一種燃燒器安裝底座及包括底座的燃燒器系統的制作方法

本發明屬于燃燒技術領域，具體涉及一種動力傳動裝置輔助啟動加溫器用燃燒器。

背景技術：

我國幅員遼闊，氣候與地形環境復雜，特種車輛動力傳動系統面臨極寒環境下摩擦副抱死、潤滑不良、蓄電池供電能力下降及低氣壓環境下發動機點火困難等不利因素，大大降低了車輛的可靠性。加溫器作為一種燃燒換熱裝置，通過冷卻液傳遞熱量，可以在極端環境下對車輛的冷卻系統、潤滑系統、傳動系統、動力系統等進行加溫，使各系統達到最佳工作狀態，消除車輛起動面臨的不利因素。同時，車輛的輕量化及多種極端環境條件的適應性對加溫器提出了高功率密度，高度集成，高效低耗，高自適應性的要求。

現有加溫器普遍面臨燃燒效率與功率密度低、積碳嚴重的問題，而加溫器技術最關鍵的環節便是具有滿足穩定、高效、快速燃燒的燃燒裝置。加溫器燃燒是一個復雜的物理和化學過程，影響因素包括燃燒室的幾何尺寸與形狀、燃燒流場的紊流強度及尺度、有無渦流逆流區、噴油霧化位置和錐度、流場內空燃比的分布、紊流擴散摻混速度等。基于以上背景技術和試驗研究，本發明提出一種預混點火、擴散燃燒器系統。

技術實現要素：

本發明提出了一種預混點火、擴散燃燒器安裝底座及其燃燒器，應用于霧化燃油高壓點火式加溫器中，具有燃燒效率和體積功率高、點火可靠、適用于多種極限環境、熱利用率高的特點。

技術方案：

一種燃燒器供風安裝底座,包括安裝支架和燃燒供風圓板，所述安裝支架第一端開口，第二端設置燃燒供風圓板，所述燃燒供風圓板中心設置中心通風孔，圍繞中心通風孔周向設置周向通風孔，安裝支架為直徑漸變的階梯形圓筒，從第一端向第二端逐漸收縮，第一端面設置有安裝凸緣，用于燃燒器軸向定位，外側面設置有安裝固定凸臺，用于對燃燒器進行周向定位。

作為優選，安裝支架具有三級階梯，從第一端到第二端分別是第一級、第二級和第三級，三級階梯之間是錐形過渡，三級階梯的內徑依次為：180－190mm、160-170mm、135-145mm

作為優選，三級階梯的內徑依次為：186mm、163mm、138mm。

作為優選，固定凸臺安裝在第二級臺階上。

作為優選，所述燃燒供風圓板周向通風孔為以中心通風孔中心為圓心的扇環結構。

作為優選，中心通風孔與周向通風孔總面積比為(3.5-4.5):1。

作為優選，周向通風孔設置了8個，所述8個周向通風孔為非對稱分布，具體分布為：最下部的周向通風孔的面積大于其它位置的周向通風孔。

作為優選，其他位置7個扇環的中心角相同，為第一角度，其他7個相鄰扇環邊所對應的間隔角相同，為第二角度，最下部的扇環結構的中心角大于第一角度，最下部的扇環結構與相鄰扇環結構的兩個間隔角，其中一個間隔角大于第二角度，另一個間隔角小于第二角度。

一種燃燒器系統，包括燃燒器外筒、供風安裝底座、預混點火室和擴散燃燒室，所述預混點火室和擴散燃燒器設置在燃燒器外筒內，供風安裝底座、預混點火室和擴散燃燒室依次順序連接，燃燒器外筒第一端連接在安裝支架的外壁上所述預混點火室一端連接中心通風口，另一端連接擴散燃燒室，擴散燃燒室尾端連接廢氣煙道，所述供風安裝底座為前面所述的供風安裝底座。

作為優選，換熱芯體設置在廢氣煙道內，所述換熱芯體包括圓管和扁管，所述圓管和扁管內液體的流動方向都垂至于廢氣的流動方向，沿著廢氣的流動方向，依次分布圓管和扁管；

所述圓管內分段設置多個分散換熱結構，所述分散換熱結構包括芯體和外殼，所述芯體設置在外殼中，所述外殼與換熱管內壁連接固定，所述芯體包括由若干數量的格柵片排列組合而成，格柵片之間連接形成格柵孔；沿著圓管內流體的流動方向，圓管內設置多個分散換熱結構，從圓管的入口到圓管的出口，不同分散換熱結構內的格柵孔的水力直徑越來越小；

