[实用新型]回热式多孔介质燃烧的新型辐射器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温辐射源，特别是针对小型便携式热电转换(TPV)系统用高温辐射源。

背景技术

小型便携式热电转换(TPV)系统是将来自热源的能量通过辐射器投射到PV电池上，实现热电转换。在众多种类的TPV中，由于能量需求不同，PV电池的能带隙不同等，需要热源提供相应的辐射能量和辐射温度。因此，热源构成了此类系统的关键。由于燃烧构成的热源可采用形式多样的化学燃料，如液体燃料和气体燃料，燃烧室结构简单且易于控制、稳定性好，吸引了研究者的主要研究精力。

有关TPV系统的研究，国外学者致力于家用壁炉等取暖设备，或圆柱形空腔燃烧辐射器作为热源。此类设备结构简单，不利于获得高温均匀的辐射表面。在此基础上，一些研究人员利用空气冷却PV电池，并把这部分热空气送入燃烧室燃烧。这些手段一定程度上提高了辐射效率。由于传统燃烧室技术相对成熟，因此目前多数化学燃料TPV的热辐射效率可达约40％，而通过回热等方法改进的燃烧室热辐射效率可进一步提高，文献(GColangelo，A.de Risi.TPV应用中有回热系统的燃烧器的实验研究(Experimental study of a burner with high temperature heat recoverysystem for TPV applications)[J].Energy Conversion and Management47(2006)1192-1206.)中设计的回热燃烧室的效率可达63％。但是，由于PV电池能带隙的限制，如果不能获得均匀的辐射表面温度，其热电转换效率仍然很低。目前，国内燃烧辐射器的研究还处于起步阶段。文献(薛宏，苗家轩.微型热光伏系统多孔介质燃烧器性能的实验研究[J].燃烧科学与技术，12(4)，2006，369-372.)提出在微燃烧系统中填充多孔介质，以强化与辐射器之间传热、增加辐射器表面温度均匀性。

多孔介质中的燃烧技术是上世纪80年代末到90年代初发展起来的新型燃烧技术，它是在燃烧系统中引入多孔介质，利用固体介质的大比热畜热作用和良好的导热性能，对燃料/空气进行预热以提高燃烧效率。与传统自由流中的燃烧技术相比，多孔介质内的燃烧具有贫燃极限低、火焰稳定性好、燃烧效率高、温度分布均匀、污染物排放少等优点，能广泛应用于家用采暖系统、动力设备、汽车预热系统和其它民用和工业生产过程。如果能将多孔介质燃烧技术与TPV系统有机结合起来，则TPV系统的热辐射效率将有非常大的提高。引入回热器后的多孔介质燃烧辐射器可获得更高的辐射温度和燃料转化效率。

发明内容

为了解决表面温度不均匀，和小空间内难以组织燃烧的问题，本实用新型提供一种回热式多孔介质燃烧的新型辐射器。

具体的技术解决方案如下：

回热式多孔介质燃烧的新型辐射器包括圆柱状的燃烧辐射器；

还包括大口径管体内均布设有细铜管的列管式回热器，其大口径管体上下两端分别为法兰接口，其上端法兰接口连接出烟口，其下端法兰接口连接着燃烧辐射器上端口，其上部一侧设有进气管口；

燃烧辐射器下端口连通着预热区；

预热区为倒圆锥台状，其下端口连通着混合腔，混合腔4顶部设有多孔板；

所述燃烧辐射器包括圆柱筒状的本体，本体为中空多孔碳化硅材料，本体中部设有耐火材料，本体的外圆柱面设有密封材料层和选择性辐射层，燃烧辐射器顶部一侧设有点火器；

所述预热区内充满氧化铝小球；

所述混合腔内设有多孔管，多孔管由两个同心环状管和燃气直管组成，两个同心环状管的一侧连通着燃气直管，燃气直管的一端从径向伸至混合腔外，两个同心环状管的侧壁上均布有气孔；

一根联通管的一端连通着列管式回热器下部一侧，另一端连通着混合腔底部。

所述列管式回热器的大口径管体材料为不锈钢，直径为120毫米，细铜管直径为8-12毫米。

所述中空多孔碳化硅材料的孔密度为10-100PPI。

所述密封材料层材料为碳化硅，厚度为1-2毫米。

所述同心环状管上的气孔直径为0.3-0.8毫米。

所述列管式回热器与燃烧辐射器之间设有辐射屏。

该燃烧辐射器能有效组织气体贫燃料的燃烧，不仅能获得很高的辐射温度，而且辐射表面温度均匀，燃烧噪音小，燃烧室结构紧凑。