一種荷電噴霧催化微型燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種荷電噴霧催化微型燃燒器，主要包括上筒、中筒、下筒、點火器，在下筒內(nèi)設(shè)置有液體燃料噴管，上筒與中筒之間設(shè)置有噴涂催化劑的催化燃燒網(wǎng)格，點火器的點火針貫穿上筒的壁面，并置于上筒內(nèi)的網(wǎng)格的上方；在中筒與下筒之間設(shè)置有環(huán)形電極，使網(wǎng)格與環(huán)形電極之間的區(qū)域形成強(qiáng)電場區(qū)域；下筒下方設(shè)置有噴管固定塞，多根噴管固定于塞上。根據(jù)微尺度條件下液體燃料燃燒的特性，設(shè)計雙電極結(jié)構(gòu)，將環(huán)形電極與噴管電極相結(jié)合，將荷電噴霧技術(shù)與催化燃燒技術(shù)相結(jié)合，并設(shè)計多路復(fù)用噴管。可實現(xiàn)微尺度條件下液體燃料的高效、穩(wěn)定、低污染燃燒，并可通過調(diào)節(jié)電壓等簡單的電場參數(shù)來控制復(fù)雜燃燒過程的目的，具有原理上的創(chuàng)新性。
【專利說明】一種荷電噴霧催化微型燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微型液體燃料燃燒器，特別涉及一種荷電噴霧催化微型燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，微能源系統(tǒng)成為當(dāng)今的研究熱點?；谌紵奈⒛茉聪到y(tǒng)具有能量密度高(約為常規(guī)電池的20?75倍)，燃燒尺度小(一般為mm、μ m級別)等特點。其核心部件——微型燃燒器的性能亟待提高，已成為微能源系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。
[0003]目前，國內(nèi)外對于微尺度燃燒的研究大多集中在氣體燃料的預(yù)混燃燒或催化燃燒，而對液體燃料的燃燒研究較少。相比來說，液體燃料較氣體燃料有易于存儲運輸、能量密度高、燃燒穩(wěn)定性好等優(yōu)點，更適用于微尺度燃燒。同時，隨著微尺度燃燒較傳統(tǒng)燃燒尺寸縮的小，產(chǎn)生了很多的技術(shù)難題。例如微型燃燒器的表面積與體積之比遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)燃燒器，使得熱損失增加，火焰穩(wěn)定區(qū)的溫度降低，容易產(chǎn)生火焰熄滅，影響燃料著火的穩(wěn)定性。
[0004]采用荷電噴霧技術(shù)可以促進(jìn)液滴在高壓電場的作用下高效均勻霧化，提高燃燒效率。采用催化燃燒方式，可有效降低著火溫度，縮短反應(yīng)時間，擴(kuò)大燃燒極限。鑒于此，本發(fā)明將荷電噴霧與催化燃燒相結(jié)合，設(shè)計新型高效的液體燃料微型燃燒器，以提高微尺度的燃燒的效率和穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種一種荷電噴霧催化微型燃燒器，能實現(xiàn)微小流量及微小尺度下液體燃料的穩(wěn)定燃燒，強(qiáng)化液體燃料均勻霧化，并利用催化劑降低著火溫度，減少反應(yīng)時間，從而提高燃燒效率。
[0006]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種荷電噴霧催化微型燃燒器，包括上筒、中筒、下筒、點火器、噴管固定塞，上筒與中筒之間設(shè)置有附著催化劑層的網(wǎng)格，點火器的點火針貫穿上筒的筒壁置于上筒內(nèi)的網(wǎng)格的上方；在中筒與下筒之間設(shè)置有環(huán)形電極，下筒出口處設(shè)置噴管固定塞；所述噴管固定塞上固定有多根液體燃料噴管。液體燃料噴管可采用毛細(xì)管。
[0008]所述液體燃料噴管與高壓直流電源正極相連，所述環(huán)形電極與另一高壓直流電源正極連接，所述網(wǎng)格接地。
[0009]液體燃料噴管連接燃料分配箱、燃料分配箱連接燃料注射器。
[0010]噴管固定塞下方的液體燃料噴管的管體上設(shè)有直流電極。
[0011]所述上筒、中筒和下筒通過耐溫膠連接。
