家用紅外線燃氣灶設計和使用需注意的問題

在各行各業(yè)都爭相提出高效節(jié)能的今天，節(jié)能環(huán)保也是燃氣具行業(yè)發(fā)展的方向。以目前國內家用燃氣灶的燃燒方式為例，按一次空氣系數(shù)分為大氣式燃燒和全預混燃燒兩種，大氣式燃燒是指可燃氣體在燃燒前，燃氣和一部分空氣預先混合；全預混燃燒方式是指可燃氣體燃燒前燃氣和空氣完全預混，特點有熱效率高、燃燒完全、NOx化合物和CO排放低。

家用紅外線灶具采用的是全預混燃燒方式，其節(jié)能環(huán)保的特點也受到了廣大用戶的喜愛，從燃氣具產品市場銷售來看，家用紅外線燃氣灶占有一定的份額。

完全預混燃燒原理

完全預混燃燒原理為燃氣與空氣混合物在燃燒前就已經(jīng)在燃燒器內部實現(xiàn)了全部預混，空氣由從噴嘴噴出的燃氣被引射吸入，過?？諝庀禂?shù)α=1.03~1.06，并進行全部預混。燃氣-空氣的混合物在燃燒板的火道內進行燃燒，約50~60秒后，當板面溫度上升到800~900℃時向外輻射紅外線。紅外線的波長比可見光長，具有極強的穿透力；不易被大氣所吸收；紅外線燃氣灶與鍋的傳熱主要是以熱輻射為主，對流傳熱為輔。因此使用國標鍋測試熱效率時，比一般大氣式燃燒灶具熱效率高很多，節(jié)能效果明顯。

不同材料的紅外線發(fā)熱體的優(yōu)缺點

現(xiàn)家用紅外線燃氣灶燃燒器的紅外線發(fā)熱體分為陶瓷材料及金屬材料兩種，以下為兩種材質的優(yōu)缺點對比（見表一）：

表一

金屬板燃燒板的類型一種是采用數(shù)層或雙層的耐高溫金屬網(wǎng)。內網(wǎng)通常用絲徑為￠0.213~0.315mm的鐵鉻鋁絲編織而成，網(wǎng)目為35~40目/英寸。外網(wǎng)用絲徑為￠0.8~1.0mm的鐵鉻鋁絲編織而成，網(wǎng)目為8~10目/英寸。兩層網(wǎng)之間的距離為8~12mm，燃燒工作時可燃混合物在內網(wǎng)與外網(wǎng)之間進行燃燒。輻射效率為45%左右。另一種類型是采用單層、雙層或者多層金屬薄片制成與多孔紅外線陶瓷板相同功能的多孔紅外線金屬蜂窩體。無論哪種類型都要求金屬材料在高溫下可穩(wěn)定工作、熱膨脹系數(shù)相對低、耐氧化、紅外線放射率較高等，一般金屬燃燒板開孔率為80~85%，紅外線放射率較高（為60~65%），不會炸裂。

根據(jù)以上分析，紅外線產品設計開發(fā)過程中，燃燒器的紅外線發(fā)熱板的選用需根據(jù)實際情況綜合考慮。

紅外線燃氣灶隔熱技術的應用

紅外線燃氣灶由于其燃燒方式及傳熱方式的不同，其灶具表面及內部的溫升一般也比大氣式燃氣灶的溫升高。一般的電子元器件正常工作溫度不能超過65℃，因此為保證灶具各零部件的使用功能及壽命，灶具內部一般需要進行隔熱處理。筆者在紅外線開發(fā)過程中對紅外線灶具溫升問題做了大量的方案及實驗。選用不同材質的隔熱材料，及隔熱方法來降低溫升。經(jīng)反復分析試驗及驗證，最終得出有效方案：

1、將燃燒器紅外發(fā)熱體升高，將部件遠離發(fā)熱源。

2、采用多層隔熱結構，將灶具內部分割為高溫腔及低溫腔。并采用云母、及不銹鋼隔熱板進行多層隔熱。

3、增加相應的冷卻孔，形成自然對流降低灶具內部及面板的溫升。

4、增設排風扇降低溫升，這種方式一般較少使用。

紅外線燃氣灶使用過程應注意點：

1、燃氣壓力對紅外線灶具的影響：

當燃氣灶前的供氣壓力過大時，造成灶具熱負荷相對正常壓力時增加，燃燒后會產生大量的熱量在紅外線發(fā)熱體中，當溫度達到一定狀態(tài)下時，加快火焰燃燒的速度，當大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r會發(fā)生回火相象。

另若燃燒板為金屬材料，溫度高達一定程度時，可在燃燒器腔體內部直接將燃氣引燃，發(fā)生回火現(xiàn)象。這屬于紅外燃燒的特點，就是在高的燃氣供給壓力下更容易發(fā)生回火。與大氣式燃燒器測試回火的壓力剛好相反，大氣式是界限氣低壓力時容易發(fā)生回火，高壓時大氣式燃燒雖然溫度上升加快火焰燃燒的速度，但因壓力增大火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r也增大，不會發(fā)生由于爐頭或分火器溫度過高而引起回火的問題。所以建議用戶在使用紅外線燃氣灶時應配減壓閥使用，并在額定的壓力范圍下使用。避免由于供氣壓力過高引起灶具異常。

表二 灶具前的燃氣壓力范圍

在開發(fā)驗證紅外線燃燒器的燃燒可靠性方面，需在按表二規(guī)定的灶前壓力范圍內，紅外線燃燒器燃燒時不離焰、不回火、不熄火。

2、選用鍋的鍋底對紅外線灶具影響：

因紅外線灶具對鍋的加熱方式是以熱輻射傳熱為主，對流傳熱及熱傳導方式為輔。輻射傳熱特性：熱輻射的能量投射到物體表面上時，物體會對此能量產生三種不同的作用：吸收、反射和穿透。反射有兩種形式：漫反射和鏡反射。當表面的不平整尺寸大于投入輻射的波長時，形成漫反射。因此，為避免由于反射造成過多的熱損失，應優(yōu)先選用鍋底表面粗糙度略大的鍋，若使用亮面鍋底則對其輻射傳熱有鏡面反射作用，熱損失過多。造成燃氣灶的熱效率降低。其反射的熱量還可能引起燃燒器發(fā)生回火的現(xiàn)象。

在此建議用戶在使用紅外線燃氣灶時盡量不使用鍋底為鏡面光亮的鍋，應選用鍋底為深色的且鍋底表面粗糙度略大的鍋，用紅外線灶具時才能達到更好的效果。

在開發(fā)驗證紅外線燃燒器的燃燒可靠性方面，需增加高溫下的回火特性的測試，即使用0-1氣，坐下限新鋁鍋時，燃燒器不得有回火現(xiàn)象。

3、紅外線燃氣灶的發(fā)熱體都為多孔結構，且孔徑很小。不易清潔是紅外線燃氣灶的痛點。因此在烹飪過程中，特別是烹飪容易溢鍋的菜式時，如煲湯及煮粥，應盡量避免堵塞燃燒器。

4、現(xiàn)有的家用紅外燃氣灶大部分為下進風方式，因此在灶具安裝時需在櫥柜留出累計大于100平方厘米的面積。確保灶具在長時間使用時能夠有足夠的空氣進行流通交換，確保燃氣燃燒時所需的氧氣能充分的補充。且盡量避免在灶具的下方安裝電器產品，避免由于高溫造成不必要的損壞。

（責編 邱麥平）