1、青岛滨海学院 12 建环课程设计11 设计概述该课程设计是某品牌燃气灶具的设计与计算，本人设计的为天然气 12T3。2 设计依据2.1 原始数据（1）天然气的额定工作压力为 2000Pa（2）一次空气系数 =0.6（3）燃气温度为 15（4）设计热负荷 4Kw（5）天然气 12T3 的相关参数表 2-1热值 /(MJ/m3) 华白数/(MJ/m 3)类别 体积分数(%)相对密度H1 Hh W1 Wh 燃烧势 cp理论干烟气中CO2 体积分数(%)12T3 CH4=92.5N2=7.50.586 31.46 34.95 41.11 45.67 36.3 11.632.2 燃气基本参数的计算2.2
2、.1 热值的计算根据混合法则按下式进行计算：H = H 1 r1 + H 2 r2 + + H n rn （2-1）式中 H 燃气（混合气体）的低热值（ kJ / Nm3 ） ；青岛滨海学院 12 建环课程设计2H 1 , H 2 , H n 燃气中各可燃组分的低热值（ kJ / Nm3 ） ，查表可得；r1 , r2 , rn 燃气中各可燃组分的容积分数， （原始数据） ；2.2.2 燃气密度计算根据混合法则按下式进行计算： g = 1r1 + 2r2 + + n rn （2-2）式中 g 燃气（混合气体）的密度 (kg / Nm 3 ) ； 1 , 2 , 3 燃气中各组分的密度 (kg
3、/ Nm 3 ) ，查表可得；r1 , r2 , rn 燃气中各可燃组分的容积分数， （原始数据） ；2.2.3 燃气相对密度计算（2-290.1gs3）式中 s 燃气的相对密度，无纲量； g 燃气（混合气体）的密度 (kg / Nm 3 ) 。2.2.4 理论空气需要量的计算当燃气组分已知，可按下式计算燃气燃烧所需理论空气量：0.5 H 2 + 0.5CO + ( m + 4/n)Cm H n + 1.5H 2 S O2 （2-4）10V式中 V0 理论空气需要量 ( Nm 3干空气 / Nm 3 干燃气) ；H2 , CO, Cm H n , H 2 S 燃气中各种可燃组分的容积分数；O2
4、 燃气中氧的容积成分；青岛滨海学院 12 建环课程设计32.3 头部计算2.3.1 计算火孔总面积（2-5 ）pqQF式中 F p 火孔总面积 (mm 2 ) ；Q 设计热负荷 (Kw) ；q p 额定火孔强度 Kw / mm 2 。2.3.2 计算火孔数目（2-2 4pdFn6）式中 n 火孔数目（个）F p 火孔总面积 (mm 2 ) ；d p 单个火孔的直径； 圆周率，取 3.14 。2.3.3 计算火孔间距s = 2.5d p （ 2-7）式中 s火孔间距(mm)；d p单个火孔的直径。2.3.4 计算火孔深度青岛滨海学院 12 建环课程设计4h=2.3dp （2-8）式中 h火孔深度
5、(mm)d p 单个火孔的直径。2.3.5 计算头部截面Fh = 2 F p （ 2-9）式中 Fh 头部截面积 (mm 2 ) ；F p 火孔总面积 (mm 2 ) 。2.3.6 计算头部截面直径（2-phFD410）式中 Dh 头部截面直径 (mm) ；F p 火孔总面积 (mm 2 ) 。2.3.7 计算火孔阻力系数（2-2p1p11）式中 p 火孔阻力系数； p 火孔流量系数。青岛滨海学院 12 建环课程设计52.3.8 计算头部能量损失系数（2-12731 tKp12）式中 K1头部能量损失系数，无量纲； p火孔阻力系数；t 混合气体在火孔出口的温度。2.4 引射器计算2.4.1 计
6、算引射器系数（2-13）sVu0式中 u 引射系数，无量纲； 一次空气系数，无量纲；s 燃气的相对密度，无纲量。2.4.2 计算引射器形式本设计采用 型引射器，可使引射器的尺寸最小，其能量损失系数 K=3。2.4.3 计算燃气流量（2-14）lgHQL360式中 Lg燃气的流量(Nm 3 /h)；Q设计热负荷 (Kw)；Hl混合气体的低热值(kJ / Nm3 )。青岛滨海学院 12 建环课程设计62.4.4 计算喷嘴直径（2-15）4035.HsLdg式中 d 喷嘴直径(mm) ；Lg燃气的流量 (Nm3 /h)；s 燃气的相对密度，无纲量。H 燃气的额定工作压力(Pa )。2.4.5 计算喷
7、嘴截面积（2-16）24dFj式中 Fj喷嘴截面积 (mm2 )d 喷嘴直径 (mm)；2.4.6 计算最佳燃烧器参数（2-1KFlop17）式中 Flop燃烧器参数，无量纲；K 引射器能量损失系数，无量纲；K1 头部能量损失系数，无量纲。2.4.7 计算 A 值（2-18）lopFsKA)1(式中 A 设定量，K 引射器能量损失系数，无量纲；青岛滨海学院 12 建环课程设计7u 引射系数，无量纲；s 燃气的相对密度，无纲量；Fp火孔总面积 (mm2 )；Flop燃烧器参数，无量纲。2.4.8 计算 X 值（2-AX2119）式中 X设定量；A设定量。2.4.9 计算引射器喉部面积（2-20）
