民用燃气用具详解

第七章民用燃气用具居民家庭、公共建筑和商业企业等制备食品、热水和采暖空调第一节燃气炊事用具及其他燃具一、燃气灶具烹饪分蒸、煮、煎、烤、炸、炒等工艺方法。相应的燃气用具也是多种的，有家用燃气灶、烘烤器、烤箱、烤箱灶、中餐灶和西餐灶等。新的国家标准也把上述各种炊事用具统称为燃气灶具。分类定义燃烧器形式基本性能要求家用灶单个燃烧器标准额定热流量小于5.23kW的灶。大气式多火孔燃烧器要求两眼和两眼以上的燃气灶须有一个灶眼的热负荷≥3.5kW；台式灶热效率大于55%、嵌入式灶热效率大于50%。每个燃烧器头部应装设熄火保护装置。中餐炒菜灶单个燃烧器标准额定热流量小于60kW的炒菜灶。大气式多火孔燃烧器鼓风扩散式燃烧器大锅灶单个燃烧器标准额定热流量小于80kW的炒菜灶、锅的公称直径不小于600mm的灶。大气式多火孔燃烧器鼓风扩散式燃烧器家用烘烤器标准额定热流量小于5.82kW的烘烤器。大气式多火孔燃烧器表面无大面积焦痕；内部无夹生。家用烤箱标准额定热流量小于5.82kW的烤箱。大气式多火孔燃烧器表面无大面积焦痕；烤箱内温度差小于20℃；烤箱中心升温到200℃的时间小于20min。家用烤箱灶家用灶与家用烤箱的组合形式。大气式多火孔燃烧器同家用灶与烤箱。保持良好通风。家用饭锅焖饭的最大稻米量小于4L、标准额定热流量小于4.19kW的饭锅。大气式多火孔燃烧器不夹生、不烧焦；米饭中心温度在80℃以上；热效率大于50%。一、燃气灶具家用燃气灶种类很多，根据燃烧器的数量有单眼灶、双眼灶、多眼灶、带烤箱的烤箱灶等；根据安装形式可分为台式灶和嵌入式灶；根据二次空气补给形式有下进风和上进风之分；根据其风格可分为西餐灶和中餐灶。其中，镶嵌在烹调台面使用的燃气灶，称嵌入式燃气灶，上进风主要为嵌入式燃气灶而存在，由于嵌入式有可能在下部为密封结构，所以在燃烧器的周围设置二次空气的入口，形成上进风。中餐灶与西餐灶的区别在于因中西方烹饪习惯的不同而采用不同的设计，西方人习惯于煎、炸食物，普遍使用平底锅，要求均匀加热，火焰尽量在加热平面上均匀分布；而中国人则习惯于爆炒，使用尖底锅，爆炒的工艺要求决定了加热热量应尽量集中于锅底，这样可获得更好的烹饪效果，加快烹饪速度，还可以在一定程度上提高热效率。一、燃气灶具家用双眼台式灶由进气管、开关钮、燃烧器、火焰调节器、盛液盘、灶面、锅支架和框架所组成。家用燃气灶采用多火孔头部的大气式燃烧器。火孔多为圆形或方形。锅支架高度一般取25～35mm为宜。至少有一个火眼的锅支架能适应100mm直径的平底锅。现代燃气灶具都设有自动点火系统，为了提高燃气灶的安全性，防止意外中途熄火导致燃气大量泄漏而引发的灾害，国家标准要求每个燃烧器头部应装设熄火保护装置。嵌入式燃气灶结构与台式灶基本相同，只是在面板上增加了进风口，一般嵌入式的热效率低于台式灶，所以国家标准要求台式灶热效率不得低于55%，嵌入式灶不得低于50%。家用双眼台式灶示意图1─进气管；2─开关钮；3─燃烧器；4─火焰调节器；5─盛液盘；6─灶面；7─锅支架；8─框架二、燃气烤箱家用燃气烤箱的加热形式分有自然对流循环式和强制对流循环式两种。前者是利用热烟气的升力在箱内(直火式)或在箱外(间接式)循环加热，然后由排烟口逸出；后者是利用风机强制烟气循环，其优点是可充分利用加热室的空间，缩短了加热室的预热时间从而缩短了烤制时间。直火式烤箱燃气管道和燃烧器置于烤箱底部。燃气由进气管1经阀门6、恒温器2、燃气管3和喷嘴5进入燃烧器4实现燃烧。点火系压电自动点火装置，它由压电陶瓷9、点火电极7和点火辅助装置(燃烧器)所组成。燃气燃烧生成的高温烟气通过对流和辐射换热方式用或烤或蒸的工艺加热食品。最后烟气由排烟口17排入大气中。直火式燃气烤箱1─进气管；2─恒温器；3─燃气管；4─燃烧器；5─喷嘴；6─阀门；7─点火电极；8─点火辅助装置；9─压电陶瓷；10─旋钮；11─空气调节器；12─内箱；13─托盘；14─托网；15─恒温器的感热元件；16─绝热材料层；17─排烟口；18─温度指示器；19─拉手；20─烤箱玻璃；21─门；22─烤箱腿二、其它燃气用具吸收式燃气空调机因空调温度不低于5℃，故用水作冷媒，选用吸水能力很强的溴化锂作吸收剂。