節能型燃氣灶餘熱利用裝置的製作方法
2023-05-17 03:16:26
本發明涉及一種節能型燃氣灶餘熱利用裝置，屬於節能環保及餘熱利用技術領域。
背景技術：
燃氣灶是以液化石油氣、天然氣、人工煤氣等氣體為燃料進行直火加熱的廚房用具，國家標準（GB16410-2007）規定臺式燃氣灶具和嵌入式燃氣灶具的熱效率應分別高於55%和50%。可見燃氣灶在使用過程中有很大比例的熱量未被利用，其損失途徑包括熱煙氣的輻射換熱和對流換熱。若能回收利用這部分熱量，必然會帶來可觀的環境效益和經濟效益。最簡單直接的利用方式是在火焰區外圍安裝高換熱效率的吸熱裝置（水冷夾套、螺旋盤管等），燃燒產生的熱量部分傳遞給吸熱裝置內流體，部分被鍋具吸收，剩餘部分幾乎以廢煙氣顯熱形式進入大氣環境。理論和實踐都證明安裝吸熱裝置後燃氣灶的熱效率有較大幅度的提高。
目前，這類簡易結構的吸熱裝置也是燃氣灶餘熱利用領域最常見的器件，在設計、開發、應用、優化等方面均有大量的專利文獻報導。然而高性能吸熱裝置會帶走過多熱量，使火焰加熱鍋具的效率大幅下降，提高燃氣灶熱效率的同時也會影響鍋具的正常炊事功能。同時，廢煙氣中仍有較高份額的熱量未被利用。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種節能型燃氣灶餘熱利用裝置，該節能型燃氣灶餘熱利用裝置解決了現有燃氣灶使用時熱量利用率不高、損失嚴重以及現有燃氣灶餘熱利用裝置會影響鍋具正常炊事功能、無法利用廢煙氣餘熱的問題。
為了解決上述技術問題，本發明的節能型燃氣灶餘熱利用裝置包括遮焰阻煙段、餘熱回收段和手動升降支架，遮焰阻煙段包括水冷夾套、設置在水冷夾套內壁的耐火保溫層、填料凹槽，填料凹槽通過若干塊筋板與水冷夾套上端連接，填料凹槽內填有陶瓷盤根，水冷夾套下部連接進水管；餘熱回收段包括環狀煙道和煙氣加熱器，環狀煙道由焊接在填料凹槽上的外殼層和焊接在水冷夾套外側的內殼層構成，內殼層與外殼層同心布置，內殼層外側壁和外殼層內側壁均設有保溫層，煙氣加熱器布置在環狀煙道內，煙氣加熱器包括一級聯管、二級聯管、三級聯管、一級肋片管、二級肋片管、三級肋片管，一級聯管上端貫通連接水冷夾套，一級聯管下端依次連接一級肋片管、二級聯管、二級肋片管、三級聯管、三級肋片管，三級肋片管下端貫通連接出水管；手動升降支架包括若干個高度可調的金屬套管，每個金屬套管設置在水冷夾套底部。
所述耐火保溫層為保溫棉。
所述金屬套管下部設有環狀底板，每個金屬套管與環狀底板之間通過一組螺杆、調節螺母連接，金屬套管數量為3-6個，每個金屬套管與對應設置的的螺杆、調節螺母同心布置。
所述水冷夾套下部為圓柱形，上部為倒圓臺形。
所述肋片管為圓管或矩形管。
所述各級肋片管由紫銅或鋁材料製成，且各級肋片管受熱面塗覆紅外輻射塗層。
所述各級聯管數量相等且數量大於兩個，各級聯管與肋片管的連接位置在肋片管上等距分布，且相鄰兩級聯管的位置不在同一條直線上。
採用這種節能型燃氣灶餘熱利用裝置，具有以下優點：
1、耐火保溫層大幅減少火焰向周圍環境的放熱量，改善燃氣灶對鍋具的加熱效果；穿透耐火保溫層的熱量則被外側的冷水夾套吸收，用於預熱給水，進一步降低燃氣灶熱量損耗；
2、手動升降支架可實現餘熱利用裝置高度的連續可調，拓展了本裝置在燃氣灶種類和鍋具尺寸方面的適應範圍，同時也可以改善遮焰阻煙段的密封性能；
3、熱煙氣對鍋具的放熱結束後成為廢煙氣，煙氣加熱器利用廢煙氣餘熱提供生活熱水，不影響正常的炊事功能，達到了真正意義上的餘熱利用裝置；
4、肋片管具有較大的換熱面積，其表面塗覆的紅外輻射塗層的塗層則能夠大大改善輻射換熱效果，極大地提高了煙氣加熱器對廢煙氣餘熱的利用率。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是本發明節能型燃氣灶餘熱利用裝置的結構示意圖。
圖2是本發明中各級聯管布置方式示意圖。
其中有：1-1. 水冷夾套；1-2. 耐火保溫層；1-3. 填料凹槽；1-4. 陶瓷盤根；1-5. 筋板；1-6. 進水管；2-1. 外殼層；2-2. 內殼層；2-3. 保溫層；2-4. 一級聯管；2-5. 一級肋片管；2-6. 二級聯管；2-7. 二級肋片管；2-8. 三級聯管；2-9. 三級肋片管；2-10. 出水管；3-1. 環狀底板；3-2. 螺杆；3-3. 調節螺母；3-4 . 金屬套管。
具體實施方式
該裝置包括以下技術特徵：水冷夾套1-1；耐火保溫層1-2；填料凹槽1-3；陶瓷盤根1-4；筋板1-5；進水管1-6；外殼層2-1；內殼層2-2；保溫層2-3；一級聯管2-4；一級肋片管2-5；二級聯管2-6；二級肋片管2-7；三級聯管2-8；三級肋片管2-9；出水管2-10；環狀底板3-1；螺杆3-2；調節螺母3-3；金屬套管3-4。
