一種多通道燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多通道燃燒器，包括多個并列的燃燒通道，多個燃燒通道的中心線相互平行且均位于同一平面上；對于任意一個燃燒通道，該燃燒通道包括第一段通道和第二段通道；該第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面面積小于第二段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面面積；燃燒通道用于燃燒可燃?xì)怏w；多個燃燒通道中相鄰兩個燃燒通道中心線之間的間距均相等。本發(fā)明中的燃燒器表面溫度高、溫度均勻性好，可用于向光伏發(fā)電裝置輻射光子，產(chǎn)生熱光伏發(fā)電效應(yīng)，提高能量的綜合轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】
一種多通道燃燒器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于微尺度燃燒技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多通道燃燒器，該燃燒器是 一種適用于微動力/發(fā)電系統(tǒng)中的微燃燒器，可應(yīng)用于微熱光伏發(fā)電系統(tǒng)等。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類社會的進(jìn)步，人們對各種民用和軍用的微小型便攜式設(shè)備的需求日益增 多。微加工技術(shù)的快速發(fā)展，使這些微電子機(jī)械系統(tǒng)和設(shè)備的制造成為可能，相繼出現(xiàn)了微 型衛(wèi)星、微型機(jī)器人以及手機(jī)等便攜式電子設(shè)備。目前，這些設(shè)備大都由傳統(tǒng)的化學(xué)電池驅(qū) 動，然而電池存在能量密度小、體積和重量大、充電時間長等缺點(diǎn)，而烴類燃料的能量密度 比電池高出50-100倍。因此，基于燃燒的微小型動力系統(tǒng)有望在未來取代目前廣泛使用的 化學(xué)電池。研究者們已經(jīng)成功制造出了微燃?xì)馔钙?、微轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)、微推進(jìn)系統(tǒng)、微熱光伏 發(fā)電系統(tǒng)和微熱電裝置系統(tǒng)等等，其中，微燃燒器是微小型動力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，由于微燃 燒器本身有效燃燒空間非常小，常在毫米級別范圍，燃料停留時間短，同時微尺度情況下表 面積/體積比成1〇〇倍的增大使得熱損失顯著增加。從而，微燃燒器燃燒不穩(wěn)定、可燃范圍較 小、燃燒效率和熱效率低，嚴(yán)重制約微燃燒器技術(shù)及基于燃燒的微動力/發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展。由 于高的面體比有助于光熱發(fā)電系統(tǒng)，所以微熱光伏發(fā)電系統(tǒng)引起了眾多國內(nèi)外研究者的關(guān) 注。
[0003] 然而，熱光伏發(fā)電是利用燃燒器外壁面發(fā)出的高能光子激發(fā)光伏電池，只有光子 能量大于電池材料帶隙才能有效激發(fā)。根據(jù)普朗克定律，燃燒器壁面溫度提高，輻射光譜左 移，即向短波方向移動，有效福射光子增多，有助于提升系統(tǒng)效率。同時，為延長光伏電池的 壽命及發(fā)電效率，需要溫度均勻性較好。