燃气空调机由加热器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、泵和燃烧器组成。其工作过程如下：燃气燃烧器加热加热器(再生器)内的溴化锂稀溶液，冷媒变为水蒸气。水蒸气进入冷凝器中被冷却水冷却成液态而滴落至冷凝器的下半部。冷却水管先通过吸收器然后再进入冷凝器，这是为了防止冷凝器中的冷却水管表面出现结晶现象。液态冷媒从冷凝器经过一个孔口(膨胀阀)进入低压的蒸发器内(约为1／100大气压)，由于压力突降而一部分冷媒液体闪蒸，其余液态冷媒被冷却到与蒸发器压力相应的饱和温度。用冷媒泵将冷媒均匀地喷洒在蒸发器内的蒸发管上，将其内流过的水冷却成空调用水，通过空气热交换器把空气冷却到要求的温度送入室内。为保证蒸发器内处于低压状态，应及时将冷媒蒸气吸收，故让来自加热器底部的溴化锂浓溶液从吸收器顶部喷洒下来。吸收了冷媒蒸气。使吸收器内形成一个低压区，有利于引导冷媒蒸气不断地从蒸发器进人吸收器。溴化锂浓溶液由于吸收了冷媒蒸气而变成了稀溶液存于吸收器下部，用泵将其送入加热器中，过程完成了一个循环。二、其它燃气用具燃气热泵也是空调设备。热泵与制冷机的工作原理相同，即以逆循环方式进行工作的。两者的区别是它们温度极限不同，制冷机是将周围物质(如空气、江或河水)作为高温热源，被冷却的低温物质为低温热源；热泵则将周围物质作为低温热源，需要供热的场所是其高温热源。根据热泵的驱动型式分有压缩式热泵和吸收式热泵。燃气压缩式热泵其系统主要有燃气发动机、压缩机、冷凝器、减压阀(膨胀阀)和蒸发器等。工作过程如下：系统所用的低沸点工质在减压阀4后呈液态、低压，进入蒸发器3，由于其沸点很低。所以从低温热源(周围环境)吸热蒸发，吸收的热量为Q0；蒸发后的气态工质，在低压下离开蒸发器3进入压缩机2而获得机械能，工质升压、升温达到所需要的温度和压力值；离开压缩机1的工质进入冷凝器5，在这里工质向高温热源(供热回水)放出热量Q1后，温度下降而凝为液态，然后经减压阀降压，其又处于液态、低压状况，完成了一个循环。燃气压缩式热泵的工作原理1—燃气发动机；2—压缩机；3—蒸发器；4—减压阀；5—冷凝器；6—废气；7—发动机冷却水；8—供热回水；9—供热供水二、其它燃气用具燃气吸收式热泵所谓吸收式就是采用吸收方式进行物理压缩。该系统主要有发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器。其工作过程如下：制冷剂于蒸发器3内，从低温热源吸收热量Q0后变成低压蒸气。然后进入吸收器4被来自发生器l的浓缩吸收剂吸收(稀工作溶液)，与此同时向外放出热量Qa；离开吸收器的溶液由于吸收了制冷剂而成为稀吸收剂溶液(浓工作溶液)，此溶液在循环泵6的作用下经热交换器7送入发生器l中；在发生器1从外部吸收热量Qb使制冷剂蒸发而分离出去，余下浓吸收剂经热交换器7、减压阀5返回到吸收器4中；在发生器里发生的制冷剂蒸气到冷凝器2向外放出热量Q1后冷凝成液态，它通过减压阀5使其从高压Pl减至低压P2，此时制冷剂变成了液态和气态，完成了一个循环。燃气吸收式热泵的工作原理1—发生器；2—冷凝器；3—蒸发器；4—吸收器；5—减压阀；6—循环泵；7—热交换器；P1—高压；P2—低压第二节燃气热水器与壁挂炉燃气热水器是一个专门提供生活热水的高效的燃气用具，燃气壁挂炉是为满足建筑单体采暖需要而产生的与热水器类似的民用燃气具，因为通常做成壁挂型的所以一般称为壁挂炉或壁挂锅炉。燃气热水器与壁挂炉种类很多，按水的加热形式分为直流式（快速式、即热式）和容积式两类；按燃气种类分为人工气、天然气、液化石油气；按供风排烟方式可分为直排式、烟道式、平衡式、强制排烟式（强排）、强制鼓风式（强鼓）、强制给排气式（平衡式强制排烟）；另外还有冷凝式、低NOx、恒温型热水器与壁挂炉等。