1、1燃气喷嘴孔径偏差的计算及控制吴成年关键词： 喷嘴孔径 偏差计算摘要本文通过对燃气喷嘴孔径偏差计算公式的推导及相应的计算，建立了燃气喷嘴孔径偏差实用计算公式；同时还指出，运用燃气喷嘴孔径偏差实用计算公式设计燃气喷嘴时，热流量偏差、燃气低热值华白数偏差所能达到的控制范围。一、前言在燃气具的设计中，为了使所设计的燃气具在燃气使用范围上有较大的通用性、适应性，通常将多种低热值华白数（下面本文中所称的华白数均指此）相近的燃气合并为一种，作为设计气使用，这在天然气、人工煤气燃气具的设计中被广泛运用。这样处理，采用相同孔径的燃气喷嘴，就可适应华白数偏差相近的不同燃气，从而扩大了热气具对燃气的适用范围。通过
2、确定设计燃气的华白数偏差，从而确定燃气具所适应的燃气范围。目前，设计人员多是凭经验确定燃气华白数偏差值，并无一个统一的设计标准可遵循。热流量是衡量燃气具性能的一项重要指标。燃气具热流量的大小，不仅受燃气喷嘴孔径尺寸、燃气华白数、燃气压力的影响，而且还受燃气具热流量检测误差的影响。燃气喷嘴孔径尺寸（包括孔径偏差）是决定燃气具热流量的关键。虽然燃气喷嘴孔径的设计有计算公式可依，可是，在天然气、人工煤气喷嘴的设计上要使所设计的燃气喷嘴具有较好的通用性、适应性，却需要靠经验来确定燃气华白数的偏差，这对于经验较少的设计人员来说，存在一定的困难。而且，由经验确定的燃气华白数偏差是否能满足热流量的设计值，往
3、往还需要通过实验进行验证。设计中如何确定燃气华白数偏差范围，使燃气喷嘴孔径能满足燃气具热流量的设计要求？如何确定喷嘴孔径的偏差，使之不仅具有较好的工艺性、经济性，同时又满足燃气具热流量的设计要求呢？本文将推导并建立燃气喷嘴孔径偏差计算公式，通过计算，给出燃气喷嘴孔径偏差实用计算公式；同时给出设计燃气华白数偏差的控制范围，以及热流量设计值偏差的控制范围。本文所推导的公式及所作的相关控制，经作者多年实践证明，对燃气喷嘴的设计是有益的。2二、燃气喷嘴孔径偏差计算公式的推导燃气具的热流量能否满足设计要求，是靠控制燃气喷嘴的孔径及孔径偏差来达到的。影响热流量大小的因素，不仅包括喷嘴孔径及孔径偏差，还包括
4、燃气华白数偏差以及测试误差。为保证燃气喷嘴孔径及孔径偏差能有效地控制燃气具热流量，使之符合设计要求，在计算燃气喷嘴孔径偏差时，必须考虑热流量偏差、华白数偏差、测试误差对喷嘴孔径偏差的影响。下面，将根据热流量计算公式，通过分析几种影响热流量的因素，推导出燃气喷嘴孔径偏差计算公式。热流量计算公式如下：（）LL HspdHQ2035.式中： Q燃气具热流量， ；3/mMJL燃气流量， ；h/3燃气低热值， ；LH3/mJ燃气喷嘴孔径，；燃气压力， ；燃气相对密度。影响热流量偏差的因素如下：（1） 燃气喷嘴孔径偏差对热流量偏差的影响设：燃气喷嘴孔径的设计值为 ds，偏差值为 d，设计燃气低热值为 HL
5、S；燃气具的设计热流量为QS，实际热流量为 QD；S为设计燃气的相对密度。从（1）式可得：（2）LSdsS HSpdQ2035.（3）LSdsDp2)(035. 热流量偏差为 ：SQ（4）1)(2SSDS d（2） 华白数偏差对热流量偏差的影响3设：实际燃气的低热值为 HLO，相对密度为 S0，所对应的实际热流量为 Q0。因 （5）0020035. LSpHdQLSdsS Spd2035.所以，热流量偏差 ：SQ0（6） dLSLdLSdLSLSs HHQ)(00 式中： dLSLLS0)(（3） 测试误差对热流量偏差的影响设：燃气流量的设计值为 LS，实际测试值为 LT，测试热流量值为 QT
6、。因 （7）SSHQ（8）LST所以，热流量偏差 ：STQ（9）SSTSTs LL式中： STLL（4） 上述三种因素共同对热流量偏差的影响（10）STSSDS QQ0（5） 燃气喷嘴孔径偏差的通用计算公式将（4） 、 （6） 、 （9）式代入（10）式中得到：4（11）SdLSLsS HdQ)(1)(2从上式得到燃气喷嘴孔径偏差的通用计算公式：（12）sSdLSLS dHQd )1)( 式中： 0)(SdLSLSHQ热流量偏差；SQ低热值华白数偏差；dLSLH)(测试误差。SL三、燃气喷嘴孔径偏差实用计算公式从（12）式可以看出，虽选定不同的热流量偏差 、低热值华白数偏差 、测试误差SQdL