[0012]所述上筒、中筒和下筒均采用陶瓷材料制成。
[0013]所述陶瓷材料采用碳化硅、磷化硅或者氮化硅中的任意一種。
[0014]所述上筒、網(wǎng)格、中筒、下筒及噴管固定塞的截面均為圓形截面。[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0016](I)采用荷電噴霧技術(shù)。噴管下方連接有直流電極，對液體燃料進(jìn)行第一次充電；附著有催化劑層的網(wǎng)格與環(huán)形電極之間的區(qū)域形成強(qiáng)電場區(qū)域，液體燃料由液體燃料噴管噴出后，在該強(qiáng)電場區(qū)域進(jìn)行第二次充電；當(dāng)液體燃料的所受庫侖力大于液體燃料表面張力的時候，液體燃料發(fā)生破碎現(xiàn)象，分散成無數(shù)的小液滴，由與負(fù)極連接的網(wǎng)格捕獲、并在網(wǎng)格的表面上進(jìn)行燃燒。通過荷電噴霧技術(shù)，可強(qiáng)化液體燃料的均勻霧化，促進(jìn)燃燒的充分性和穩(wěn)定性。而且，通過對電壓等參數(shù)進(jìn)行簡單調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)對復(fù)雜的燃燒過程進(jìn)行控制的目的
[0017](2)采用催化燃燒方式。使用催化劑噴涂過的網(wǎng)格，實現(xiàn)催化燃燒，提高了反應(yīng)效率，降低了點火溫度，從而降低整個燃燒器內(nèi)的溫度，降低熱損失，縮短反應(yīng)時間，提高燃燒的穩(wěn)定性。而且，可以通過選擇不同種類的催化劑，可強(qiáng)化或抑制某些化學(xué)反應(yīng)過程，控制反應(yīng)的生成物，降低污染物生成。
[0018](3)針對微尺度條件下，液體燃燒過程的特點，采用荷電噴霧與催化燃燒技術(shù)相結(jié)合，具有燃燒穩(wěn)定、效率高、低熱損失、低污染，易于控制等優(yōu)點，具有原理上的創(chuàng)新性。
[0019](4)采用多路復(fù)用的荷電噴霧噴管，相比于單一荷電噴霧噴管，可使噴霧更加均勻。擴(kuò)大燃料的流量范圍，提高系統(tǒng)的適用性。
[0020](5)上筒、中筒及下筒均采用陶瓷等保溫材料，可以有效減少熱量損失，提高火焰穩(wěn)定性及燃燒效率。
[0021](6)本發(fā)明技術(shù)可實現(xiàn)微小加工及批量生產(chǎn)，具有可推廣性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是圖1網(wǎng)格處的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是圖1中噴管固定塞的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0026]實施示例
[0027]如圖1至圖3所示。本發(fā)明荷電噴霧催化微型燃燒器，包括上筒1、中筒4、下筒7、點火器2、噴管固定塞8，上筒I與中筒4之間設(shè)置有附著催化劑層的網(wǎng)格3，點火器2的點火針貫穿上筒I的筒壁置于上筒I內(nèi)的網(wǎng)格的上方；在中筒4與下筒7之間設(shè)置有環(huán)形電極5，下筒7出口處設(shè)置噴管固定塞8 ;所述噴管固定塞8上固定有多根液體燃料噴管10。
[0028]所述液體燃料噴管10與高壓直流電源(直流電源的電壓為l_5kV)正極相連，所述環(huán)形電極5與另一高壓直流電源(直流電源的電壓為1-1OkV)正極連接，所述網(wǎng)格3接地。
[0029]所述液體燃料噴管10采用多根毛細(xì)管并聯(lián)(不銹鋼)。每根毛細(xì)管內(nèi)徑
0.5-1.5mm，壁厚0.2-0.3mm。網(wǎng)格孔的尺寸為0.5mmX0.5mm，采用正方形孔，可采用不銹鋼材料制作。液體燃料噴管10頂端與網(wǎng)格3距離為1.5-2cm。
[0030]液體燃料噴管10連接燃料分配箱12，燃料分配箱12連接燃料注射器11。
[0031]噴管固定塞8下方的液體燃料噴管10的管體上設(shè)有直流電極9。[0032]所述上筒1、中筒4和下筒7通過耐溫(指高溫)膠連接。
