摘要：介紹全預(yù)混商用燃?xì)庠罹叩娜紵到y(tǒng)，分析不同調(diào)節(jié)閥的工作流量特性。通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，確定全預(yù)混商用燃?xì)庠罹呷細(xì)忾y門與空氣閥門的合理聯(lián)動(dòng)關(guān)系，以保證灶具的空燃比。考慮風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)偏移以及使用習(xí)慣，對(duì)聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：全預(yù)混；  燃?xì)庠罹撸?span lang="EN-US">  閥門；  空燃比；  流量特性

 Analysis on Flow Characteristics of Valve for Controlling Air-gas Ratio of Gas Range

Abstract: The combustion system of fully premixed commercial gas range is introduced，and the working flow characteristics of different regulating valves are analyzed. The rational linkage relationship between gas valve and air valve for fully premixed commercial gas range is determined by building a mathematical model to ensure the air-gas ratio of gas range. The linkage relationship is optimized considering operating point shift of fan and use habit.

Key words: fully premixed type；gas range；valve；air-gas ratio；flow characteristic

1 概述

目前商用燃?xì)庠罹弋a(chǎn)品存在著諸多問(wèn)題急待解決和完善，這些問(wèn)題包括：在用產(chǎn)品不合格率較高、熱效率偏低等。商用燃?xì)庠罹弋a(chǎn)品節(jié)能減排的潛力很大。據(jù)測(cè)算，如果餐飲業(yè)都改用節(jié)能燃?xì)庠罹撸瑑H北京市每年可節(jié)約天然氣5 000×10⁴ m³，相當(dāng)于全市商用燃?xì)庠罹咭粋€(gè)月的天然氣使用量。因此，采用新技術(shù)提高燃?xì)庠罹叩臒嵝剩档鸵谎趸己偷趸锱欧帕康墓ぷ髌仍诿冀蕖?span lang="EN-US">

全預(yù)混式燃燒技術(shù)是一種高效率、高熱強(qiáng)度的燃燒方式。發(fā)揮全預(yù)混式燃燒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)高效節(jié)能的全預(yù)混燃?xì)庠罹呤谴髣?shì)所趨^[1]。研究表明，全預(yù)混燃燒器在抑制污染物生成方面有較好效果，合理沒(méi)計(jì)全預(yù)混燃燒器可以實(shí)現(xiàn)低N0_x、C0排放^[2]。但是，如何保證全預(yù)混商用燃?xì)庠罹呖杖急仁且粋€(gè)較大的難題。在理想情況下，空氣與燃?xì)獍丛O(shè)計(jì)的空燃比預(yù)先混合，能使混合氣體燃燒完全，而且排煙熱損失較少，但實(shí)際情況往往并非如此。閥門流量特性差異、風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)偏移、用戶的使用習(xí)慣等，都會(huì)造成空燃比不合理，從而造成燃燒器無(wú)法正常工作。因此，控制好空燃比對(duì)于全預(yù)混商用燃?xì)庠罹邅?lái)說(shuō)至關(guān)重要。

一般全預(yù)混商用燃?xì)庠罹咄ㄟ^(guò)燃?xì)忾y門與空氣閥門直接聯(lián)動(dòng)的方式來(lái)控制空燃比，即燃?xì)忾y門與空氣閥門通過(guò)鏈條等比例轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)閉的方式進(jìn)行控制。該調(diào)節(jié)過(guò)程往往無(wú)法達(dá)到滿意的效果。本文依據(jù)不同閥門的流量特性，考慮外界干擾量的影響，通過(guò)建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型分析燃?xì)忾y門與空氣閥門間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，從而保證全預(yù)混商用燃?xì)庠罹呖杖急鹊臏?zhǔn)確性。

2 全預(yù)混商用燃?xì)庠罹叩娜紵到y(tǒng)

全預(yù)混商用燃?xì)庠罹叩娜紵到y(tǒng)主要包括：全預(yù)混燃燒器、燃?xì)忾y門、空氣閥門、風(fēng)機(jī)、管道、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，見(jiàn)圖l。其中聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)是以燃?xì)忾y門的開(kāi)度為信號(hào)，對(duì)空氣閥門進(jìn)行開(kāi)度控制，有機(jī)械傳動(dòng)與電子傳動(dòng)兩種方式。

實(shí)現(xiàn)燃?xì)忾y門與空氣閥門的合理聯(lián)動(dòng)，即是保證燃燒器的空燃比與設(shè)計(jì)值相等。需要找出燃?xì)忾y門在不同開(kāi)度下的實(shí)際流量，由燃?xì)鈱?shí)際流量及設(shè)計(jì)空燃比值確定所需的空氣流量。然后依據(jù)空氣閥門的實(shí)際工作流量特性，確定所需的空氣閥門開(kāi)度。最后由兩者之間的閥門開(kāi)度對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3 數(shù)學(xué)模型

調(diào)節(jié)閥的流量特性是指流體介質(zhì)流過(guò)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開(kāi)度之間的特定關(guān)系，分為理想流量特性及工作流量特性。調(diào)節(jié)閥前后壓降固定時(shí)，所得到的流量特性稱為理想流量特性。即：

式中 q——調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)的流量，m³/s

     q_max——調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)的流量，m³/s

     f——函數(shù)

     l——調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)閥芯的行程，mm

     l_max——調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)閥芯的行程，mm

     R——調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比

常見(jiàn)的調(diào)節(jié)閥理想流量特性有直線流量特性、等百分比流量特性、快開(kāi)流量特性和拋物線流量特性4種類型，見(jiàn)圖2。

實(shí)際使用時(shí)，調(diào)節(jié)閥安裝在具有一定阻力的管道上。閥門開(kāi)度變化在改變流量的同時(shí)也改變管道的阻力，因此在同一開(kāi)度下，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的實(shí)際相對(duì)流量與理想流量有一定偏差。通過(guò)調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量與相對(duì)開(kāi)度的特定關(guān)系稱為閥門的工作流量特性，關(guān)系式見(jiàn)式(2)。等百分比調(diào)節(jié)閥的工作流量特性見(jiàn)圖3。

式中 q_s——存在管道阻力時(shí)調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)的實(shí)際流量，m³/s

     q_l00——存在管道阻力時(shí)調(diào)節(jié)閥的實(shí)際全開(kāi)流量，m³/s

     f_R——函數(shù)

     S_V——閥權(quán)度，表示調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)閥前后壓差與系統(tǒng)總壓差的比值

欲使全預(yù)混商用燃?xì)庠罹叩膶?shí)際空燃比值等于設(shè)計(jì)空燃比值。，選用的閥門應(yīng)該滿足兩個(gè)條件：第一，兩閥門都在最大開(kāi)度下，實(shí)際空氣流量q_a,l00等于實(shí)際燃?xì)饬髁?/font>q_g,l00的a倍；第二，燃?xì)忾y門相對(duì)開(kāi)度減小后，調(diào)節(jié)空氣閥門的相對(duì)開(kāi)度，能夠保證空氣閥門的相對(duì)流量值等于燃?xì)忾y門的相對(duì)流量值。即：