目前應(yīng)用于熱光伏發(fā)電領(lǐng)域的燃燒器，受器件尺寸 小、表面積/體積比大的影響，熱損失大、能量轉(zhuǎn)換效率低，無法得到具有較高溫度的燃燒器 壁面;另外，常見的用于光伏發(fā)電的微尺度燃燒器只有一個燃燒通道，受器件微觀尺寸的影 響，燃燒器邊緣處散熱快、熱損失大，溫度不均勻性現(xiàn)象也更加嚴(yán)重，影響光伏電池的發(fā)電 效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種多通道燃燒 器，其中通過對其關(guān)鍵的燃燒通道的結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式、各通道內(nèi)的可燃?xì)怏w-氧化劑混合 物的當(dāng)量比等進(jìn)行改進(jìn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠有效解決微型燃燒器散熱快、溫度無法進(jìn)一 步提高的問題，并且該燃燒器用于向光伏發(fā)電裝置輻射光子的外表面溫度均勻性好，輻射 的光子能量更加集中（光子能量也隨燃燒器溫度的升高而增大），輻射的光子被光伏發(fā)電裝 置利用產(chǎn)生光伏發(fā)電效應(yīng)的比例也大大提高，使得與該燃燒器配合使用的光伏發(fā)電裝置具 有良好的熱光伏發(fā)電效應(yīng)，提高了能量的綜合轉(zhuǎn)換效率。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種多通道燃燒器，其特征在于，包括多個 并列的燃燒通道，每個所述燃燒通道均具有相同的形狀和結(jié)構(gòu);所述多個燃燒通道的中心 線相互平行且均位于同一平面上；
[0006] 對于任意一個所述燃燒通道，該燃燒通道包括第一段通道和第二段通道，所述第 一段通道與所述第二段通道相連通;該第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的 通道截面面積小于所述第二段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面面積； 所述燃燒通道用于燃燒可燃?xì)怏w，所述第一段通道通過第一端口與外界相連，該第一端口 用于向該燃燒通道內(nèi)通入所述可燃?xì)怏w和氧化劑;所述第二段通道通過第二端口排出所述 可燃?xì)怏w與所述氧化劑進(jìn)行燃燒反應(yīng)后的物質(zhì)；
[0007] 此外，所述多個燃燒通道中相鄰兩個燃燒通道中心線之間的間距均相等。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，該多通道燃燒器具有用于向光伏發(fā)電裝置輻射光子的 外表面，該外表面所在平面平行于所述多個燃燒通道的中心線所處的平面。
[0009 ]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述燃燒通道的長度均為10mm~2 5mm;任意一個所述 燃燒通道的第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面在所述多個燃燒 通道的中心線所處的平面上投影線段的長度為〇. 8_~1.5_。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，任意一個所述燃燒通道的第二段通道與第一段通道在 垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面兩者的面積之比為6.25~1.78;所有的所述 第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的截面與該燃燒器在垂直于該燃燒通道 的中心線方向上的截面兩者之比為0.09~0.33。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，對于任意一個所述燃燒通道，所述第一段通道在垂直 于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面與所述第二段通道在垂直于該燃燒通道的中心 線方向上的通道截面兩者形狀相似，均為圓形或者均為多邊形;優(yōu)選的，所述第一段通道和 所述第二段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面均為矩形。