從圓管的入口到圓管的出口，不同分散換熱結構內的格柵孔的水力直徑越來越小的幅度不斷增加。

與現有技術相比較，本發明的具有如下的優點：

1)本發明安裝底座可以有效提高進入燃燒器的空氣的流動速度，增強空氣在預混點火室和擴散燃燒室內的運動強度，增加空氣與燃燒的接觸面積。

2)本發明提出了一種預混點火、擴散燃燒器，它包括供風安裝底座、預混點火室、擴散燃燒室、燃燒器外筒，四個組成部分同心串聯焊接形成燃燒器整體。霧化燃油出口與預混燃燒室旋流發生板平行，部分空氣經旋流通道進入預混點火室，旋轉流動的空氣與霧化燃油在噴油嘴附近充分混合并形成可燃油-氣混合氣，作為燃燒器點火燃燒的火源，保證了可靠點火。由分流裝置下層通風孔進入預混燃燒室的空氣對油-氣混合氣形成阻滯作用，并與盡可能多的燃油形成油-氣混合氣，在避免點火過程結束后出現火焰熄滅現象的同時，為擴散燃燒階段提供預混混合氣，減小擴散燃燒階段工作壓力，形成燃燒器穩定的火焰源頭，有利于火焰的傳播及燃燒效率的提高。

3)擴散燃燒室過渡筒設計為外錐環，其直徑逐漸增加，是為了配合大錐角噴油嘴及燃燒流場的組織，增加燃油與空氣的接觸面積，減小燃油附著壁面的機率，同時利用過渡筒周向設置的若干圓孔，引導氣流向燃燒室中心區域流動，增加火焰內部未燃燃油附近的空氣含量，提高燃油的燃燒速率。

4)擴散燃燒室二次進風圓筒1/2軸向高度附近周向設有若干圓柱形導流管，進入擴散燃燒進風通道的部分空氣經導流管高速進入燃燒室，將噴射出的燃油及火焰托舉于上部空間，降低軸向移動速度，增加其在燃燒室內的滯留時間，有利于燃油的充分燃燒。

5)擴散燃燒室三次進風過渡環大直徑過渡薄板周向開有若干回流通孔，進入擴散燃燒進風通道的部分空氣經通孔向上流動，在噴射出的燃油與燃燒室壁之間形成一道氣障，避免燃油附著在燃燒室壁上形成積碳，同時氣流上升過程中由錐環形過渡筒引導，與過渡筒周向進氣孔進入的空氣共同作用，在燃燒室中心區域內形成滾流，增加油-氣的混合程度，提高燃油燃燒效率與燃燒速度，有利于減小燃油充分燃燒所需的軸向長度，縮短燃燒器高度。

6)擴散燃燒室三次進風過渡環小直徑柱環中間高度上均勻設有若干圓孔，進入擴散燃燒進風通道的部分空氣經此孔進入燃燒室末端，降低火焰運動速度，與火焰中尚未燃盡的少部分燃油混合燃燒，提高燃油的燃燒效率。

7)本發明在廢氣煙道設置余熱換熱裝置，所述換熱芯體為圓管-扁管組合式換熱結構，換熱芯體前端采用薄壁圓管形換熱結構，在換熱芯體后端采用多排薄壁扁管式換熱結構，在不同位置根據吸熱量不同采用不同的換熱結構，有效降低水側的膜態沸騰現象，降低了換熱芯體的熱負荷，提高了換熱效率。

8)本發明所述的換熱裝置，換熱芯體采用圓管形換熱管，所述換熱管直徑沿著煙氣流動方向逐漸變小，可有效降低水側的膜態沸騰現象，增加了水側對流換熱強度，降低了換熱芯體的熱負荷，提高了換熱效率。

9)本發明所述的換熱裝置，圓管內的分散換熱結構的間距隨著距離圓管入口的距離不斷的減小，可有效降低水側的膜態沸騰現象，增加了水側對流換熱強度，降低了換熱芯體的熱負荷，提高了換熱效率。

