)側(cè))，然后與多孔銅片間隔排列，多 孔銅片不與燃燒室壁面接觸，多孔銅片的厚度等于銅片與鉬片厚度之和，銅片與鉬片長(zhǎng)度 和寬度相等；其中預(yù)熱區(qū)與燃燒區(qū)寬度比在1 :3到1:10之間，預(yù)熱區(qū)與隔板寬度比在1 :1 到1:4之間，鉬片與銅片厚度比在1 :10到1:40之間；這樣一來(lái)，混合氣通過(guò)進(jìn)氣口先進(jìn)入 預(yù)熱區(qū)，然后通過(guò)多孔介質(zhì)進(jìn)入燃燒區(qū)點(diǎn)燃，然后在鉬片表面進(jìn)行催化燃燒；這樣，減少了 壁面的對(duì)流熱損失，同時(shí)提高了火焰的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了氣體的停留時(shí)間。
[0005] 本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)和工作原理如附圖1所示：所設(shè)計(jì)的燃燒室主要由三部分 組裝而成，左右側(cè)開(kāi)口的直通道燃燒器外壁以及含多孔銅片和鉬片及銅片的隔板；整個(gè)燃 燒器外觀上呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，隔板將燃燒器內(nèi)部一分為二，靠近進(jìn)氣口側(cè)為混合氣預(yù)熱區(qū)，靠 近排氣口側(cè)為燃燒區(qū)；工作時(shí)，燃料和氧化劑混合氣通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入預(yù)熱區(qū)，然后通過(guò)多孔 銅片進(jìn)入燃燒區(qū)，在燃燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行催化燃燒，生成的燃燒產(chǎn)物再通過(guò)排氣口排至裝置外。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于：
[0007] 1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了預(yù)熱區(qū)，混合氣通過(guò)入口進(jìn)入燃燒器，撞擊到銅片后向兩側(cè) 擴(kuò)散，燃燒區(qū)內(nèi)燃燒產(chǎn)物的熱量通過(guò)銅片傳遞給混合氣，對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后的高溫氣體 通過(guò)多孔銅片再預(yù)熱進(jìn)入燃燒區(qū)；這樣一來(lái)既減少了壁面的對(duì)流熱損失，通過(guò)向預(yù)熱區(qū)傳 遞熱量，燃燒前混合氣溫度升高，進(jìn)入燃燒區(qū)燃燒后使壁面的平均溫度升高，其壁面溫度的 升高會(huì)提升輻射能量，對(duì)于提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率是有幫助的。
[0008] 2、混合氣在進(jìn)入燃燒區(qū)燃燒前要通過(guò)多孔銅片，這樣就延緩了進(jìn)氣速度，延長(zhǎng)了 氣體的駐留時(shí)間，保證了充分燃燒，同時(shí)也提高了火焰的穩(wěn)定性。
[0009] 3、該燃燒器與普通平板式燃燒器相比，僅添加了一個(gè)隔板，在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，易于 加工和裝卸；當(dāng)催化劑失效時(shí)，僅需要更換鉬片然后再粘結(jié)在一起，隔板可以重復(fù)使用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 附圖1為低熱損失的微催化燃燒室整體效果圖，1為進(jìn)氣口，2為出氣口，3為燃燒 器外壁，4為預(yù)熱區(qū)，5為隔板，6為燃燒區(qū)。
[0011] 附圖2為燃燒器剖面圖，1為進(jìn)氣口，2為排氣口，3為燃燒器外壁，4為預(yù)熱區(qū)，11 為銅片，12為多孔銅片，13為鉬片，6為燃燒區(qū)。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖1，燃燒室內(nèi)部尺寸為lOmmXIOmmXImm，外壁3厚0.2臟，微燃燒器由多晶 氧化鋁材料制作，隔板前端距進(jìn)氣口 1_，隔板將燃燒器一分為二，靠近進(jìn)氣口側(cè)為預(yù)熱區(qū) 4,靠近排氣口側(cè)為燃燒區(qū)6,排氣口 1和進(jìn)氣口 2直徑均為0.5mm;如圖2,隔板5由3塊 2. 4mm X 2mm X 1mm 的銅片 11 以 3 塊 0· 1 mm X 2mm X 1mm 的鉬片 13 和 2 塊 2. 5mm X 2mm X 1mm 的多孔銅片12組成，其中鉬片13粘在銅片11背面(鉬片靠近燃燒區(qū)側(cè))，然后與多孔銅片 12間隔排列，其中多孔銅片12不與燃燒室壁面接觸，多孔銅片12的厚度等于銅片11與鉬 片13厚度之和，銅片11與鉬片13長(zhǎng)度和寬度相等，它們之間按附圖2所示排列，三者用耐 高溫膠（市售）粘結(jié)在一起，其中多孔銅片12是由直徑小于0. 2mm的銅粉燒結(jié)而成。
[0013] 碳?xì)淙剂?氧氣預(yù)混氣由進(jìn)氣口進(jìn)入預(yù)熱區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步混合和預(yù)熱，然后通過(guò)多 孔銅片擴(kuò)散至燃燒區(qū)，在鉬片上進(jìn)行催化燃燒。
[0014] 本燃燒器與常規(guī)微催化燃燒器相比，減小了壁面的對(duì)流熱損失，延長(zhǎng)了氣體停留 時(shí)間，保證了充分燃燒；通過(guò)預(yù)熱，進(jìn)入燃燒區(qū)燃燒后使壁面的平均溫度升高，其壁面溫度 的升高會(huì)提升輻射能量，對(duì)于提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率是有幫助的。
【權(quán)利要求】
1. 一種低熱損失預(yù)混合的微催化燃燒室，其特征在于：在平板式燃燒室內(nèi)放置一隔 板，將燃燒器分為兩部分即預(yù)熱區(qū)和燃燒區(qū)、隔板由三塊銅片和三塊鉬片和兩塊多孔銅片 粘結(jié)而成，其中鉬片粘在銅片背面，靠近燃燒區(qū)，然后與多孔銅片間隔排列，多孔銅片不與 燃燒室壁面接觸。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種低熱損失預(yù)混合的微催化燃燒室，其特征在于：所述多孔 銅片的厚度等于銅片與鉬片厚度之和，銅片與鉬片的長(zhǎng)度和寬度相等。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種低熱損失預(yù)混合的微催化燃燒室，其特征在于：預(yù)熱區(qū)與 燃燒區(qū)寬度比在1 :3到1:10之間，預(yù)熱區(qū)與隔板寬度比在1 :1到1:4之間，鉬片與銅片厚 度比在1 :10到1:40之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種低熱損失預(yù)混合的微催化燃燒室，其特征在于：所述燃燒 室兩側(cè)外壁開(kāi)有進(jìn)氣口、出氣口；進(jìn)氣口靠近預(yù)熱區(qū)；出氣口靠近燃燒區(qū)。
【文檔編號(hào)】F23D14/02GK203907608SQ201320836171
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】潘劍鋒, 劉啟勝, 胡松, 邵霞, 劉楊先 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)