[实用新型]用于减少热量散失的烟气循环聚热筒及其加热器具

说明书

技术领域

本实用新型涉及烹饪器具领域，更具体地是用于在烹饪过程中用于减少热量散失的烟气循环聚热筒及其加热器具。

背景技术

目前燃气灶具的热效率仍然较低，2014年我国发布了新国标：《家用燃气灶具能效限定值及能效等级》GB 30720-2014、《商用燃气灶具能效限定值及能效等级》GB 30531-2014，凸显了燃气灶具节能的重要性。

现有的燃气灶具为敞焰加热方式，燃气火焰所释放的热量只有一部分能够被用于加热锅具内的食物。燃气火焰温度较高，大量的热量会散失到周围空间里而被浪费掉。燃气灶具的热损失就是指这些散失到周围空间而未被有效利用来加热食物的热量。燃气灶具的热效率是实际用于加热食物的热量占燃气燃烧总放热量的比例。

燃气灶具的热损失包括火焰辐射热损失、热烟气的红外辐射热损失、加热燃烧反应混合物的热损失、热烟气与冷空气混合引起的热损失、排烟热损失、锅具散热损失和不完全燃烧热损失。本实用新型对现有燃气灶具的热损失及热效率作如下分析说明。

(I)火焰辐射热损失

火焰辐射包括可见光、红外线和紫外线部分。火焰辐射的特点是在整个火焰体积内向空间的所有方向同时发出热辐射。由于锅具是置于火焰上方，仅有约40％的火焰辐射到达锅底。其余60％的火焰辐射直接向周围散发而损失掉了，为火焰的直接辐射热损失。那些到达锅底的火焰辐射中的一部分被锅底吸收，其余部分则被反射向周围，这些反射的火焰辐射也被损失掉了(锅底对于热辐射的反射率取决于锅底的材料和表面状况，比较新的表面抛光的不锈钢或铝合金锅底对于热辐射的反射率高达80％至90％)。这部分由于锅底的反射而被浪费的火焰辐射是火焰的间接辐射热损失。火焰辐射热损失包括直接辐射热损失和间接辐射热损失。火焰辐射热损失的大小主要与火焰辐射特性有关。对于蓝色的燃气火焰，火焰辐射热损失约占燃气燃烧总放热量的5％。当出现黄焰时，火焰辐射热损失可达燃气燃烧总放热量的10％左右。

(II)热烟气的红外辐射热损失

热烟气中的二氧化碳和水蒸气具有较强的红外辐射能力。热烟气的红外辐射能是指除了火焰的发光区域之外的、位于燃烧区外围及下游的热烟气所发射的红外辐射能。燃气火焰产生的热烟气的红外辐射能一般大于火焰的发光区域所发射的辐射能。敞焰烹饪时热烟气所发射的红外辐射能有较大部分是向燃气灶周围散发而损失掉了。因此，估计热烟气的红外辐射热损失占燃气燃烧总放热量的8％左右。

(III)加热燃烧反应混合物的热损失

在燃气的可燃成分与助燃空气的氧气之间发生燃烧反应前，首先需要将燃气和助燃空气加热达到燃烧温度。燃烧反应混合物(燃气、氧气和氮气等)的加热需要耗费燃气燃烧总放热量的一部分。这部分热量就是加热燃烧反应混合物引起的热损失。该热损失的大小主要与燃气种类、过量空气系数相关。一般情况下，加热燃烧反应混合物的热损失占燃气燃烧总放热量的10％至20％以上。

(IV)热烟气与冷空气混合引起的热损失

敞焰烹饪时热烟气从锅底的燃烧区排出和向上流动的过程中，不可避免地会与周围的冷空气相互混合，致使热烟气的热量散失给冷空气。尤其是当厨房内风速较大或使用抽油烟机时，热烟气的热量会迅速地散失给周围的冷空气。即使锅具周围的冷空气是完全静止的，热烟气流动时产生的夹带和卷吸作用也会使得热烟气与冷空气相互混合。热烟气与冷空气混合引起的热损失主要与风速有关。在风速较小的情况下，这部分由于热烟气与冷空气混合引起的热损失大约占燃气燃烧总放热量的5％；在风速较大的情况下，则可能高达15％。

(V)排烟热损失

排烟不可避免地携带走燃气燃烧总放热量的一部分。排烟热损失包括(a) 显热部分和(b)潜热部分。排烟热损失的大小主要与排烟温度、过量空气系数相关。在燃气灶开微火时，热烟气与锅具的换热时间稍长，排烟温度可能低至120℃，排烟热损失约为燃气燃烧总放热量的10％；在燃气灶开大火时，热烟气与锅具的换热时间较短，排烟温度可能达200℃以上，排烟热损失约占燃气燃烧总放热量的15％以上。

(VI)锅具散热损失

锅具被加热升温之后，锅具的温度高于周围环境温度。由于热能的特性就是会自发地从高温处向低温处传递，因此，在锅具被燃气火焰加热的同时，锅具又通过对流、导热和辐射的方式散失热量至周围环境。

(a)锅侧壁：当厨房内风速较大或使用抽油烟机时，锅侧壁主要与周围的流动冷空气相接触，锅侧壁为散热面。当厨房内风速较小时，锅侧壁主要与从锅底排出的热烟气相接触，锅侧壁则为受热面。