10)本發明所述的換熱裝置，圓管內的分散換熱結構的長度隨著距離圓管入口的距離不斷的減小，可有效降低水側的膜態沸騰現象，增加了水側對流換熱強度，降低了換熱芯體的熱負荷，提高了換熱效率。

11)本發明所述的換熱裝置，在換熱管內設置格柵式分散換熱結構，對換熱管內的汽水混合物進行分隔，有效降低水側的膜態沸騰現象，增加了水側對流換熱強度，降低了換熱芯體的熱負荷，提高了換熱效率。

附圖說明

圖1為本發明的預混點火、擴散燃燒器的一種實施例的主視圖；

圖2為圖1的預混點火、擴散燃燒器的左視圖；

圖3為本發明的預混點火室旋風發生板的主視圖；

圖4為本發明的預混點火室旋風發生板的剖視圖；

圖5為本發明的擴散燃燒室三層進風過渡環的主視圖。

圖6為本發明的擴散燃燒室三層進風過渡環的俯視圖。

圖7為本發明的供風安裝底座內部結構示意圖；

圖8為本發明的供風安裝底座外部結構示意圖；

圖9是本發明的余熱利用換熱裝置的一種實施例的主視圖；

圖10是余熱利用換熱裝置的換熱芯體水側結構圖；

圖11是余熱利用換熱裝置的的換熱芯體氣側結構圖；

圖12是余熱利用換熱裝置的分散換熱結構橫截面結構示意圖；

圖13是余熱利用換熱裝置的分散換熱結構在換熱管內布置示意圖；

圖14是是余熱利用換熱裝置的明分散換熱結構在換熱管內布置的另一個示意圖。

圖中：1.安裝支架；定位凸臺1-1；凸緣1-2；2.燃燒供風圓板；2-1中心通風孔；2-2周向通風孔；3.旋流發生板；3-1中心孔；3-2旋流通道；凸起3-3；4.分流裝置；5.套筒；6.過渡筒；7.二次進風圓筒；8.三次進風過渡環；9.燃燒室外筒；10.預混出風孔；11.預混進風孔；12.主供風孔；13.導流管；14.回流孔；15.三層進風孔；16.分流流道；17煙道，18換熱芯體，19前支撐體，20后支撐體，21上蓋板，22下蓋板，23進口集箱，24出口集箱，25中間部件，26圓管，27出水管，28分隔換熱結構，29外殼，30格柵片，31格柵孔，32扁管，33翅片，34排氣口，35排氣口，36內翅片。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

如圖1所示，一種預混點火、擴散燃燒器，所述燃燒器包括燃燒器外筒、供風安裝底座、預混點火室和擴散燃燒室，所述供風安裝底座、預混點火室和擴散燃燒器依次串聯連接，所述預混點火室和擴散燃燒器設置在燃燒器外筒內。

作為優選，所述供風安裝底座包括安裝支架1和燃燒供風圓板2，所述安裝支架1第一端開口，第二端設置燃燒供風圓板2，所述燃燒供風圓板2中心設置中心通風孔2-1，圍繞中心通風孔2-1周向設置周向通風孔2-2，所述預混點火室第一端連接中心通風孔2-1，第二端連接擴散燃燒室，所述預混點火室包括旋流發生板3、分流裝置4和套筒5，所述分流裝置4和套筒5是同心圓布置，所述分流裝置4內設置旋流發生板3，分流裝置4和套筒3之間形成分流流道16，所述套筒3延伸到燃燒供風圓板2的中心通風孔2-1，并與中心通風孔2-1周邊密封連接，所述分流流道16的管壁上設置預混出風口10和預混進風口11，所述預混出風口10設置在旋流發生板3和中心通風孔之間(即設置在旋流發生板3的前端)，所述預混進風口11設置在旋流發生板3與擴散燃燒室之間；所述擴散燃燒室包括過渡筒6、二次進風筒7、三次進風過渡環8，所述過渡筒6一端連接分流裝置4的外壁，另一端連接二次進風筒7的一端，二次進風筒7的另一端連接三次進風過渡環8的第一端，所述過渡筒6上設置進風孔12，所述二次進風筒7設置進風孔13，所述三次進風過渡環8設置進風口15，所述燃燒器外筒9第一端連接在安裝支架1的外壁上，第二端連接在三次進風過渡環8的第二端。

