[实用新型]一种内置平行隔板的多通道微型燃烧器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微型动力机电系统和工程热物理领域的用于微型热光电系统的微型燃烧器，尤其是涉及一种内置平行隔板的多通道微型燃烧器。

背景技术

随着微型机电系统（Micro Electro-Mechanical System，简称MEMS）研发水平的不断进步以及应用领域的持续拓展，如何对其动力供给部分进行合理开发，也逐渐被引起广泛的重视。近年来，一些基于燃烧的微型动力装置由于工作时间长、能量密度高等优点，有望很好地解决这一问题，因而成为了各国科研竞争的焦点之一。

微型热光电系统（Micro-thermophotovoltaic，简称MTPV System）便是其中的一种典型的微型动力供给装置，它结构相对简单、没有运动部件、制造装配也容易，故优势相对其他装置也较为明显。该装置主要由微型燃烧器和光电池两大部件构成，工作时碳氢燃料在微型燃烧器内通过燃烧过程释放出化学能，同时对燃烧器的壁面进行加热；高温状态的燃烧器外壁充当了辐射壁面，它释放出的部分短波辐射能撞击低频带隙光电池表面后，最终将产生电能。目前，该微型热光电系统的能量转换效率还不够高，离实际应用尚有一段差距，除光电转换技术有待进一步提高外，这很大程度上还是受微尺度燃烧过程中燃料驻留时间短、大面容比造成热损失过大以及燃料选择面窄等一系列特点制约的。因此，作为微型热光电系统最为重要的部件之一，微型燃烧器设计的好坏不仅会对内部燃烧过程的稳定性造成影响，而且其外壁面的温度分布状况还会直接影响到系统的输出性能。

微型热光电系统燃烧器通常采用圆柱型和平板型两种整体结构，即将燃烧器内部设计成圆管通道或者矩形通道的型式，其中平板型燃烧器由于容易实现多个子装置的模块化叠装，从而也越来越受到开发者的青睐。例如专利申请号为200910031281.6（名称为“一种带有预热通道的微平行板燃烧器”）、201110132029.1（名称为“一种基于碳氢燃料的双喷口平板式微燃烧室”）以及201310014796.1（名称为“一种多孔介质回热型微尺度燃烧器”）公开的燃烧器均采用了平板结构。虽然，这些专利中的技术方案，能够起到提高混合气体的燃烧效率、延长气流驻留时间的作用，从而对微尺度燃烧过程能起到一定的强化作用。

但是，装置中燃烧过程的根本目的是为了保证辐射壁面能达到一个较好的工作状态，因此这种兼顾燃烧和辐射的双层身份，使得该部件在开发过程中，不仅要考虑到高效稳定燃烧过程的如何实现，而且对于如何强化高温气体和壁面之间的换热过程，如何保证更多的燃料化学能被辐射壁面吸收，也应当引起足够重视。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种结构相对简单、可实现高效稳定燃烧的内置平行隔板的多通道微型燃烧器。

为实现上述目的，本实用新型内置平行隔板的多通道微型燃烧器采用的技术方案是：

一种内置平行隔板的多通道微型燃烧器，包括矩形框截面的燃烧器外壁，燃烧器外壁由上壁、下壁和两个侧壁组成，上壁、下壁和两个侧壁构成一个矩形通道，矩形通道的两端分别为进气口和出气口，在下壁上沿着进气口和出气口的方向设置有若干平行的隔板，下壁靠近进气口端保留一块平坦区域为燃烧区，隔板与隔板之间，隔板与侧壁之间构成传热通道。工作时，燃料和氧化剂经充分预混后，由进气口端通入燃烧器内部，在没有设置隔板的燃烧区内实现稳定燃烧，生成的燃烧产物则被分配至各个传热通道内，最后经燃烧器另一端的出气口排出。

隔板与隔板之间，隔板与侧壁之间的距离相等。

燃烧器外壁和隔板为316不锈钢材料。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

同无隔板的直通道燃烧器相比，隔板形成的各个微型通道具有更小的当量直径，加之流通截面变小造成的通道内平均流速的适当增加，均可起到提高通道内对流换热系数的作用，从而使得更多高温尾气的热量能被燃烧器内壁和挡板所吸收；各个隔板的前端，实际上还充当了“钝体”的角色，混合气碰到它们后，流动轨迹必然会受到影响，大部分气体将经混合和分配后进入各个通道，而部分气体甚至将被挡回燃烧区，这无疑增加了混合气体在燃烧器内的驻留时间，从而可使得微尺度燃烧过程的完全程度和燃烧器的工作效率得到一定程度的提高。在这两方面的综合作用下，一方面更多的燃料化学能得以释放出来，而另一方面壁面对其吸收的能力也得到了提高，这必将带来燃烧器外壁面辐射能量“质”和“量”飞跃，从而对微型热光电系统后续电能的输出产生积极的影响作用。

附图说明