燃气课件-第十一章

1、山西大学工程学院 太原电力高等专科学校燃燃 气气 主讲主讲：李东雄李东雄 2008.8动力工程系系动力工程系系山西大学工程学院 太原电力高等专科学校第一节第一节 燃气炊事用具及其他燃具燃气炊事用具及其他燃具 第二节第二节 燃气热水器燃气热水器 第三节第三节 燃气空调机、制冷机燃气空调机、制冷机 第四节第四节 民用燃气工艺设计民用燃气工艺设计 民用燃气用具包括用于制备食品民用燃气用具包括用于制备食品,热水和采暖空调的燃气用具。热水和采暖空调的燃气用具。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校1. 家用双眼灶家用双眼灶 1进气管；进气管；2开关钮；开关钮；3燃烧器；燃烧器；4火焰调节器；火焰调节器；

2、5盛液盘；盛液盘；6灶面；灶面；7锅支架；锅支架；8灶框灶框山西大学工程学院 太原电力高等专科学校2. 家用燃气烤箱家用燃气烤箱 图图 直火式燃气烤箱直火式燃气烤箱 1进气管；进气管；2恒温器；恒温器；3燃气管；燃气管；4主燃烧器；主燃烧器；5主燃烧器喷嘴；主燃烧器喷嘴；6燃气阀门；燃气阀门；7点火电极；点火电极；8点火辅助装置；点火辅助装置；9压电陶瓷；压电陶瓷； 10燃具阀钮；燃具阀钮；11空气调节器；空气调节器；12烤箱内箱；烤箱内箱；13托盘；托盘；16绝热材料；绝热材料；17排烟口；排烟口；18温度指示器；温度指示器；19拉手；拉手；20烤箱玻璃；烤箱玻璃；21门；门；22烤箱腿烤箱

3、腿山西大学工程学院 太原电力高等专科学校一、直流式热水器一、直流式热水器(快速热水器快速热水器) 1. 定义：指冷水在流经筒体的瞬间被加热至所需的出水定义：指冷水在流经筒体的瞬间被加热至所需的出水温度的水加热器。能快速、连续供应热水，热效率高。温度的水加热器。能快速、连续供应热水，热效率高。 2. 筒体结构筒体结构山西大学工程学院 太原电力高等专科学校A. 水套式水套式: 用铜板制成双层筒，筒间隙流水，称为水套，水从下用铜板制成双层筒，筒间隙流水，称为水套，水从下向上流，筒内为燃烧和放热室。向上流，筒内为燃烧和放热室。 在燃烧室内壁自上而下分在燃烧室内壁自上而下分23段，布置向心翼片。下段，布

4、置向心翼片。下段翼片厚且间距较大。段翼片厚且间距较大。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校B. 水管式水管式: 用铜管自下而上盘绕在用铜管自下而上盘绕在铜板制成的筒体外侧，然后铜板制成的筒体外侧，然后与设在筒顶部的带翼片的铜与设在筒顶部的带翼片的铜管相接，冷水从下部进入，管相接，冷水从下部进入，热水从翼片换热器流出。热水从翼片换热器流出。 其换热主要依靠翼片，其换热主要依靠翼片，占总换热量的占总换热量的85%，盘管仅，盘管仅占占15%。据经验数据，对水。据经验数据，对水管式快速热水器热负荷每增管式快速热水器热负荷每增加加10KW，换热面积增加，换热面积增加0.340.52m2，其中翼片面，其

5、中翼片面 积占积占70%左右。左右。 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校C. 后沸现象后沸现象: 对水管式快速热水器，如果为提高热效率而进一步加大对水管式快速热水器，如果为提高热效率而进一步加大翼片面积，则翼片面积，则当停供热水时，翼片的余热会导致管内发生沸当停供热水时，翼片的余热会导致管内发生沸腾，这种现象称为后沸现象。腾，这种现象称为后沸现象。它对后制式热水器不利。它对后制式热水器不利。D. 翼片翼片 厚厚0.40.6mm，片间距，片间距35mm，翼片与燃烧器之间间，翼片与燃烧器之间间距不能太小，否则温度较高的烟气将与之接触，热水器运行距不能太小，否则温度较高的烟气将与之接触，热水器运