本發明提出了一種預混點火、擴散燃燒器，它包括供風安裝底座、預混點火室、擴散燃燒室、燃燒器外筒，四個組成部分同心串聯焊接形成燃燒器整體。霧化燃油出口與預混燃燒室旋流發生板平行，部分空氣經旋流通道進入預混點火室，旋轉流動的空氣與霧化燃油在噴油嘴附近充分混合并形成可燃油-氣混合氣，作為燃燒器點火燃燒的火源，保證了可靠點火。由分流裝置下層通風孔進入預混燃燒室的空氣對油-氣混合氣形成阻滯作用，并與盡可能多的燃油形成油-氣混合氣，在避免點火過程結束后出現火焰熄滅現象的同時，為擴散燃燒階段提供預混混合氣，減小擴散燃燒階段工作壓力，形成燃燒器穩定的火焰源頭，有利于火焰的傳播及燃燒效率的提高。

作為優選，所述的安裝支架1設有燃燒器定位凸臺1-1，實現燃燒器的安裝定位。

作為優選，安裝支架1為直徑漸變的階梯形圓筒，第一端面設置有安裝凸緣1-2，用于燃燒器軸向定位，外側面設置有安裝固定凸臺1-1，用于對燃燒器進行周向定位。

作為優選，安裝支架1內側呈階梯形，從第一端向第二端逐漸收縮。從而形成高效快速的進風效果。

作為優選，安裝支架1具有三級階梯，從第一端到第二端分別是第一級、第二級和第三級，三級階梯之間是錐形過渡，三級階梯的內徑依次為：180－190mm、160-170mm、135-145mm

進一步優選，三級階梯的內徑依次為：186mm、163mm、138mm。

通過上述優選的尺寸，進一步提高進風效果。

作為優選，固定凸臺1-1安裝在第二級臺階上。

本發明通過設置三級階梯以及三級臺階尺寸的優選，可以有效提高進入燃燒器的空氣的流動速度，增強空氣在預混點火室和擴散燃燒室內的運動強度，增加空氣與燃燒的接觸面積。

作為優選，中心通風孔與周向通風孔總面積比為(3.5-4.5):1；作為優選，3.7:1。

作為優選，所述燃燒供風圓板2周向通風孔2-2為以中心通風孔2-1中心為圓心的扇形結構。

作為優選，周向通風孔2-2非對稱分布。

作為優選，周向通風孔2-2設置了8個。所述8個周向通風孔2-2為非對稱分布，具體分布為：最下部的周向通風孔2-2的面積大于其它位置的周向通風孔2-2。

作為優選，其他位置7個扇環的中心角相同，其他7個相鄰扇環邊所對應的間隔角相同。

進一步優選，相鄰的7個扇環的中心角及相鄰扇環邊所對應的間隔角相同，分別為19°、26°，另一個扇環中心角為23.5°，其與相鄰扇環的間隔角為17°、30.5°。

通過上述中心通風孔和周向通風孔的形狀、位置及其角度的設置，可以促進燃油與空氣在預混點火室內便充分混合，在霧化燃油運動初期增加空氣與燃油的接觸面積，提高燃油的燃燒速度，降低擴散燃燒階段的壓力，有利于減小燃燒器軸向長度需求，減小燃燒器體積。

作為優選，所述旋流發生板3中心設有圓孔3-1，用作霧化燃油入口，周向設有旋流通道3-2，作為助燃空氣的入口。

作為優選，所述旋流通道3-2是在旋流發生板上開縫3-2形成。所述縫延伸到圓孔3-1。進一步優選，縫3-2的一側3-3向外(預混點火室的第一端方向)翹起，從而形成旋流通道。進一步優選，所述翹起的一側3-3為彎折結構，彎折結構的彎折角優選為鈍角。優選為100－120°，優選為109°。作為優選，彎折點3-4更靠近旋流發生板的外徑。作為優選，彎折點3-4與旋流發生板3內徑的距離是與外徑距離的8－10倍，優選為9倍。

作為優選，所述旋流發生板前端面與上層預混出風口圓心所在平面間距為6mm。

作為優選，縫3-2的一側3-3與縫的另一側3-5形成三角形。旋流通道截面三角形對應內角為6°、65°。翹起的一側3-3與旋流發生板夾角為17°。

作為優選，分流裝置4上的預混進風孔11為柱狀結構，向分流裝置4內部延伸。

作為優選，柱狀結構的高度是3mm。

作為優選，以旋流發生板3中心孔為基準周向布置有若干個凸起的旋流通道3-2，通道截面為三角形，截面高度沿遠離旋流板中心方向逐漸增加。

本發明通過采用新式結構的預混點火室，霧化燃油入口與預混燃燒室旋流發生板平行，部分空氣經旋流通道進入預混點火室，旋轉流動的空氣與霧化燃油在噴油嘴附近充分混合并形成可燃油-氣混合氣，作為燃燒器點火燃燒的火源，保證了可靠點火。