[0033]所述上筒1、中筒4和下筒7均米用陶瓷材料制成。
[0034]所述陶瓷材料采用碳化硅、磷化硅或者氮化硅等。
[0035]所述上筒1、網(wǎng)格3、中筒4、下筒7及噴管固定塞8的截面均為圓形截面。
[0036]如上所述，上筒I與中筒4通過高溫膠連接，網(wǎng)格3安裝在二者之間，可將其接觸面進(jìn)行粗糙化處理，以便固定。
[0037]點火器2可選用電子點火器，產(chǎn)生電弧的點火針(為金屬導(dǎo)線)的端部與網(wǎng)格的距離為l_2mm。
[0038]上筒1、催化燃燒網(wǎng)格3和中筒4的內(nèi)徑分別為7mm、壁厚0.5mm;其中上筒I高15臟，中筒4高5臟，下筒7高30臟。
[0039]工作時，由于液體燃料噴管10上直流電極9 (高壓)以及環(huán)形電極5的共同作用，使得液體在射出液體燃料噴管10時破碎成小液滴，形成了電噴霧現(xiàn)象。噴出的液滴附著在網(wǎng)格3上，空氣由空氣入口 6進(jìn)入下筒7，由點火器2點火，經(jīng)荷電噴霧的細(xì)小液滴附著在網(wǎng)格3上，在催化劑的作用下，實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、低污染燃燒。
[0040]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
[0041]上述實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種荷電噴霧催化微型燃燒器，包括上筒(I)、中筒(4)、下筒(7)、點火器(2)、噴管固定塞(8)，其特征為，上筒(I)與中筒(4)之間設(shè)置有附著催化劑層的網(wǎng)格(3)，點火器(2)的點火針貫穿上筒(I)的筒壁置于上筒(I)內(nèi)的網(wǎng)格的上方；在中筒(4)與下筒(7)之間設(shè)置有環(huán)形電極(5)，下筒(7)出口處設(shè)置噴管固定塞(8);所述噴管固定塞(8)上固定有多根液體燃料噴管(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的荷電噴霧催化微型燃燒器，其電極特征為，所述液體燃料噴管(10)與高壓直流電源正極相連，所述環(huán)形電極(5)與另一高壓直流電源正極連接，所述網(wǎng)格(3)接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的荷電噴霧催化微型燃燒器，其特征為，液體燃料噴管(10)為毛細(xì)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的荷電噴霧催化微型燃燒器，其特征為，液體燃料噴管(10)連接燃料分配箱(12 )，燃料分配箱(12 )連接燃料注射器(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的荷電噴霧催化微型燃燒器，其特征為，噴管固定塞(8)下方的液體燃料噴管(10)的管體上設(shè)有直流電極(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的荷電噴霧催化微型燃燒器，其特征為，所述上筒(I)、中筒(4)和下筒(7)通過耐溫膠連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的荷電噴霧催化微型燃燒器，其特征為，所述上筒(I)、中筒(4)和下筒(7)均采用陶瓷材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的荷電噴霧催化微型燃燒器，其特征為，所述陶瓷材料采用碳化硅、磷化硅或者氮化硅中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的荷電噴霧催化微型燃燒器，其特征為，所述上筒(I)、網(wǎng)格(3)、中筒(4)、下筒(7)及噴管固定塞(8)的截面均為圓形截面。
【文檔編號】F23D11/32GK103791498SQ201410036911
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】甘云華, 佟洋 申請人:華南理工大學(xué)