燃烧器设计计算
一、 数据准备
1、热负荷计算
根据黑龙江农村被动式太阳能保温住宅技术规范（DB23/T434-1996）、选取农村普遍的住房面积（取建筑面积100㎡左右，本课题取93㎡，房间为南北朝向，大门朝南开），根据黑龙江地区冬季越冬供暖要求（农村室内保证16℃），来计算燃烧器热负荷。
通过实地调研我们知道农村住房屋顶构造一般为100mm 珍珠岩，10mm 石棉瓦，30mm 空气层和30mm 苯板；墙体构造一般为370mm 砖，60mm 苯板及里外各20mm 的抹灰。
查得各种材料导热系数λ抹灰=0.87 W/m ·℃，λ石膏板=0.33 W/m ·℃，λ苯板=0.047 W/m ·℃，λ砖=0.81 W/m ·℃，λ珍珠岩=0.07 W/m ·℃，λ石棉瓦=0.16W/m ·℃，λ空气=0.172 W/m ·℃，屋顶与墙体内
外表面传热阻R n =0.115m 2·℃/W ，R w =0.04 m 2·℃/W 。
根据公式R R w i i n K +∑+=λδ1
计算出墙体及屋顶传热系数k 墙=0.517 W/m 2
·℃， k 顶=0.41 W/m 2·℃，其中δi 为围护结构各层的厚度。
查表的到k 窗=4.3 W/m 2·℃，k 外门=2.33 W/m 2·℃，k 地1=0.47 W/m 2·℃，k 地2=0.23， k
地3=0.12 W/m 2
·℃。
根据公式Q=αKF （w n t t -），（其中α为围护结构温差修正系数，F 为过暖面积所计算的围护结构表面积，n t 为室内温度，w t 为室外温度，计算中，根据国家有关规定，我们室外温度取的是零下26℃，室内温度取的是16℃），计算各个墙体屋顶的基本耗热量如下：
Q 北外墙=812.97W,Q 北外窗=1625.40W ，Q 南外墙=571.43W,Q 南外窗=1934.23W,Q 顶=1317.33W, Q 东西外墙=802.03W,Q 地1=810.13W,Q 地2=182.96W ，Q 南外门=239.56W,
根据公式)(278.0w n w p n k t t C V n Q -=ρ，（其中，k n 为房间换气次数，n V 为房间内部体积，w p C ρ,分别为当地室外空气的比热容和密度），计算出冷风渗透换热量，Q=350.54W 。
根据公式外门NQ Q =，（其中N 为考虑冷风侵入的外门附加率，在《供热工程》P21，表1-10中可以查到），计算出冷风侵入耗热量Q=155.71.
所以，总耗热量为各个部分耗热量的和，即W Q 294.8802=总,由于农村供热采取的是一天供热8小时，所以，热负荷KW Q Q 4.263=⨯=总
2、燃气选取
选取沼气作为燃气进行实验，其成分为60%CH4，40%CO2。
3、沼气热值计算
查得甲烷低位热值Q net ，v ，ar =35906 kJ/m 2，含60%CH4，40%CO2的沼气低位热值 Q net ，v ，ar =35906*0.6=21542kJ/m 2；
4、沼气完全燃烧所需理论空气量计算
根据燃烧化学反应方程式 CH 4+2O 2=CO 2+2H 2O
其完全燃烧所需理论空气量V 0==⨯21
.06.02 5.71m 3/m 3； 5、沼气密度计算
查得甲烷的标态密度ρ=0.717 kg/m 3，查得标态下二氧化碳的密度ρ=1.9771kg/m kg/m 3 所以，燃气密度ρrq =0.717×0.6+1.9771×0.4=1.221kg/m 3；
6、压力选取
由于沼气炉灶的灶前压力的标准为800到1600Pa ，因此，设计的燃烧器的额定压力取P q =1600Pa 。
7、沼气流量系数选取
根据喷孔型式，我们选取的流量系数µp =0.8。
二、燃烧器机构计算
（1） 喷嘴计算：
p d = 4p
195
.0q P Ws Q μ Ws=19495221.121542,,==rq ar
v net Q ρ p d =7.97mm ；取p d =8mm
p d ——喷孔直径，m ；
p μ——流量系数；
Ws ——燃气实用华白数；
Q ——燃烧器热负荷，kw ；
p ∆——喷孔前后的压力差，Pa
（2） 引射器设计
由于火孔总面积为喷孔面积的100到300倍（沼气炉灶设计的国家标准）
在此，我们取200倍来设计，然后再根据实验进行修改，即
22
1004842008mm A hZ =⨯⨯=π
A 2/ hZ A =0.35~0.6；取A 2/ hZ A =0.5
A 2=0.5 hZ A =5024mm 2
d 2=80mm
hZ A ——火孔总面积，2mm ；
A 2——引射器喉口截面积，2
mm
2d ——喉口直径，mm
（3）一次空气入口
取一次空气吸入面积A 1=1.5 hZ A =15072 2mm
一次空气入口直径mm d 56.1381=，考虑到燃气喷嘴占的面积和一次空气入口有调风器，故将引射器入口面积取为176mm
（4）一次空气系数计算：
取一次空气系数为0.6
120805.15.120=⨯==d d mm
22220228164)12080(4
21)(421mm A d d =+⨯=+⨯=-ππ %20
27327336004.261004881641012021542944.0160054.12732731012054.1444,,41+⨯⨯⨯⨯⨯=+⨯•⨯•=-h hZ ar v net rp t Q A Q S
p A α%60%19829
.3088.14697.017.951012023.654.1≥=⨯⨯⨯⨯⨯= 0d ——引设管出口直径，mm ；
-
A ——隐射管平均截面积，2mm ； 1α——一次空气系数
所以引射器设计合理，可以调节调风器，通过实验得到一个最佳的一次空气系数。
（5）燃气耗量计算
燃气消耗量 s m h m Q Q V ar v net rq /1004.2/35.721542
6.036004.26333,,-⨯==⨯⨯=⨯=η 燃气在火孔处速度39
1 2.041010203/10048
rq
kZ V V mm s A -⨯⨯==≈198/mm s
1-1剖面图。