[发明专利]一种电喷雾液体燃料燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及液体燃料燃烧器，特别涉及一种电喷雾液体燃料燃烧器。

背景技术

随着微电子机械系统MEMS(micro electronic mechanical system)技术的发展，其电源及动力装置成为MEMS全局的制高点。与此同时微尺度燃烧理论应运而生，这种燃烧具有能量密度高（约为常规电池的20～75倍），燃烧尺度小（一般为mm、μm级别）等特点，所以基于微尺度燃烧的MEMS相比于传统的化学电池供电方式来说有更大的优势，可以作为微型卫星、微型飞行器、微型移动设备、微型科学仪器等的供能系统。

然而，微型尺度燃烧较传统燃烧尺寸缩小的同时，却产生了更多的技术难题。例如传统燃烧器的燃烧室的表面积与体积之比一般为3～5m^-1，而微尺度燃烧器的表面积与体积之比为500m^-1，大的表面积与体积之比让热损失的影响越加明显，降低火焰稳定区的温度,使得化学反应时间增加，甚至发生火焰熄灭，影响燃料着火极限。目前，国内外不少研究机构已经在微尺度燃烧领域成果不断，但大部分都集中在气体燃料的预混燃烧或催化燃烧，关于液体燃料的研究较少。较之气体燃料，液体燃料的密度更大，相同体积内储量更大，利于持续燃烧，而且安全性更好，储存运输更方便，能量密度更高，因此更适合应用于微能源系统。大部分液体燃料的采用扩散燃烧方式，先充分吸热蒸发，进而与氧化剂混合进行均相燃烧，这需要较长的时间。气化后的燃料在燃烧室的滞留时间与燃烧室的容积和压比成正比，在低压比、小容积的微型燃烧器中，这个条件难以满足，造成燃料未燃烧完全就已经排出燃烧室，降低燃烧效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种电喷雾液体燃料燃烧器，能实现微小流量下液体燃料的稳定持续的燃烧，强化液体燃料的扩散从而提高燃烧效率

本发明通过下述技术方案实现：

一种电喷雾液体燃料燃烧器，包括上筒、中筒、下筒、点火器，在下筒内设置有液体燃料喷嘴，所述上筒与中筒之间设置有网格，点火器的点火针贯穿上筒的筒壁置于上筒内的网格的上方；在中筒与下筒之间设置有环形电极。

所述液体燃料喷嘴与高压直流电源正极相连，所述环形电极与另一高压直流电源正极连接，所述网格接地。

所述液体燃料喷嘴由数根毛细管构成。

所述液体燃料喷管、环形电极和网格由金属材料制成。

所述上筒、中筒和下筒通过螺栓连接。

所述上筒、中筒和下筒均采用陶瓷材料制成，如碳化硅、磷化硅或者氮化硅中的任意一种。

所述上筒、网格和中筒的截面均为圆形截面。

本发明与现有的技术相比具有以下优点：

（1）网格与环形电极之间的区域形成强电场区域，液体燃料由液体燃料喷嘴喷出后，在该强电场区域进行充电；当液体燃料的所受库仑力大于液体燃料表面张力的时候，液体燃料发生破碎现象，分散成无数的小液滴，由接地的网格捕获、并在网格上表面进行燃烧，强化了液体燃料的扩散特性，使燃烧反应更充分、火焰稳定性更好。

（2）本发明点火简便、着火极限宽等优点，特别适合应用于微尺度动力系统；燃烧方式为大量微小液滴的扩散燃烧，与预混燃烧的燃烧器相比，在工程上的适应性和实用性更强。

（3）上筒、中筒和下筒采用陶瓷材料，既坚固了保温作用，又减少了燃烧器的散热损失，进一步提高了火焰稳定性及燃烧效率。

（4）本发明技术手段简便易行，具有质量轻、体积小，可实现微小加工和工厂批量生产，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1中下筒空气进口处的局部结构示意图。

图3是图1网格处的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1～图3所示，本发明电喷雾液体燃料燃烧器，包括上筒1、中筒5、下筒8、点火器3，在下筒8内设置有液体燃料喷嘴7，上筒1与中筒5之间设置有网格2，点火器3的点火针4贯穿上筒5的筒壁置于上筒5内的网格2的上方；在中筒5与下筒8之间设置有环形电极6。

所述液体燃料喷嘴7与高压直流电源（图中未示出，直流电源的电压为4.5kV）正极相连，所述环形电极6与另一高压直流电源（图中未示出，直流电源的电压为2kV）正极连接，所述网格2接地。

所述液体燃料喷管7、环形电极6和网格2由金属材料制成。