圖1、2所示節能型燃氣灶餘熱利用裝置，包括遮焰阻煙段、餘熱回收段和手動升降支架，遮焰阻煙段包括水冷夾套、設置在水冷夾套內壁的耐火保溫層、填料凹槽，填料凹槽通過若干塊筋板與水冷夾套上端連接，填料凹槽內填有陶瓷盤根，水冷夾套下部連接進水管；餘熱回收段包括環狀煙道和煙氣加熱器，環狀煙道由焊接在填料凹槽上的外殼層和焊接在水冷夾套外側的內殼層構成，內殼層與外殼層同心布置，內殼層外側壁和外殼層內側壁均設有保溫層，煙氣加熱器布置在環狀煙道內，煙氣加熱器包括一級聯管、二級聯管、三級聯管、一級肋片管、二級肋片管、三級肋片管，一級聯管上端貫通連接水冷夾套，一級聯管下端依次連接一級肋片管、二級聯管、二級肋片管、三級聯管、三級肋片管，三級肋片管下端貫通連接出水管；手動升降支架包括若干個高度可調的金屬套管，每個金屬套管設置在水冷夾套底部。
所述耐火保溫層為保溫棉。
所述金屬套管下部設有環狀底板，每個金屬套管與環狀底板之間通過一組螺杆、調節螺母連接，金屬套管數量為3-6個，每個金屬套管與對應設置的的螺杆、調節螺母同心布置。螺杆焊接在環狀底板上，金屬套管焊接在水冷夾套底部，通過調節螺母控制螺杆插入金屬套管內的長度，進而實現餘熱利用裝置高度的連續可調。
所述水冷夾套下部為圓柱形，上部為倒圓臺形。
所述肋片管為圓管或矩形管。
所述各級肋片管由紫銅或鋁材料製成，且各級肋片管受熱面塗覆紅外輻射塗層。
所述各級聯管數量相等且數量大於兩個，各級聯管與肋片管的連接位置在肋片管上等距分布，且相鄰兩級聯管的位置不在同一條直線上。
根據燃氣灶爐架高度和鍋具尺寸，調節手動升降支架確保陶瓷盤根與鍋具底部緊密接觸；燃氣灶工作後打開進水管閥門，冷水進入水冷夾套；冷空氣從裝置底部進入燃燒區域，熱煙氣從上部離開燃燒區，由於陶瓷盤根的密封，阻止了廢煙氣從裝置與鍋具的間隙逃逸，加熱鍋具後的廢煙氣進入環形煙道；耐火保溫層將燃燒產生的絕大部分熱量限制在遮焰區內，極少部分熱量穿過耐火保溫層後預熱水冷夾套中冷水；預熱後的冷水從水冷夾套進入煙氣加熱器，依次經過一級聯管、一級肋片管、二級聯管、二級肋片管、三級聯管和三級肋片管，被廢煙氣加熱成生活熱水，最後從三級肋片管底部設置的出水管流出並進入熱水儲水箱。所述各級聯管數量相等且數量大於兩個，各級聯管與肋片管的連接位置在肋片管上等距分布，且相鄰兩級聯管的位置不在同一條直線上，具體布置方式如圖2所示。
為了更好地說明本發明的效果，列舉如下實施例。
實施例1
選用E801GZ型華帝燃氣灶加熱鍋內4 L初始溫度為18℃的自來水，測試過程燃氣流量固定為9 L/min（燃氣熱值為39.82 MJ/Nm3）；未安裝節能型燃氣灶餘熱利用裝置時燒開一鍋水耗時448 s。
燒開鍋內熱水消耗熱量：1387.76 kJ；
天然氣燃燒釋放熱量：2675.90 kJ；
燃氣灶熱效率：51.24%。
實施例2
選用E801GZ型華帝燃氣灶加熱鍋內4 L初始溫度為18℃的自來水，測試過程燃氣流量固定為9 L/min（燃氣熱值為39.82 MJ/Nm3）；安裝節能型燃氣灶餘熱利用裝置時燒開一鍋水耗時421 s；水冷夾套進水量為0.4 L/min，進口水溫為18℃；穩定運行後熱水出口管熱水溫度為45℃。
燒開鍋內熱水消耗熱量：1371.04 kJ；
加熱生活熱水所需熱量：316.76 kJ；
天然氣燃燒釋放熱量：2514.63 kJ；
燃氣灶熱效率：54.52%；
熱量總利用效率：67.12%。
實施例3
選用E801GZ型華帝燃氣灶加熱鍋內4 L初始溫度為18℃的自來水，測試過程燃氣流量固定為9 L/min（燃氣熱值為39.82 MJ/Nm3）；安裝節能型燃氣灶餘熱利用裝置，但拆除餘熱回收段和水冷夾套內側耐火保溫棉，此時燒開一鍋水耗時503 s；水冷夾套進水量為0.4 L/min，進口水溫為18℃；穩定運行後熱水出口管熱水溫度為52℃。
燒開鍋內熱水消耗熱量：1371.04 kJ；
加熱生活熱水所需熱量：476.58 kJ；
天然氣燃燒釋放熱量：3004.42 kJ；
燃氣灶熱效率：45.63%；
熱量總利用效率：61.50%。
本申請中沒有詳細說明的技術特徵為現有技術。上述實施例僅例示性說明本申請的原理及其功效，而非用於限制本申請。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本申請的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本申請所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本申請的權利要求所涵蓋。