6、行中由于热负荷及水压变化时，可导致管内产生蒸汽使水管与中由于热负荷及水压变化时，可导致管内产生蒸汽使水管与翼片过热而缩短热水器寿命。翼片过热而缩短热水器寿命。E. 铜管铜管: 带翼片铜管直径比盘管直径略大，带翼片铜管直径比盘管直径略大，816mm。铜管弯曲。铜管弯曲部位不宜过多，否则流动阻力增加会影响自动燃气阀的动作部位不宜过多，否则流动阻力增加会影响自动燃气阀的动作,使热水器不能正常工作。使热水器不能正常工作。 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校3. A. 压力式压力式: 工作原理：在气工作原理：在气-水连锁阀的水连锁阀的水膜水膜阀阀里，将水腔与供水管相连，在水里，将水腔与供水管相连，在

7、水管内设一管内设一节流孔节流孔。在供热水时薄膜。在供热水时薄膜受压向左受压向左位移克服弹簧作用力而将位移克服弹簧作用力而将燃气阀盘顶开，燃气进入主燃烧器燃气阀盘顶开，燃气进入主燃烧器燃烧；当停供热水时，水腔压力消燃烧；当停供热水时，水腔压力消失，在燃气阀的弹簧力作用下将燃失，在燃气阀的弹簧力作用下将燃气阀关闭。因为此种控制形式的气阀关闭。因为此种控制形式的进进水阀必须在供水侧的水膜阀之前水阀必须在供水侧的水膜阀之前，亦称为亦称为前制式前制式。它适用于小型快速。它适用于小型快速热水器。热水器。压力式热水压力式热水器工作原理图器工作原理图1节流孔；节流孔；2水腔；水腔；3薄膜；薄膜；4阀杆；阀杆；

8、5燃气阀；燃气阀；6弹簧；弹簧； 7燃烧燃烧器；器；8点火小火点火小火山西大学工程学院 太原电力高等专科学校B. 压差式压差式: 工作原理：工作原理： 在供水管中设一在供水管中设一节流孔节流孔将气将气-水连锁阀的水连锁阀的水膜阀水膜阀内两内两个腔分别接到节流孔前后位个腔分别接到节流孔前后位置上。当冷水流过节流孔时置上。当冷水流过节流孔时,薄膜两侧产生压差致使薄膜薄膜两侧产生压差致使薄膜向左位移克服燃气阀的弹簧向左位移克服燃气阀的弹簧力顶开燃气阀盘，燃气进入力顶开燃气阀盘，燃气进入主燃烧器燃烧；水流停止时主燃烧器燃烧；水流停止时节流孔前后压差消失节流孔前后压差消失,在弹簧在弹簧力作用下关闭燃气阀

9、。力作用下关闭燃气阀。 此种控制形式，水阀既此种控制形式，水阀既可设在热水出口侧，也可设可设在热水出口侧，也可设在冷水出口侧。在冷水出口侧。因为水阀可因为水阀可设在热水出口侧，故此种控设在热水出口侧，故此种控制形式亦称为后制式。制形式亦称为后制式。后制后制式热水器可设置供水管道式热水器可设置供水管道,热热水出口可设在远离热水器的水出口可设在远离热水器的地方地方,同时可多点供应热水。同时可多点供应热水。 压差式热水器工作原理图压差式热水器工作原理图1节流孔；节流孔；2水腔水腔(低压侧低压侧)；3水腔水腔(高压侧高压侧)；4薄膜；薄膜；5阀杆；阀杆；6燃气阀；燃气阀；7弹簧；弹簧；山西大学工程学院

10、 太原电力高等专科学校 工作程序工作程序：手按总开关：手按总开关17并逆时并逆时针方向旋转，此时已顶开安全阀针方向旋转，此时已顶开安全阀14，燃气进入点火阀，燃气进入点火阀15，随着总，随着总开关旋转顺序顶开点火阀的阀盘开关旋转顺序顶开点火阀的阀盘和拨动压电点火器和拨动压电点火器20，点燃了点，点燃了点火燃烧器火燃烧器27，点火燃烧器之火焰，点火燃烧器之火焰加热了热电偶加热了热电偶28的热端而产生热的热端而产生热电势，使电磁阀电势，使电磁阀18内的电磁铁产内的电磁铁产生的吸力足以克服弹簧力将衔铁生的吸力足以克服弹簧力将衔铁紧紧地吸在磁铁上，完成点火过紧紧地吸在磁铁上，完成点火过程。此时主燃气阀

