[发明专利]一种回热型液体燃料微燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及微能源系统领域，具体涉及一种回热型液体燃料微燃烧器。

技术背景

微尺度燃烧是随着MEMS(微电子机械系统)技术的发展而提出的，这种燃烧具有能量密度高，燃烧尺度低于1立方厘米等特点。因此用基于微尺度燃烧的微能源系统来为便携式电子设备提供电能相比于传统的化学电池功能方式来说有更大的优势，例如可以作为微型飞行器、微型卫星推进系统及科技作战人形机器人的供能系统。

然而，微尺度燃烧器并不只是简单的对传统燃烧器在尺度上进行比例缩小，它还产生了许多新的技术难题，例如相对于常规尺度的燃烧器，微尺度下减小燃烧器尺寸的同时燃烧器的表面积与体积之比将会增大许多倍，这会使燃烧热损失增大，从而导致火焰熄火。目前，国内外的一些研究机构对微尺度燃烧进行了研究，但是他们的研究主要集中在气体燃料的预混燃烧方面，关于液体燃料燃烧特别是液体燃料扩散燃烧方面的研究却做得比较少。液体燃料无论是安全性、能量密度还是便携性都比气体燃料要好。因此，相比于气体燃料来说，液体燃料更适合于微能源系统系统，由于液体燃料的燃烧大多数采用扩散燃烧方式，因此，对微尺度内液体燃料扩散燃烧的研究将具有十分重要的意义。但是燃用液体燃料最大的问题在于液体燃料的燃烧需要进行充分的吸热蒸发，并与空气进行充分地混合，这都需要较长的时间和空间，这些条件在微尺度空间中难以同时得到满足。因此，国内外一些专家提出利用多孔介质的热辐射及导热作用使液体燃料得到充分地雾化，以解决微尺度燃烧与液体燃料蒸发需要较长的时空两者之间的矛盾。但是即便如此，液体燃料在微尺度空间内的点火问题以及尾气散热损失问题仍然难以得到很好地解决。

因此，目前急需一种同时具有降低尾气散热损失，实现液体燃料及时稳定点火并能强化受限空间内液体燃料扩散燃烧的微尺度燃烧器，本发明就是在这种技术背景下提出的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种回热型液体燃料微燃烧器，本发明是一种既能降低尾气散热损失，又能实现液体燃料及时稳定点火并能强化受限空间内液体燃料扩散燃烧的微尺度燃烧器。

本发明的原理是：采用先点燃甲烷气体，再点燃液体燃料的分级点火方式，利用多孔介质对液体燃料的热辐射及导热作用实现液体燃料的预热、蒸发及雾化，实现液体燃料的扩散燃烧。由于燃烧器内筒壁面的回热作用，燃烧产生的尾气与进入燃烧室环形空间内的空气进行热交换，从而实现尾气余热的回收利用，降低了尾气的散热损失，保证了燃烧的稳定性，也减少了CO等有害气体的排放。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种回热型液体燃料微燃烧器，包括尾气排气口11、外筒3、内筒1、空气喷管2、燃烧室9、点火器8、甲烷气体喷管7和液体燃料喷管6，还包括所述内筒1和外筒3之间的环形空间10、焊接固定在液体燃料喷管6上的多孔介质雾化管5；所述环形空间10底部与燃烧室相通，空气能够穿过内筒1底部进入燃烧室9，顶端用密封盖板4焊接密封。

所述多孔介质雾化管5采用的多孔材料为多孔陶瓷材料或金属的烧结材料，孔隙率范围为0.7～0.9，孔径为0.05～0.2mm。

所述液体燃料喷管6、内筒和密封盖板4均采用导热性强的硬质耐火材料。

所述导热性强的硬质耐火材料为不锈钢或金属陶瓷。

外筒3为导热系数很低的耐火硬质材料制成，如陶瓷材料；

所述空气喷管2对称布置于燃烧器外筒3的两侧，甲烷气体喷管7对称布置于液体燃料喷管6的两侧。

所述点火器8对称布置于液体燃料喷管6两侧，并使点火器8点火端位于甲烷气体喷管7出口的轴线上，距离出口1～2mm。所述点火器8为电热点火器8。是由直径为0.1～0.2mm的电热丝缠绕而成的线圈，电源都采用6A的直流电，两点火器同时点火。

所述的多孔介质雾化管5及液体燃料喷管6的壁厚为0.2～1mm。

所述环形空间10的间距为1.5～3mm。

所述内筒1、空气喷管2、燃烧器外筒3、多孔介质雾化管5、液体燃料喷管6以及甲烷气体喷管7的截面都为圆形。