新型炉灶节能系统说明书.docVIP

新型炉灶节能系统设计 设计者：王立明，李晓玲，许桂林，黄丽娟，，周江毅 指导教师：何伟 （电子科技大学中山学院机电工程学院，中山市，528400） 【摘要】 本作品通过在燃气灶灶头外安装盆形受热管的方法来吸收灶头向四周散发的热能，从而降低热能损失，提高热效率。这种根据火焰方式环绕的盆形绕管两端分别有一进水口和出水口，进水口接自来水，出水口接热水箱，管内的水不断替换流动吸热，使吸热更均匀，速度更快，带走的热量也更多，同时有效降低了因灶头周边温度升高而带来的不利影响。输出热水较稳定，热水可用于厨房餐具清洗等各种用途。节能热效率高，时间越长，节能效果越明显。 【关键词】：盆形绕管；流动吸热；热效率 联系人：王立明 TEL Email: 514341246@ 研制的背景及意义 为了了解厨房灶具的使用现状展开了实地调查，调查的范围主要包括家庭厨房、普通饭店、中式餐厅、食堂、酒店等场所。其中使用节能灶具的占有25.3%，不使用节能灶具的大部分原因是价格偏高、不能满足中餐猛火的需求；普遍认为厨房的温度很高，让人不好受；86%的人认为厨房的热水很有必要，热水大部分用于清洗等用途。基于这些现象，结合本设计作品的可行性，我们设计了这套炉灶的节能系统。燃气灶节能的一个重要的指标就是热能的利用率即热效率，据调查家用燃气灶普遍存在热效率不高的现象，大约有40%~50%的燃气热能被浪费掉，不管是从节约能源的角度看，还是站在消费者利益的角度看，提高燃气灶对燃气热能的有效利用率，设计、生产高热效率的家用燃气灶，已成为燃气具行业发展的一个重要方向 图1 盆形绕管安装图 图2 整体布局图 控制系统设计 热水输出控制系统采用闭环方式，其主要包括STC89C52RC单片机处理控制模块、DS18B20温度检测模块、输入设定及输出显示模块，输出控制模块，控制系统模块框图如图3所示。 图3 控制系统模块框图 检测模块选择带有DS18B20温度传感器的水温探头，不锈钢封装可以防水，探头装在电磁阀管口输出接头的中间位置，电磁阀管口输出接头连接输出水管的一侧车出的孔径较大，这样便可以将测温探头置于输出接头大孔径内并与水接触。常闭电磁阀采用型号2w-15，耐高温120℃AC22V，其与测温探头安装的位置如图4所示。热水输出控制系统原理图如图5所示。试验实物如图6所示，其中Real表示测得的实时温度，Set表示用户设置温度，L是用户所需温度下限，H是用户所需温度上限。 图4 电磁阀测温探头安装图 图5控制系统原理图 图6试验实物图 设计计算 设计计算主要包括盆形绕管的上下对顶面管环绕直径D1、D2的确定以及节能效益的计算。 上下对顶面绕管直径D1、D2的确定 D1的大小要求既不能影响加热的效率，又要使锅底侧面与绕管保持较好的间隙以及适当的锅底支撑面积。锅底侧面与顶面绕管水平间隙距离要考虑到绕管的吸热效果及二次空气的流入。 以实验用华宝JZ20Y.1—88T1单炉灶为例，其火焰集中与锅底中心然后向四周扩散，D—锅底直径，F—锅底面积，Q0—火焰总热量，HQ0—火焰与锅底面完全接触时的热交换量。因此，热交换量表达式为 HQ0= Q0 F=0.25πD2 Q0 　　　　　　 （1） 由（1）知，D1不宜过大，实验用炉头直径为100mm，火孔型是圆火孔，外圈火焰直径为100mm，查表知锅底直径D=260mm, 支撑爪的径向长度5cm，火焰外散使火焰接触锅底面的直径变为154mm，加上由支撑爪所留为二次空气流入的间隙距离约为6cm。由此可知，D1=214mm 绕管内壁与火焰中心的距离要合适，实验时我们准备了4种环绕底面直径为D2的铜管，当底面直径Ｄ2分别取为12cm、15cm、18cm、21cm时，将同等质量（一瓶矿泉水量V1=550mL）的常温水（29℃）加热到100℃所需的时间如表一， 实验间隔时间10min绕管通水冷却。 表一 绕管底面直径与加热时间关系 D2 /cm 12 15 18 21 未加绕管对比实验 第一次加热时间T1/s 318 312 315 311 303 第二次加热时间T2/s 319 311 310 313 300 第三次加热时间T3/s