11、程。此时主燃气阀16已开启，当已开启，当供水时水流经文丘里管供水时水流经文丘里管5，使水，使水膜阀膜片膜阀膜片8的上腔压力低于下腔的上腔压力低于下腔压力，膜片上升推动阀芯压力，膜片上升推动阀芯23，燃，燃气进入主燃烧器燃烧，烟气经过气进入主燃烧器燃烧，烟气经过换热器换热器10、安全排气罩、安全排气罩31，最后，最后从排烟管从排烟管32排出。冷水流经换热排出。冷水流经换热器被加热后供出。当热水器运行器被加热后供出。当热水器运行中意外熄火时，热电偶中意外熄火时，热电偶28产生的产生的热电势消失，电磁阀热电势消失，电磁阀18的衔铁在的衔铁在弹簧力作用下切断燃气通路。当弹簧力作用下切断燃气通路。当热水

12、气上部过热时，温度敏感元热水气上部过热时，温度敏感元件件29发出感应通过变换器发出感应通过变换器30产生产生负电势抵消了熄火安全热电偶产负电势抵消了熄火安全热电偶产生的热电势，在弹簧力作用下关生的热电势，在弹簧力作用下关闭燃气安全阀闭燃气安全阀14切断燃气通路。切断燃气通路。压差式燃气快速热水器工作原理图压差式燃气快速热水器工作原理图山西大学工程学院 太原电力高等专科学校特点特点: 增设了余热回收器增设了余热回收器6、中和器、中和器8，并采用机械引风措施。在余热并采用机械引风措施。在余热回收器下面设置了凝结水收集回收器下面设置了凝结水收集盘，其作用是将含酸的凝结水盘，其作用是将含酸的凝结水集中

13、起来导入中和器内，于此集中起来导入中和器内，于此将凝结水中和，然后排出。将凝结水中和，然后排出。 回收余热的高热效率快速热水器回收余热的高热效率快速热水器1给水阀；给水阀； 2侧壁蛇管；侧壁蛇管；3换热器；换热器； 4供水口；供水口；5燃气进入管；燃气进入管； 6余热回收器；余热回收器；7引风机；引风机； 8中和器中和器山西大学工程学院 太原电力高等专科学校二、容积式热水器二、容积式热水器 1. 特点：储水多，间歇将水加热到所需温度。特点：储水多，间歇将水加热到所需温度。2.3. 结构特点及工作原理（见下页）结构特点及工作原理（见下页）封闭式容积热水器（快速加热型）封闭式容积热水器（快速加热型

14、）山西大学工程学院 太原电力高等专科学校燃气系统：燃气引入管燃气系统：燃气引入管1、燃、燃气阀门装置气阀门装置2、电气点火装置、电气点火装置11、火焰检测装置（燃烧器安、火焰检测装置（燃烧器安全装置）全装置）10和主燃烧器和主燃烧器13等。等。水路系统：给水阀门水路系统：给水阀门16、减、减压逆止阀压逆止阀17、储水箱、储水箱15及及6、回流管回流管4、出水阀、出水阀9和排水阀和排水阀14等。等。热交换系统：燃烧室热交换系统：燃烧室3、热交、热交换器换器5。烟气排除系统包括烟。烟气排除系统包括烟管、安全排气罩管、安全排气罩18、排气筒、排气筒19。在储水箱在储水箱6内设有恒温器内设有恒温器7，

15、通过它和燃气阀门装置联合通过它和燃气阀门装置联合工作，根据水温变化情况来工作，根据水温变化情况来控制燃气供应量的多少。控制燃气供应量的多少。火焰检测装置起熄火保护作火焰检测装置起熄火保护作用。一旦主燃烧器中途熄火用。一旦主燃烧器中途熄火则立即关断燃气通路。则立即关断燃气通路。 封闭式容积热水器封闭式容积热水器 8出水口；出水口； 12支脚支脚山西大学工程学院 太原电力高等专科学校三、三、 平衡式热水器平衡式热水器 特点特点: 封闭体系，燃气燃烧所需空气依靠炉内烟气浮力从室外封闭体系，燃气燃烧所需空气依靠炉内烟气浮力从室外吸入炉内，烟气排放到室外大气中。炉内压力状况不受室外风吸入炉内，烟气排放到