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述可燃?xì)怏w為氫氣、甲烷和乙烯中的至少一種。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述多個并列的燃燒通道中，位于邊緣位置處的燃燒 通道內(nèi)的所述可燃?xì)怏w和所述氧化劑的當(dāng)量比大于位于中間位置處的燃燒通道內(nèi)的所述 可燃?xì)怏w和所述氧化劑的當(dāng)量比。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，相鄰兩個所述燃燒通道的通道壁之間通過固體介質(zhì)相 連，所述固體介質(zhì)為不銹鋼、石英玻璃或碳化硅。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述燃燒器是在一塊板狀材料的內(nèi)部形成所述多個燃 燒通道。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述板狀材料為不銹鋼材料、石英玻璃材料或碳化硅 材料。
[0017] 通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對燃燒器內(nèi)作為燃燒 室的燃燒通道進(jìn)行改進(jìn)，能夠有效提高燃燒器的表面輻射溫度，以及該溫度的均勻性。
[0018] 本發(fā)明中的燃燒器采用多通道結(jié)構(gòu)，每個燃燒通道均具有相同的形狀和結(jié)構(gòu)（如 第一段通道、第二段通道的長度、截面形狀和大小等均對應(yīng)保持一致），每一個燃燒通道均 包括第一段通道和第二段通道，第一段通道和第二段通道兩者的截面大小不同（截面均與 該燃燒通道的中心線方向相垂直）。第一段通道和第二段通道相連通，第一段通道向第二段 通道過渡形成的臺階（由于第一段通道的截面面積小于第二段通道的截面面積，而可燃?xì)?體和氧化劑是由第一段通道通向第二段通道，相當(dāng)于通道向外擴(kuò)寬，因此這個過渡臺階也 稱為突擴(kuò)臺階），由于燃燒器內(nèi)采用具有突擴(kuò)的多個并列燃燒通道，突擴(kuò)臺階使得在通道內(nèi) 形成了一個低速回流區(qū)，起到了固定火焰的作用，可以保證燃燒集中在突擴(kuò)臺階附近。第一 段通道向第二段通道過渡形成的臺階在通道長度方向上的投影較短(投影越短，即臺階越 是突變，固定火焰的作用就越顯著），尤其當(dāng)?shù)谝欢瓮ǖ乐苯舆^渡到第二段通道時形成突變 的過渡臺階(此時該燃燒通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面有且僅有兩 種情況)時，燃燒集中的效果最好。
[0019] 本發(fā)明中的燃燒器，任意一個燃燒通道的第二段通道與第一段通道在垂直于該燃 燒通道的中心線方向上的通道截面兩者的面積之比為6.25~1.78，以第一段通道和第二段 通道的截面均為圓形為例，對于任意一個燃燒通道，第一段通道的直徑為0.8mm~1.5mm，第 二段通道的截面為2mm;所有第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的截面與該 燃燒器在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的截面兩者之比為0.09~0.33,采用上述設(shè) 置，既可以保證每個燃燒通道內(nèi)的燃燒集中效果，又能綜合確保燃燒器整體的熱量分布效 果，提高燃燒器壁面的溫度值及溫度分布均勻性。
[0020] 本發(fā)明中的多個燃燒通道相當(dāng)于在一個大的通道內(nèi)形成了肋板，即在整個燃燒器 內(nèi)形成了多個燃燒室;另外，由于在各個燃燒通道內(nèi)均設(shè)置了突擴(kuò)結(jié)構(gòu)，使各個燃燒室內(nèi)的 主要燃燒區(qū)域均相對集中，能夠使該燃燒器獲得更加均勻、溫度更高的溫場，促使燃燒器外 壁面(尤其是向配合使用的光伏發(fā)電裝置輻射光子的外表面)的平均溫度升高，并同時改善 燃燒器外壁面溫度分布均勻性。