8、plotFX式中 Ft引射器喉部面积(mm 2 )；X设定量；Flop燃烧器参数，无量纲；Fp火孔总面积 (mm2 )。2.4.10 计算引射器喉部直径（2-21）ttFd4式中 d 引射器喉部直径(mm) ；Ft引射器喉部面积(mm 2 )； 圆周率，取 3.1415 。2.4.11 引射器其他尺寸计算方式如图青岛滨海学院 12 建环课程设计82.5 火焰高度计算2.5.1 火焰内锥高度（2-31086.0picqKfh22）式中 hic火焰内锥高度(mm)；K 与燃气性质及一次空气系数有关的系数；fp单个火孔的面积(mm 2 )；qp火孔热强度 (Kw /mm2 )，已知2.5.2 火焰外
9、锥高度（2-23）31086.0poutdqfnh式中 hout火焰外锥高度(mm)；n 火孔排数；n1表示燃气性质对外锥高度影响的系数；fp单个火孔的面积(mm 2 )；qp火孔热强度 (Kw /mm2 )，已知。dp单个火孔的直径，已知。2.6 火孔排列2.6.1 确定火孔个数根据计算出的火孔总个数，确定每排火孔的个数，合理分配布置。2.6.2 火孔分布直径的计算青岛滨海学院 12 建环课程设计9（2-iinD5.724）式中 Di第 i 排火孔的分布直径（ mm） ；ni 第 i 排火孔的个数； 圆周率，本设计取 3.14。3 设计方案计算3.1 已知计算参数已知燃烧器的热负荷为 Q=4
10、Kw，气源为天然气H1=31460KJ/m3， =0.586kg/m3。一次空气系数 =0.6，过剩空气系数g=1.8 ，二次空气流速取 0.5m/s，火孔出口温度为 100，火孔内平均温度为330K，火孔出口温度为 373K，火孔热强度 qp=8W/mm2。3.2 详细计算步骤3.2.1 头部计算（1）计算火孔总面积 Fp 取火孔热强度 qp=8W/mm2则火孔的总面积 = mm2=500mm2pQ310.84（2）确定火孔尺寸及数目 n，选择圆火孔直径 dp=3.0mm，所以火孔数目= =71 个，采用凸缘铸铁头部，孔深为 2 倍的火孔直2 4pdFn231.50径为 6.0mm。火孔间距
11、离为直径的 2 倍为 6mm。（3）火孔排列，火孔布置两排，内圈占 30%，外圈占 70%。（4）燃烧器头部截面积，进入头部的气流分为两路，每一路流通截面积所涉及的火孔面积为总面积的 1/2。根据 Fh = 2 F p，燃烧器头部流通截面积至少青岛滨海学院 12 建环课程设计10为其后火孔总面积的 2 倍，所以头部截面积为mm2=500mm250phF（5）计算理论空气量0.5 H 2 + 0.5CO + ( m +4/n )Cm H n + 1.5H 2 S O2 =8.81m3/m310V（6）二次空气面积按 计算内排孔所需二次空气口面61“0vVFa积。内排孔的热负荷约为总热负荷的 30
12、%，为 430%=1.2Kw，过剩空气系数取 1.8，二次空气流速为 0.5m/s，则内排孔所需二次空气口面积= =807mm261“0)(HvVFa 610342.5.081)8(（7）计算头部能量损失系数 K1 选取火孔流量系数 p=0.8，火孔阻力系数=0.56，混合气体在火孔出口的温度 Tp=373K。2p1p 23.12837056.1)8(1 ppTK3.2.2 引射器计算（1）一次空气系数 ，按 式计算引射器系数， =9.026.0sVu0sVu0（2）选取引射器形式，本设计采用 型引射器，可使引射器的尺寸最小，其能量损失系数 K=3。（3）计算喷嘴直径燃气流量为 hmHqgv
13、31, 458.03660= 1.65mm4,0.gvjpd4270.58相应喷嘴截面积： 2.14mm22jjdF青岛滨海学院 12 建环课程设计11（4）计算最佳燃烧器参数=1KFlop16.23（5）计算 A 值 697.016.50142)5829)(.)( lopjFsA1，说明燃气压力有富余，计算工况为非最佳工况（6）计算 X 值=A241.0697.012（7）计算引射器喉部面积=0.411.16500=237.8mm2plotFX= mmttd4178.231取喉部直径 dt=17mm（8）引射器其他尺寸图如图 3-13.2.3 火焰高度计算及加热对象的设置高度（1）火焰内锥高度 =0.6，可查得天然气 K=0.15，按式（2-22）计算=0.860.157.078103=7.30mm31086.0picqKfh青岛滨海学院 12 建环课程设计12（2）火焰外锥高度 取火孔 6mm，查得 s=1.04，火孔排数 n=2，按式（2-23 ）计算=0.862131086.0poutdqfnh m2.56103807.3（3）加热对象的设置高度 设内圈火孔和外圈火孔轴线与燃烧器平面夹角为60，为了不影响火焰燃烧，火孔出口与加热对象的垂直高度 h 应为h=56.2mmsin60=48.7mm