16、室外大气中。炉内压力状况不受室外风力影响。故被称为平衡式。力影响。故被称为平衡式。 上图为平衡式容积热水器示意图。伸出屋外的平衡头部上图为平衡式容积热水器示意图。伸出屋外的平衡头部,其其上半部分排除烟气而下半部分进入空气。空气再进入炉内参与上半部分排除烟气而下半部分进入空气。空气再进入炉内参与燃烧燃烧,烟气从平衡头部排出。烟气从平衡头部排出。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校一、正向循环一、正向循环 曲线所围面积为曲线所围面积为净热量净热量即可转化为机械能的热量。即可转化为机械能的热量。 为使工质完成一个循环后能对外作出净功，为使工质完成一个循环后能对外作出净功，膨胀线膨胀线必须高于压缩线

17、必须高于压缩线，即膨胀功压缩功。为此，工质，即膨胀功压缩功。为此，工质在膨胀开始前或在膨胀过程中与高温热源接触，从在膨胀开始前或在膨胀过程中与高温热源接触，从中中吸入热量吸入热量，而在压缩开始前或在压缩过程中工质，而在压缩开始前或在压缩过程中工质与低温热源接触，并向冷源与低温热源接触，并向冷源放出热量放出热量，这样才能使，这样才能使工质在膨胀过程中任一状态都比压缩过程同容积工质在膨胀过程中任一状态都比压缩过程同容积 的相应状态温度高。的相应状态温度高。 由图可见，由图可见，v2=v4，P2P4，根据多变过程：，根据多变过程： ，则，则T2T4 所以，所以，热力设备中工质在膨胀前加热，压缩前放热

18、力设备中工质在膨胀前加热，压缩前放热，才能完成循环作功任务。热，才能完成循环作功任务。 RTPVk山西大学工程学院 太原电力高等专科学校二、逆向循环：二、逆向循环： 与正向循环相反：即从低温取出热量，排向高温与正向循环相反：即从低温取出热量，排向高温 逆循环净热量也等于净功量逆循环净热量也等于净功量 （q1向高温热源放出的热量；向高温热源放出的热量；q2从低温取出的热量）从低温取出的热量） 输入机械能输入机械能转化为热能转化为热能，与工质吸入的热量一起排出。，与工质吸入的热量一起排出。 所以，工质所以，工质外排热量一定大于其吸入的热量外排热量一定大于其吸入的热量，反映在，反映在P-V图和图和T

19、-S图上为放热线高于吸热线。图上为放热线高于吸热线。 故在吸热前先进行故在吸热前先进行膨胀降温膨胀降温，使，使工质温度低于冷源工质温度低于冷源而吸热，而吸热，而在而在放热前先进行压缩放热前先进行压缩，使，使工质温度升高到能向高温热源放热工质温度升高到能向高温热源放热。 结论：结论：热能和机械能的转化总是和工质的膨胀和压缩联系在热能和机械能的转化总是和工质的膨胀和压缩联系在一起。而且膨胀总是和吸热相连，压缩和放热相连。一起。而且膨胀总是和吸热相连，压缩和放热相连。net21wqq山西大学工程学院 太原电力高等专科学校三、空调机（含制冷、热泵）三、空调机（含制冷、热泵） 种类：种类： 1、压缩空气

20、式、压缩空气式 2、回热压缩空气式、回热压缩空气式 3、压缩蒸气式、压缩蒸气式 4、吸收式空调机、吸收式空调机 5、热泵、热泵 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校1、压缩空气式、压缩空气式 采用采用活塞式活塞式压缩机和膨胀机压缩机和膨胀机 空气的定温加热和定温放热不易实现，故按空气的定温加热和定温放热不易实现，故按布雷顿布雷顿逆循环逆循环进行即定压加热，定压放热。进行即定压加热，定压放热。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校2、回热压缩空气式、回热压缩空气式 压缩机和膨胀机采用压缩机和膨胀机采用轴流式轴流式，增加回热装置增加回热装置（？）。（？）。 膨胀机的目的是实现压降，如果能在放热端

21、和膨胀机之间膨胀机的目的是实现压降，如果能在放热端和膨胀机之间进行一次放热，则膨胀机功耗会降低。进行一次放热，则膨胀机功耗会降低。 同时，从冷源出来的工质温度低，从同时，从冷源出来的工质温度低，从Te压缩到压缩到To以上才能以上才能完成循环，故压缩机的完成循环，故压缩机的增压比增压比会很高，功耗大，不经济。会很高，功耗大，不经济。增加回热装置后，冷却器出增加回热装置后，冷却器出来的工质在回热器中可继续放来的工质在回热器中可继续放热到热到T5，而从冷源出来的工质，而从冷源出来的工质温度由温度由Te升高到升高到To，这样在压，这样在压缩机内工质温度很容易从缩机内工质温度很容易从To升升高到高到To