[0021] 本發(fā)明中優(yōu)選在多個燃燒通道內(nèi)分配不同當(dāng)量比的氣體混合物（即可燃?xì)怏w與氧 化劑的混合物，氧化劑可以是氣體氧化劑，如空氣、氧氣等），進(jìn)一步提高了燃燒器外壁面溫 度分布的均勻性。兩側(cè)通道的當(dāng)量比相對中間通道的當(dāng)量比較大，在整個燃燒器單位時間 內(nèi)消耗相同氫氣時會進(jìn)一步改善溫度均勻性。
[0022] 預(yù)混燃?xì)?氧化劑由第一端口進(jìn)入燃燒通道，在通道內(nèi)突擴(kuò)臺階形成的低速回流 區(qū)處開始燃燒，形成高溫燃燒區(qū)域。多個燃燒通道在燃燒器內(nèi)部形成的類似肋板的結(jié)構(gòu)，將 燃燒區(qū)域熱量逆?zhèn)鲗?dǎo)至燃燒器入口處，預(yù)熱混合氣體，有助于提高燃燒穩(wěn)定性(尤其是多個 燃燒通道中，相鄰兩個燃燒通道的通道壁之間通過導(dǎo)熱性好的固體介質(zhì)相連，更利于提高 熱均勻效果）；同時，類似肋板的結(jié)構(gòu)減少了燃燒器內(nèi)部有效流動區(qū)域面積，促使氣體流速 增大，對流換熱效果增強(qiáng);通過設(shè)置多燃燒通道，增大了熱氣流和燃燒器內(nèi)壁面的接觸面 積，能夠提高對流換熱效果，進(jìn)而使燃燒器外壁面溫度更高。燃燒器整體采用具有良好導(dǎo)熱 的材料制成(如不銹鋼等），一體成型，能促使熱量傳導(dǎo)至整個燃燒器，從而燃燒器外壁面溫 度分布比較均勻。
[0023] 本發(fā)明中的微燃燒器可以與現(xiàn)有的任意一種光伏發(fā)電裝置（即光伏電池)相配合， 應(yīng)用于微熱光伏發(fā)電，不僅可以較高程度地提升微熱光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率，同時均勻的溫 度分布會延長電池使用壽命，而且不會增加加工工藝難度、成本等。
[0024] 綜上，本發(fā)明通過將單個燃燒通道改為多個小微燃燒通道，實(shí)現(xiàn)每個通道分開燃 燒，能提高壁面總體溫度，同時改善溫度分布均勻性。此外，可以為每個微通道設(shè)置不同氣 體流量和當(dāng)量比，進(jìn)一步改善燃燒器外壁面溫度均勻性，并提高壁面的溫度，有助于微熱光 伏發(fā)電系統(tǒng)效率提升。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明中各微通道的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3A是當(dāng)量比0 · 8，體積流量為100cm3/s時，燃燒器外壁面沿X方向（Y = 0mm)的溫 度分布圖；圖3B是當(dāng)量比0.8，體積流量為100cm3/s時，燃燒器外壁面沿Y方向（X= 11mm)的 溫度分布圖；
[0028] 圖4是當(dāng)量比0.8,體積流量為100cm3/s時，多通道燃燒器各通道分配不同當(dāng)量比 時燃燒器外壁面溫度分布圖：（a)X = 5mm, (b)X=llmm, (c)X=17mm。
[0029] 圖中各附圖標(biāo)記的含義如下：1為第一微通道（即，微通道I)，2為第二微通道（即， 微通道Π )，3為第三微通道(即，微通道ΙΠ )，4為第四微通道(即，微通道IV)，5為第五微通道 (即，微通道V)，6為外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 如圖1所示，本實(shí)施例微型多通道燃燒器由微通道II、微通道Π 2、微通道ΙΠ 3、微通 道IV4、微通道V5及外殼6(即，用于向光伏發(fā)電裝置福射光子的外表面)而構(gòu)成，整體結(jié)構(gòu) 呈長方體狀。
