[实用新型]利用火焰辐射预热助燃空气的预热体及具有其的热能设备

说明书

本实用新型公开了利用火焰辐射预热助燃空气的预热体，其特征在于：所述预热体具有吸收火焰辐射的一系列的受热传热面，每两个相邻的所述受热传热面之间为助燃空气通道，所述预热体将火焰辐射能转换所得的热能传递给流经且直接接触所述受热传热面的助燃空气；所述预热体的结构形式设置为所述预热体对于射向所述预热体的火焰辐射呈现黑体效应。所述预热体的具体形式包括螺旋卷片式、放射翅片式、多孔透气式、旋涡翅片式等。本实用新型还公开了具有利用火焰辐射预热助燃空气的预热体的热能设备。本实用新型预热体将用火焰加热物体基本方式中的向外界散发的火焰辐射能吸收转换为热能，然后利用这些热能预热助燃空气，从而避免火焰辐射热损失，提高热效率。

技术领域

本实用新型涉及燃烧设备及部件，更具体地涉及利用火焰辐射预热助燃空气的预热体及具有其的热能设备。

背景技术

在一百万年前的史前遗址中找到原始人类用火痕迹的案例在考古学研究中有所报道，例如考古勘探曾在史前原始人遗址的洞穴内发现厚达5厘米的灰烬堆，其周围有木炭屑。据推测原始人类是从雷电引起的森林大火取得火种，然后逐渐掌握了人工生火的方法。拥有火后才能烹饪食物，原始人才能吃到熟食，促进人体大脑的发育和生产生活体制的进化。熟食还显著扩大了食物的来源和种类。火提供的热量还帮助人们取暖越冬，拓展了在高纬度地区的活动范围。

在公元前数万年至数千年的陶器时代，人类曾大规模生产陶器作为生活用具，烧制陶器时火的使用是必需的。在公元前数千年至公元初年的青铜器时代及随后的铁器时代，人类用金属冶炼术来制作各种生产生活用具和冷兵器(如刀和剑)，冶炼金属时火的使用是不可或缺的。在始于公元十八世纪的工业革命中，大规模开采矿物燃料用于燃烧以及各种热能动力机械的实用新型起到了关键性的推动作用。

可以讲，学会生火、用火并不断拓展火的应用范围为原本茹毛饮血的原始人类与其它动物区别开来逐渐进化为拥有灿烂文明的近代人类的最重要因素之一。在人类漫长的进化和文明发展史的每一阶段中，火及其热能应用技术都起到了极其重要的作用。

进入二十一世纪，人类拥有相当发达的科技。但是，当前人们的日常生活和生产活动仍然离不开火的使用。每时每刻全世界有不计其数的发电厂和锅炉依靠使用大中型燃烧器燃烧煤炭或燃油提供热能；各种交通工具如机动车、船舶、飞机依靠燃油发动机提供动力。冶金、化工、电子、机械等工业部门普遍使用以燃气、燃油或燃煤为燃料的各种炉窑和工业炉。机械工业金属焊接和切割、玻璃制造业、食物和农副产品的干燥和加工、实验室化学反应和高温焙烧、医疗和生物器械灭菌消毒等高温加热操作常使用中小型燃烧器如火炉、火炬、本生灯、酒精灯、酒精喷打、煤油喷灯提供热能。在人们的日常生活中，每个人每天需用火若干次。例如，用燃气灶烹饪食物，用燃气热水器加热生活用水。还有众多烟民每人每天用火点燃数支至数十支香烟。所以说，现代人类的生活与古代人类的生活一样离不开火的使用。

图1表示人们用火加热物体的基本方式。燃烧器位于下方，拟加热的物体位于燃烧器火焰的上方。图1中的燃烧器可以是任何类型的产生火焰的器具(如打火机、酒精灯、酒精喷打、煤油喷打、本生灯、火炉、火炬、灶具、工业燃气或燃油燃烧器等等)，拟加热的物体可以是任何种类的物体(如香烟、试管、烧杯、烧瓶、坩埚、平底锅、圆底锅、物料、食物、产品、零件、工件、器械、换热器排管或盘管等等)。

图1所示火焰旁边的虚线箭头表示火焰向周围发出热辐射。例如：当我们打着打火机火焰，然后从左、右、前、后、上、下各个方向观察火焰时，我们从各个方向都可以看到火焰发光。事实上，火焰是在整个火焰体积内向空间的所有方向同时发出热辐射。就是说，火焰及热烟气的辐射为体积辐射。显而易见的是，由于图1中拟加热的物体位于火焰的上方，仅有小部分的火焰辐射是射向拟加热的物体，其余大部分的火焰辐射是射向周围空间而没有被有效利用(称为“火焰辐射热损失”)。举例来说，在实验室用酒精灯火焰加热一个置于酒精灯上方的烧瓶时，仅有大约30％的火焰辐射到达烧瓶，其余70％的火焰辐射向周围散发而被浪费掉了。