另外壁挂炉还分为单采暖的壁挂炉（单功能）和带生活热水的双功能采暖壁挂炉。一、热水器与壁挂炉的系统组成燃气热水器与壁挂炉通常由水路及热交换系统、燃气供应及燃烧系统、空气供应与烟气排放系统、点火及安全控制系统以及自动调节系统所组成。（一）、水路及热交换系统燃气热水器一般由自来水管道提供水源，当然也有用于野外的特殊热水器是由河水等提供的，这类热水器一般配备一个潜水泵。自来水经冷水阀进入热水器，经过滤器、稳压（稳流）器、水气连锁或水流传感器、水量调节阀进入热交换系统，包括燃烧室壁面换热和对流热交换器两部分换热，最后经热水出口供用户使用，如果是冷凝式热水器，还会有一个余热回收热交换器。一、热水器与壁挂炉的系统组成换热器通常由带翅片的盘管组成，水在管内烟气在管外，烟气的对流换热系数低于水的，所以在烟气侧加翅片增大换热面积，管内水侧一般为光管，有些换热器工作温度较高，水在管壁处易形成局部汽化，导致传热效果变差同时出现流动噪声，有些热水器在水管内布置弹簧扰子来消除这种现象。大部分热水器在燃烧室壁面上布置盘管，形成水冷铜壁，主要吸收燃烧室的辐射热，有的热水器的燃烧室采用绝热材料制作，热交换全部由换热器完成，但绝热材料通常为石棉，由于近年来国际上公认石棉对人体有害，这种绝热壁面燃烧室属于被淘汰的对象。(a)翅片式换热器(b)壳管式换热器常用换热器一、热水器与壁挂炉的系统组成采暖壁挂炉的水路及热交换系统相对较为复杂，分为循环水加热系统和生活热水加热系统。循环水加热系统中采暖系统回水经三通阀、水流开关、循环水泵、采暖热交换器生成采暖热水通过供水接头与采暖系统的供水管道连接，并在系统中设置了闭式膨胀罐、自动排气阀、安全阀及旁通管、旁通阀等。采暖水热交换器有翅片式和管壳式（容积式）换热器两类。生活热水与采暖水分别为两套独立的系统，这是因为采暖循环水是不能满足生活热水的卫生标准的，为了共用一套燃烧系统，生活热水通常为间接加热，将采暖循环水的热量通过水-水换热器交换给生活热水。水-水换热器通常有直流式（又称快速式或即热式）和容积式两类。循环泵板式换热器三通阀回水冷水热水供水至主换热器接系统即时式生活热水系统原理图一、热水器与壁挂炉的系统组成直流式水-水换热器一般采用板式换热器或组合式换热器。图8、图9为板式换热器，板式换热器高效、可靠，为多数壁挂炉所采用。图10所示为组合式换热器，将采暖水和生活热水加热组合在一起，从而省去了单独的板式换热器，是一种节省成本的形式，但这种形式中生活热水由采暖水间接加热，容易导致采暖水加热系统水温偏高、热惰性增大、换热效率下降等不利影响。图8板式换热器展开原理图热媒热媒生活热水冷水图9焊接式板式换热器螺旋管内为生活热水螺旋管外为采暖热水冷水热水回水供水图10组合式换热器（管中管）一、热水器与壁挂炉的系统组成（二）、燃气供应及燃烧系统燃气经进气口进入热水器后，流经过滤器、电磁阀、调压（稳压）器、气量调节阀、水气连锁装置、集气管、喷嘴后进入燃烧器，燃气与空气混合后在燃烧室燃烧释放出热量。燃气热水器上设置有三种类型的燃气阀，关闭阀、安全切断阀、气量调节阀。水气连锁装置中的燃气阀在热水器中作为关闭阀使用，电磁阀用来作为安全切断阀，作为各种安全保护装置的执行机构，气量调节阀用于调节燃气量，在普通热水器上一般采用手动调节阀，在自动控温型（恒温）热水器上采用比例阀或电动阀等，气量调节阀密封性要求不高，不允许作为关闭阀使用。燃气管网的压力会有波动，这会影响到燃气热水器的稳定性，所以在热水器内设置稳压器是有必要的。一、热水器与壁挂炉的系统组成燃气热水器上普遍使用大气式燃烧器，少数人工燃气因燃烧速度太快易回火而采用扩散式燃烧，全预混燃烧用于热水器最大的弊端是负荷调节很困难，一般不适合直流式热水器使用。大气式燃烧器有水平式和立式两种，前者引射器水平布置，燃烧器高度小，流动阻力稍大；后者引射器垂直布置，阻力稍小，高度较大。燃烧器一般采用不锈钢板材冲压而成，火孔一般做成条缝型，条缝宽度尽可能小，这样可有效阻止回火