[0033] 微通道II、微通道Π 2、微通道ΙΠ 3、微通道IV4、微通道V5尺寸參數(shù)相同，中軸線并 行且間距相同。
[0034]微型多通道燃燒器由五個平行、并列且等間距布置的微圓柱式結(jié)構(gòu)通道構(gòu)成；每 個燃燒通道均具有相同的結(jié)構(gòu)(包括尺寸參數(shù)、形狀參數(shù)等，均保持相同），燃燒通道均為長 直通道，通道的中心線平行于通道的長度方向，每個微通道上游均設(shè)有突擴(kuò)臺階。突擴(kuò)臺階 的實(shí)現(xiàn)方式為:微通道第一段入口直徑為D(即第一段通道，入口即對應(yīng)第一端口），第二段 直徑為Di(即第二段通道），滿足D〈Di，以此使得微通道第二段內(nèi)部形成低速、回流區(qū)，起穩(wěn)定 燃燒作用。
[0035] 本實(shí)施例中，每個微通道尺寸參數(shù)如圖2所示，細(xì)直徑D為0.8mm，突擴(kuò)離入口間距 Li為5mm，大直徑Di為2mm，突擴(kuò)離出口處間距L2為20mm。燃燒器外殼6由不銹鋼構(gòu)成，外殼6的 總體尺寸為，長25_，寬11.2_，高2.4_。
[0036] 在外殼6所在平面上建立Χ0Υ坐標(biāo)系，其中，X軸的方向沿處于最中間的燃燒通道的 中心線方向，X軸的原點(diǎn)為該燃燒通道的突擴(kuò)在該中心線上的投影位置，并且以原點(diǎn)指向通 道截面面積較大的燃燒通道的一端作為X軸正方向；Y軸經(jīng)過原點(diǎn)，且與X軸相互垂直；另外， Y軸所在直線經(jīng)過所有的燃燒通道的突擴(kuò)在該外殼6所在平面上的投影。
[0037] 該燃燒器所用的燃料可以為常規(guī)氣體燃料如:氫氣、甲烷等。如附圖1所示，預(yù)混氣 體(如空氣和氫氣的混合物)在微通道I1-V5內(nèi)均勻布，低溫的混合氣體通過外殼內(nèi)壁面預(yù) 熱而提高焓值，增強(qiáng)燃燒的穩(wěn)定性。受熱后的高溫混合氣體，在各微通道內(nèi)突擴(kuò)臺階所形成 的低速回流區(qū)處開始燃燒。燃料燃燒釋放熱量，氣體混合物溫度增高，高溫氣體混合物與燃 燒器外殼內(nèi)壁面對流換熱。鑒于燃燒器內(nèi)部流動截面積相對單通道燃燒器減小，高溫氣體 流動速度增大，對流換熱系數(shù)增大，根據(jù)式（1)對流換熱效果增強(qiáng)。同時，多通道燃燒器內(nèi)部 換熱面積相當(dāng)于單通道燃燒的1.23倍，換熱面積的增大，同樣，基于式（1)對流換熱能進(jìn)一 步增強(qiáng)。高溫氣體混合物與燃燒器外殼內(nèi)壁面對流換熱后，外殼通過導(dǎo)熱作用，將熱量傳至 外殼外壁面，使外殼外壁面有較高溫度分布。同時，燃燒器外殼會在氣體流動方向，進(jìn)行導(dǎo) 熱作用，促使燃燒器外殼外壁面溫度分布比較均勻。
[0038] Q = hAAt (1)
[0039] 式(1)中，Q是對流換熱量，h是對流換熱系數(shù)，A是對流換熱面積，Δ t是換熱溫差。
[0040] 以該實(shí)施例燃燒器為模型，通過通用的CHH十算軟件Fluent 6.3.26進(jìn)行模擬，采 用氫氣/空氣混合氣體為燃料，初始溫度為300K，當(dāng)量比為0.8,分別計算了混合氣體體積流 量為85,100,115和130cm 3/s時燃燒情況。表1統(tǒng)計了外壁面平均溫度，由表1可見，在相同速 度下，多通道燃燒器的外壁溫要遠(yuǎn)高于單通道燃燒器的，計算工況下最低提高了35.8K。
[0041] 表1
[0042]
[0043] 圖3是lOOcmVs時燃燒器外壁面軸線上溫度分布圖，（a)是軸向X方向，（b)是橫截 面Y方向。由圖（a)可見，在單一速度下，腔燃燒器的壁面溫度沿著軸線方向先增加后減小， 但單通道燃燒器溫度降低趨勢相對多通道的更為明顯。多通道燃燒器的壁面溫度相對更 高，尤其是下游區(qū)域，且相對分布更均勻。由圖（b)可見，多通道燃燒器在中心區(qū)域溫度較 高，兩側(cè)區(qū)域溫度相對較低。同一速度下，多通道燃燒器的橫截面方向溫度要高于單通道 的，且溫度曲線分布更順滑，即溫差較小。在lOOcmVs時，多通道燃燒器的壁面溫差為 86.6K，而單通道燃燒器的高達(dá)107.6K?？梢?，多通道燃燒器的壁溫不僅較高，且溫度分布比 較均勻。