7、SLH)(值即可求得喷嘴孔径偏差，但在设计时仍不够方便。SL下面，将根据相关的规定，确定 、 的取值范围，并利用燃气喷嘴孔径偏差计算公式，确SQSL定相应的燃气喷嘴孔径偏差实用计算公式。国标 GB16410家用燃气灶具中规定：燃气灶额定热流量的精度应小于 ；国标%10GB/T16411家用燃气用具的通用试验方法 中规定：配制试验气的华白指数波动范围应小于 。25取热流量偏差 ，测试误差 ，华白数偏差 ，运)%10(SQ )%21(SL )%81()(dLSH用（12）式，得到燃气喷嘴孔径偏差 的计算结果，见表 1。表 1、 燃气喷嘴孔径偏差计算表不同 值时的 SL不同 值时的 SLSQ（%）d
8、LSH)(（%）1% 2%SQ（%）dLSH)(（%）1% 2%3 1 0.005 ds 0 4 0.015 ds 0.01 ds1 0.01 ds 0.005 ds 5 0.01 ds 0.005 ds42 0.005 ds 086 0.005 ds 01 0.015 ds 0.01 ds 1 0.035ds 0.03 ds2 0.01 ds 0.005 ds 2 0.03ds 0.025 ds53 0.005 ds 0 3 0.025ds 0.02 ds1 0.02 ds 0.015 ds 4 0.02 ds 0.015 ds2 0.015 ds 0.01 ds 5 0.015 ds 0.
9、01 ds3 0.01 ds 0.005 ds 6 0.01 ds 0.005 ds64 0.005 ds 097 0.005 ds 01 0.025ds 0.02 ds 1 0.04ds 0.035 ds2 0.02 ds 0.015 ds 2 0.035ds 0.03 ds3 0.015 ds 0.01 ds 3 0.03ds 0.025 ds4 0.01 ds 0.005 ds 4 0.025ds 0.02 ds75 0.005 ds 0 5 0.02 ds 0.015 ds1 0.03ds 0.025 ds 6 0.015 ds 0.01 ds2 0.025ds 0.02 ds 7 0
10、.01 ds 0.005 ds83 0.02 ds 0.015 ds108 0.005 ds 0通过表 1 结果可以看出：6（1） 当热流量偏差 、测试误差 为定值时，随着燃气华白数偏差 的增大，燃气SQSL dLSLH)(喷嘴孔径偏差则减少，直至为零。它说明，为保证热流量偏差在规定的测试误差范围内能满足要求，将华白数相近的不同燃气合并为同一设计燃气时，其华白数的偏差必须控制在适当范围内；否则，会由于华白数偏差过大造成燃气喷嘴孔径偏差过小，使喷嘴加工的工艺性、经济性变差。（2） 当热流量偏差 、燃气华白数偏差 为定值时，随着测试误差增大，燃气喷嘴孔径SQdLSLH)(偏差减小。它表明，如果能将
11、测试误差控制在小的范围，燃气喷嘴孔径偏差则可以放宽；反之，则严。（3） 当燃气华白数偏差 、测试误差 为定值时，随着热流量偏差增大，燃气喷嘴孔径dLSLH)(SL偏差增大；反之，燃气喷嘴孔径偏差减少。它表明，如果燃气喷嘴孔径偏差较小，则热流量偏差较小；反之，则热流量偏差较大。通过表 1 还可以看出，不宜选择较小的热流量偏差值（ ）作为设计控制值，此时，燃气%5SQ喷嘴孔径偏差要求较小，难以实现；也不宜将所允许的热流量的上下限值（ ）作为设计)%109(SQ控制值，此时，虽然燃气喷嘴孔径偏差可以较宽，但是，却可能因为测试误差、华白数偏差超过预定控制值而造成热流量偏差超过规定。选择热流量偏差 ，燃
12、气华白数偏差 ，测试误差 作为计算%8SQ )%43()(dLSH %2SL燃气喷嘴孔径偏差的约束条件，从表 1 得到燃气喷嘴孔径偏差的实用计算公式如下：、天然气、人工煤气燃气喷嘴孔径偏差实用计算公式：0.01ds （13）、液化石油气燃气喷嘴孔径偏差实用计算公式：0.015ds （14）7四、结论1、计算燃气喷嘴孔径及孔径偏差时，燃气华白数的偏差应控制在下列范围：（1）天然气、人工煤气： %4)(dLSH（2）液化石油气：%3)(dLSH2、燃气喷嘴孔径偏差可用下列实用公式计算：（1）天然气、人工煤气： 0.01ds （2）液化石油气： 0.015ds 3、按上述方法设计的燃气喷嘴，在测试误差不大于2%的条件下，燃气具热流量设计值的偏差可以控制在8%以内。作者： 吴成年 （高级工程师）作者单位：深圳市火王燃器具公司通讯地址：深圳市新安崩山工业区 14 栋邮编： 518102电话： 0755-27957000 转 330213715005184E-mail: 2
