[发明专利]一种基于瑞士卷结构的双腔环形微燃烧器

说明书

本发明属于微小尺度发电技术领域，并具体公开了一种基于瑞士卷结构的双腔环形微燃烧器，其包括第一燃烧结构和第二燃烧结构，第一燃烧结构包括依次连通的第一进气通道、第一整流腔、第一燃烧室、第一排气通道，第二燃烧结构包括依次连通的第二进气通道、第二整流腔、第二燃烧室、第二排气通道；第一燃烧室和第二燃烧室逆向对称布置在微燃烧器中心上下两侧，使第一燃烧室入口端与第二燃烧室出口端相邻，第一燃烧室出口端与第二燃烧室入口端相邻；第一进气通道与第二排气通道相邻，第一排气通道与第二进气通道相邻。本发明通过布置逆向对称双燃烧腔以及环形预热通道，可降低点火所需能量、缩短着火延迟时间、提高着火促熄极限、拓宽进口速度。

技术领域

本发明属于微小尺度发电技术领域，更具体地，涉及一种基于瑞士卷结构的双腔环形微燃烧器。

背景技术

微尺度碳氢类燃料燃烧极大地促进微电子机械系统的应用。微动力系统的特征尺寸大小通常几毫米和几厘米之间，通过燃烧腔将燃料的化学能转换为热能，进而产生机械能进行发电，最终输出电能。

但目前微燃烧面临以下问题：(1)燃料的驻留时间短——随着燃烧器特征长度尺度的减小，高流速使得燃料的驻留时间减短，特别是当组分的驻留时间接近于特征燃烧时间时，燃料的不完全燃烧使得放热量减小热损失增大，导致火焰自维持燃烧变得困难，甚至会发生熄火现象。(2)热损失大——微型燃烧器高比表面积引起热量严重损失，易发生热檐火和自由基媳火。(3)燃烧效率低——化学反应组分停留时间较短，基本与碳氨化合物/空气的化学反应时间同一数量级，容易导致燃烧效率低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于瑞士卷结构的双腔环形微燃烧器，其目的在于，通过逆向布置的双腔燃烧室和环形预热通道结构强化气体预热，降低点火所需能量、缩短着火延迟时间，同时通过回流区锚定火焰，提高着火促熄极限，拓宽进口速度。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于瑞士卷结构的双腔环形微燃烧器，包括第一燃烧结构和第二燃烧结构，其中：

所述第一燃烧结构包括依次连通的第一进气通道、第一整流腔、第一燃烧室、第一排气通道，所述第二燃烧结构包括依次连通的第二进气通道、第二整流腔、第二燃烧室、第二排气通道；

所述第一燃烧室和所述第二燃烧室逆向对称布置在微燃烧器中心上下两侧，使第一燃烧室入口端与第二燃烧室出口端相邻，第一燃烧室出口端与第二燃烧室入口端相邻；所述第一进气通道与所述第二排气通道相邻，所述第一排气通道与所述第二进气通道相邻。

作为进一步优选的，所述第一燃烧室和第二燃烧室间通过隔板隔离。

作为进一步优选的，所述第一燃烧室和第二燃烧室的入口处均设有突扩台阶和稳燃凸台。

作为进一步优选的，所述第一燃烧室和第二燃烧室宽度均为W₀，所述稳燃凸台宽度W₁与W₀之比为0.25～0.375，所述稳燃凸台伸入燃烧室距离W₃与W₀之比为0～0.375。

作为进一步优选的，所述突扩台阶高度W₂与W₀之比为0.125～0.20。

作为进一步优选的，所述第一燃烧室和第二燃烧室的出口端为由内向外渐进的缩口形。

作为进一步优选的，所述第一进气通道、第一燃烧室、第二进气通道、第二燃烧室均为平板型。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过逆向布置的双腔燃烧室和环形预热通道结构强化气体预热，能够有效扩大稳燃极限，提高燃烧效率，广泛适用于各种微小型动力系统。