[0044] 根據(jù)公式(2)和(3)分別計算了三種速度下輻射能和輻射效率，計算結(jié)果統(tǒng)計在表 1中。由表1可知，多通道燃燒器的輻射能都比單通道的高。輻射效率也呈現(xiàn)相似規(guī)律，即雙 凹腔的都要比單凹腔的略高l〇〇cm 3/s時，輻射效率從單通道的16.67 %增至多通道的 18.84%，相應(yīng)增加2.2%。
[0047] 式(2)、（3)中，P是附身，ε是燃燒器外壁面發(fā)射率，σ是斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)，AQUt 是燃燒器外壁面面積，Tw是外壁面溫度是氫氣質(zhì)量流量，Η。是氫氣高位發(fā)熱量。
[0048] 同時以該實(shí)施例燃燒器為模型，計算了總體積流量為100cm3/s時，每個通道分配 不同當(dāng)量比時，燃燒器燃燒性能，具體當(dāng)量比分配如表2所示。
[0049] 表 2
[0050]
[0051] 圖4顯示了多通道燃燒器Y方向不同當(dāng)量比分配時各X(分別為5_，11mm和17mm)方 向上外壁面溫度分布。由圖4可知，easel的中心區(qū)域壁溫要高于case2和case3,然而easel 的兩側(cè)壁溫是最低的。同時，基于不同當(dāng)量比分配，case2和case3在不同X位置的壁溫曲線 都相對更為順滑，尤其是中心區(qū)域。由于較高的當(dāng)量比設(shè)置，case2和case3的兩側(cè)壁溫要略 高于easel的。因此，多通道燃燒器case2和case3時在Y方向的溫差比easel的小。如表3所 示，X= 11mm時，easel，case2和case3的溫差分別為86 · 6K，72 · 8K和68 · 8K。然而，case 2和 case 3的輻射能和輻射效率比easel的都要略低，但case 3的輻射效率降幅小于1 %。綜上 所述，為每個通道分配不同當(dāng)量比能進(jìn)一步提高燃燒器外壁面溫度分布均勻性，且能獲得 不錯的輻射性能。
[0052] 衷 3
[0053]
[0054]上述實(shí)施例中的通道其截面為圓形，除了圓形外，通道的截面還可采用其它形狀， 如矩形、正多邊形（如正四邊形、正六邊形、正八邊形）等多邊形形狀。本發(fā)明的燃燒通道均 分為第一段通道和第二段通道，第一段通道和第二段通道之間通過突擴(kuò)過渡，第一段通道 的截面和第二段通道截面兩者形狀相似、截面面積大小不同（以截面為矩形形狀為例，第一 段通道的矩形截面與第二段通道的矩形截面兩者相似但不完全相同，矩形的長寬比比值相 同；第一段通道的矩形截面的對角線交點(diǎn)和第二段通道的矩形截面的對角線交點(diǎn)均位于該 燃燒通道的中心線上），也就是說，可以根據(jù)燃燒通道內(nèi)的氣流流向?qū)⑷紵ǖ婪譃榍昂髢?段，這兩段垂直于軸線的截面形狀屬于同一類形狀，如均為圓形，或均為矩形；前段的截面 面積小于后段的截面面積，形成突擴(kuò)。本發(fā)明的通道為中空結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，垂直于通道中心 線的燃燒通道的任意一個截面均為中心對稱形。
[0055]該燃燒器可以是在一塊實(shí)心材料上（如不銹鋼板材、石英玻璃或碳化硅等），鉆出 一排具有突擴(kuò)的通道，從而制備得到整體結(jié)構(gòu)形式的燃燒器，該實(shí)心材料的外表面即對應(yīng) 外殼的外表面。當(dāng)然，本發(fā)明中的燃燒器還可以是先形成多個具有突擴(kuò)的通道，然后再在多 個通道外部制作外殼;這種情況下制備得到的燃燒器其多個通道與外殼之間的熱傳遞效果 不如整體結(jié)構(gòu)形式的燃燒器，熱均勻性效果有所下降。另外，當(dāng)各個燃燒通道內(nèi)的當(dāng)量比均 相同時，各個燃燒通道的第一段通道的前端可統(tǒng)一設(shè)置個第一端口，作為該燃燒器內(nèi)可燃 氣體與氧化劑的入口。
