[发明专利]一种具有透氢稳燃功能的V形缝隙式半球形钝体微燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于气体催化燃烧的微尺度反应器，尤其涉及一种具有透氢稳燃功能的V形缝隙式半球形钝体微燃烧器。

背景技术

随着高新技术的发展，微型机电系统的应用得到越来越多科学工作者的重视。微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米级，自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速，被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军事具有重大影响的技术领域，将成为21世纪新的国民经济增长点和提高军事能力的重要技术途径。微机电系统的优点是：体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点。微机电系统的出现和发展是科学创新思维的结果，推动了微观尺度制造技术的演进与革命。微机电系统是当前交叉学科的重要研究领域，涉及电子工程、材料工程、机械工程、信息工程等多项科学技术工程，将是未来国民经济和军事科研领域的新增长点。微机电系统的发展迫切需要体积小、质量轻、能量和功率密度高的能源供给系统，而基于微尺度燃烧的微动力能源系统具有较高的能量密度，是满足微机电系统发展的重要技术手段。但现阶段，微尺度燃烧器由于尺寸较小导致散热严重、气体停留时间短、不易点燃、燃烧不稳定等缺点，从而导致反应不能充分发生，燃烧效率太低。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种与气源连接方便、易于加工、散热损失较小并且能够使微小流量气体快速高效发生催化燃烧反应的具有透氢稳燃功能的V形缝隙式半球形钝体微燃烧器。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种具有透氢稳燃功能的V形缝隙式半球形钝体微燃烧器，包括由外球体、内球体和钝体组成的密封腔体；沿外球体的中部圆周方向上设置至少一组进气通道，每组进气通道由燃气进气口、空气进气口和氢气进气口组成；所述外球体和内球体的底部设置一出气通道，该出气通道作为燃烧器的出气口；所述内球体由球缺和圆形多孔面板组成，球缺是由透氢材料制成；所述圆形多孔面板上设有多个圆孔，圆孔的直径从圆形多孔面板的四周向中间逐渐增大；所述钝体为空心半球体并设置在内球体内的上部，所述钝体的敞口端向下，钝体的顶部设置一V形缝隙，所述V形缝隙的宽度由内向外依次增大，V形缝隙与圆形多孔面板对应。

作为本发明的一种优选方案，沿外球体的中部圆周方向上设置两组进气通道，两组进气通道中的燃气进气口相对于外球体对称设置，两组进气通道中的空气进气口相对于外球体对称设置，两组进气通道中的氢气进气口相对于外球体对称设置。

作为本发明的另一种优选方案，所述燃气进气口、空气进气口和氢气进气口沿外球体的圆周切向方向布置。

作为本发明的又一种优选方案，所述球缺的内壁和钝体的外壁均涂覆有催化剂。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、用外球体和内球体之间的空隙组合成气流预混通道，可以避免燃烧室的高温壁面与环境直接接触，减小热量损失，同时内球体的高温壁面可以预热预混气体，提高预混气体初始温度，有效减小气体点火难度。

2、进气口沿外球体圆周切向方向布置，燃气、空气和氢气沿外球体的切向方向进入气流通道，可以形成旋转气流，增加预混效果，延长气体运动路径。

3、圆形多孔面板的孔径从四周向中间逐渐增大，可以减小燃烧室内气体分布的不均匀性。

4、内球体的内壁以及半球形钝体的外壁均涂覆催化剂，提高气体燃烧稳定性和燃烧效率。

    5、球缺采用透氢材料制成，可以使预混气体中的氢气均匀渗透进入燃烧室，氢气的添加可以有效降低点火难度，提高燃烧稳定性和燃烧效率。

6、V形缝隙式半球形钝体的存在增大了钝体的迎流面积，可以使气体在钝体后方形成高温回流区，通过已燃气体卷吸未燃气体形成持续点火，增加气体稳燃极限，提高燃烧稳定性和燃烧效率。

附图说明

图1为一种具有透氢稳燃功能的V形缝隙式半球形钝体微燃烧器的主视图；

图2为图1沿A—A方向的剖面视图；

图3为钝体的俯视图。

附图中： 1—外球体； 2—内球体； 3—球缺； 4—圆形多孔面板； 5—钝体； 61—燃气进气口； 62—空气进气口； 63—氢气进气口； 7—出气口； 8—V形缝隙。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。