22、以上，增压比减少，节以上，增压比减少，节约功耗。约功耗。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校3、压缩蒸气式、压缩蒸气式 以低沸点物质（其沸腾温度在大气压下以低沸点物质（其沸腾温度在大气压下0）如氨）如氨NH3、氟、氟里昂、一氯甲烷里昂、一氯甲烷CH3CL、乙烷、乙烷C2H6等为制冷剂。利用其湿蒸等为制冷剂。利用其湿蒸汽作工质在低温下吸收汽化潜热来制冷。汽作工质在低温下吸收汽化潜热来制冷。 容易实现定温过程。容易实现定温过程。 工作过程分析：工作过程分析：1 为理想的卡诺循环，但从为理想的卡诺循环，但从711（即蒸汽在冷源中吸热）过程中（即蒸汽在冷源中吸热）过程中1 1为为汽汽液混合物液混合物

23、，湿度大。由于液体的不可压缩性，此时引入，湿度大。由于液体的不可压缩性，此时引入压缩机将造成压缩机将造成液滴对压缩机缸头液滴对压缩机缸头或叶片的撞击或叶片的撞击，导致损伤压缩机，而且如从，导致损伤压缩机，而且如从1 1压缩到压缩到3，由于，由于各状态点温度都低于各状态点温度都低于To，湿蒸汽将从湿蒸汽将从压缩机壁及叶片吸热，为受热压缩，导致压缩机功耗增加压缩机壁及叶片吸热，为受热压缩，导致压缩机功耗增加，所以，采用让工，所以，采用让工质汽化至干饱和质汽化至干饱和蒸汽的措施，一方面可使蒸汽的措施，一方面可使工质从冷源吸取更多的热量，提高制冷量，另工质从冷源吸取更多的热量，提高制冷量，另一方面从一

24、方面从122功耗增加的也不多。功耗增加的也不多。13471山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 2从从12为压缩过程，由于进口工质为干饱和蒸汽，故压缩为压缩过程，由于进口工质为干饱和蒸汽，故压缩后工质变为过热蒸汽。后工质变为过热蒸汽。 3从从24为放热冷却过程，包括过热蒸汽和饱和蒸汽的冷却为放热冷却过程，包括过热蒸汽和饱和蒸汽的冷却两部分，冷却终点为饱和液。为提高制冷效果，可将工质进一两部分，冷却终点为饱和液。为提高制冷效果，可将工质进一步冷却为未饱和液。步冷却为未饱和液。 4按照理想卡诺循环，应用膨胀机完成按照理想卡诺循环，应用膨胀机完成47过程，但过程，但由于进由于进口工质为液体，而出口

25、为汽液混合物，而且干度很小口工质为液体，而出口为汽液混合物，而且干度很小，故能得，故能得到的膨胀也很小，同时加上到的膨胀也很小，同时加上1中所述原因，故中所述原因，故采用节流阀采用节流阀取代膨胀机取代膨胀机，使膨胀过程变为，使膨胀过程变为45。以上三种都是以以上三种都是以消耗机械能消耗机械能为特点，实现热量从低温传向高温，为特点，实现热量从低温传向高温，同时它们的传递的热量可以达到很大的值，即制冷量大。同时它们的传递的热量可以达到很大的值，即制冷量大。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校4、吸收式空调机、吸收式空调机 以以消耗热能消耗热能为特点，实现热量从低温传向高温，其传递的热为特点，实现热量从低温传向高温，其传递的热量较小，冷源调节温度范围为量较小，冷源调节温度范围为310。 以高沸点物质作溶剂（吸收剂），低沸点物质作溶质（制冷以高沸点物质作溶剂（吸收剂），低沸点物质作溶质（制冷剂），剂），溶质溶解度随温度变化而变化溶质溶解度随温度变化而变化。 制冷溶液有制冷溶液有 稀氨水溶液稀氨水溶液氨作制冷剂，水作吸收剂氨作制冷剂，水作吸收剂 溴化锂水溶液溴化锂水溶液水作制冷剂，溴化锂作吸收剂水作制冷剂，溴化锂作吸收剂 工作过程：工作过程： 1加热器；加热器； 2冷凝器；冷凝器；3蒸发器；蒸发器； 4吸收器；吸收器；