[0056]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多通道燃燒器，其特征在于，包括多個并列的燃燒通道，每個所述燃燒通道均具 有相同的形狀和結(jié)構(gòu);所述多個燃燒通道的中心線相互平行且均位于同一平面上； 對于任意一個所述燃燒通道，該燃燒通道包括第一段通道和第二段通道，所述第一段 通道與所述第二段通道相連通;該第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道 截面面積小于所述第二段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面面積;所述 燃燒通道用于燃燒可燃?xì)怏w，所述第一段通道通過第一端口與外界相連，該第一端口用于 向該燃燒通道內(nèi)通入所述可燃?xì)怏w和氧化劑;所述第二段通道通過第二端口排出所述可燃 氣體與所述氧化劑進(jìn)行燃燒反應(yīng)后的物質(zhì)； 此外，所述多個燃燒通道中相鄰兩個燃燒通道中心線之間的間距均相等。2. 如權(quán)利要求1所述多通道燃燒器，其特征在于，該多通道燃燒器具有用于向光伏發(fā)電 裝置輻射光子的外表面，該外表面所在平面平行于所述多個燃燒通道的中心線所處的平 面。3. 如權(quán)利要求1所述多通道燃燒器，其特征在于，所述燃燒通道的長度均為10mm~ 25mm;任意一個所述燃燒通道的第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截 面在所述多個燃燒通道的中心線所處的平面上投影線段的長度為〇. 8_~1.5_。4. 如權(quán)利要求1所述多通道燃燒器，其特征在于，任意一個所述燃燒通道的第二段通道 與第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面兩者的面積之比為6.25~ 1.78;所有的所述第一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的截面與該燃燒器在垂 直于該燃燒通道的中心線方向上的截面兩者之比為〇. 09~0.33。5. 如權(quán)利要求1所述多通道燃燒器，其特征在于，對于任意一個所述燃燒通道，所述第 一段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面與所述第二段通道在垂直于該 燃燒通道的中心線方向上的通道截面兩者形狀相似，均為圓形或者均為多邊形;優(yōu)選的，所 述第一段通道和所述第二段通道在垂直于該燃燒通道的中心線方向上的通道截面均為矩 形。6. 如權(quán)利要求1所述多通道燃燒器，其特征在于，所述可燃?xì)怏w為氫氣、甲烷和乙烯中 的至少一種。7. 如權(quán)利要求1所述多通道燃燒器，其特征在于，所述多個并列的燃燒通道中，位于邊 緣位置處的燃燒通道內(nèi)的所述可燃?xì)怏w和所述氧化劑的當(dāng)量比大于位于中間位置處的燃 燒通道內(nèi)的所述可燃?xì)怏w和所述氧化劑的當(dāng)量比。8. 如權(quán)利要求1所述多通道燃燒器，其特征在于，相鄰兩個所述燃燒通道的通道壁之間 通過固體介質(zhì)相連，所述固體介質(zhì)為不銹鋼、石英玻璃或碳化硅。9. 如權(quán)利要求1所述多通道燃燒器，其特征在于，所述燃燒器是在一塊板狀材料的內(nèi)部 形成所述多個燃燒通道。10. 如權(quán)利要求9所述多通道燃燒器，其特征在于，所述板狀材料為不銹鋼材料、石英玻 璃材料或碳化硅材料。
【文檔編號】F23D14/46GK105864766SQ201610262234
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】程強(qiáng), 蘇陽, 劉洋, 宋金霖
【申請人】華中科技大學(xué), 深圳華中科技大學(xué)研究院