燃气灶炉头大气式燃烧器的设计分析
在家用燃气灶的燃烧器家族中，旋流燃烧器（见图1）以其新颖的火盖造型，独特的旋流条形火孔设计，使气流在旋流燃烧过程中产生了较强的切向应力。与传统的燃烧相比，它具有以下特点：
①结构紧凑，火力集中，燃烧均匀性好，更适合烹炒菜肴需要。
②烟气中一氧化碳低，清洁无黑烟。
③同样几何尺寸的燃烧器火盖旋流式比传统型热流量提高5%以上。
④燃烧稳定性好，不易发生回火、脱火等不正常燃烧的现象。
⑤燃烧器的火孔排列和几何尺寸的设计及制造工艺要求严格；天然气、液化气灶宜用铜制火盖，人工煤气灶宜用耐热合金铸铁火盖。加工精度差、设计误差大的火盖，易引起不完全燃烧、黄焰、回火、脱火等问题。
根据旋流式和传统型燃烧器的实验结果列表1，供设计参考。
表1 旋流式燃烧器及传统型燃烧器试验结果比较
项目燃烧器O
2
（%
）
CO
（ppm
）
COα =1
（%
）
热效
率
燃烧
状态
类型
外形
φmm 火孔形
状
优质旋流
式
120条形8.9900.016 57.9正常劣质旋流
式120条形10.05300.10253.2
黑烟
黄焰
传统型120
方形圆
形
10.2660.01355.1正常注：试验用液化气低热值107.8MJ/Nm3，压力2.8Pa，热流量均为3.8kW 1、旋流式燃烧器的原理与结构
燃烧器由火盖、灶头、引射器、喷嘴、风门等部分组成。由图1 可以看出火盖的内锥面与水平面成β角，火孔沿圆周方向布置，其火孔位置由α及φ两方向的倾角来定位。其中φ角为火孔与内锥母线夹角，α角为外侧刀槽与垂线夹角。当燃气在一定压力下，以一定流速从喷嘴流出，进入吸气收缩管，燃气靠本身能量吸入一次空气。在引射器内燃气与一次空气混合后从火孔以一定的夹角、流速喷出，边燃烧、边旋转形成聚焦的螺旋形柱体，在圆柱体中心形成一个烟气回流区。混合气与二次空气在炙热的回流烟气作用下受到强烈的预热，提高了燃烧速工，对燃烧起到了强化作用。根据旋流式燃烧器的火焰特性，要求设计出合理的锅底与火盖之间的高度，使旋流燃烧火焰在接触锅底时产生最大的冲撞能量，形成沿锅底切线向上的火焰，延长烟气与锅底接触时间，提高热交换面积。在引射器、喷嘴、及灶头设计合理情况下，火孔设计合理，每个火孔喷出的燃气都会形成向上倾斜一定夹角的片状气流，经二次空气混合后形成蓝色旋转火焰。如果火孔分布不合理，或火孔几何尺寸和位置设计、加工有问题，则二次空气混合不均匀，将会形成几个、几十个不均匀的火焰团，导致燃烧条件恶化，产生不完全燃烧，使烟气中一氧化碳等有害气体含量增加。
2、旋流燃烧器的设计设计尺寸与燃烧效果关系（见表2）具体注意事项如下所列。
表2 设计尺寸与燃烧效果关系
旋转强
度
黄焰脱火、
回
火、爆
燃
效率
低
不完
全
燃烧
清晰
完
全燃
烧
效率
高
强弱条形
孔宽合理
宽
窄
窄宽
偏宽偏宽
合理合理
偏窄偏窄
火孔
间距合理
大
小
小
大
（脱）
小
偏大偏大
合理合理
偏小偏小
α角合理
大
小小大
偏大偏大
合理合理
偏小偏小
φ、β 角合理
大
小
-—
偏大偏大
合理合理
偏小偏小
喷嘴
长度合理
长
短
长短
长长
合理合理
短短
火盖
锅底距合理
大
小
小—
大
小合理合理
小