作為優選，擴散燃燒室過渡筒6為錐環形，小徑端與預混點火室出口連接，用作預混燃燒火焰及擴散燃燒燃油入口。

作為優選，過渡筒6周向均勻分布若干圓孔12，用作擴散燃燒主供氣通道。

擴散燃燒室過渡筒設計為外錐環，其直徑逐漸增加，是為了配合大錐角噴油嘴及燃燒流場的組織，增加燃油與空氣的接觸面積，減小燃油附著壁面的機率，同時利用過渡筒周向設置的若干圓孔，引導氣流向燃燒室中心區域流動，增加火焰內部未燃燃油附近的空氣含量，提高燃油的燃燒速率。

作為優選，擴散燃燒室二次進風圓筒7兩端為開口設計，一端與過渡筒6大徑端連接，形成擴散燃燒空間，另一端與三次進風過渡環8大徑端連接，用作擴散燃燒排氣通道。

作為優選，擴散燃燒室二次進風圓筒7外壁均布若干導流管13，用于擴散燃燒室二次進風。

作為優選，導流管13設置在二次進風圓筒7的1/2軸向高度平面處。

擴散燃燒室二次進風圓筒1/2軸向高度附近周向設有若干進風孔，進入擴散燃燒進風通道的部分空氣經導流管高速進入燃燒室，將噴射出的燃油及火焰托舉于上部空間，降低軸向移動速度，增加其在燃燒室內的滯留時間，有利于燃油的充分燃燒。

作為優選，二次進風圓筒7設置多排進風孔13。進風孔的內徑沿著過渡筒6到三次進風過渡環8方向先增加后減小。

二次進風圓筒7的長度為l，距離二次進風圓筒7入口的距離為x，進風孔的內徑為d，d＝f1(x)，滿足如下要求：

d’>0,0<＝x<l/2；

d’<0,l/2<＝x<＝l。

d’是d的一次導數。

通過上述進風口13的內徑的變化，根據二次進風圓筒7內燃料燃燒情況，使得助燃風的流量沿著軸向規律變化，使得燃燒器燃燒達到最佳的燃燒效率。

通過實驗發現，通過如此設置，能夠進一步提高燃燒效率。

進一步優選，沿著過渡筒6到三次進風過渡環8方向，進風孔的內徑沿著三次進風過渡環8入口到三次進風過渡環8中間增加的幅度越來越大，從三次進風過渡環8中間到三次進風過渡環8出口不斷減小的幅度越來越大，滿足如下要求：

d”>0,0<＝x<l/2；

d”>0,l/2<＝x<＝l。

d”是d的二次導數。

通過實驗發現，通過如此設置，能夠進一步提高10％左右的燃燒效率。

所述進風孔是圓柱形導流管13，導流管13穿透圓筒外壁面與擴散燃燒供風通道連通。作為優選，導流管13伸出壁面高度3mm，內徑是10mm。

作為優選，擴散燃燒室三次進風過渡環8小直徑柱環中間高度上均勻設有若干圓孔15，大直徑過渡薄板周向開有若干通孔14，分別用于擴散燃燒末端未耗盡燃油燃燒及擴散燃燒室內部流場的組織與燃油燃燒。

所述三次進風過渡環8第二端(即尾部，圖1的出風位置)連接廢氣煙道17，廢氣煙道中設置余熱利用換熱裝置，所述余熱利用換熱裝置包括換熱芯體18、換熱芯體前支撐體19和換熱芯體后支撐體20，所述換熱芯體18、前支撐體19和后支撐體20設置在廢氣煙道17內，所述換熱芯體18包括上蓋板21、下蓋板22和多根換熱管，換熱管連接貫穿上蓋板21和下蓋板22，所述前支撐體19和后支撐體20分別位于換熱芯體18兩端，與換熱芯體18共同形成換熱裝置的氣側通道；所述前支撐體1連接換熱芯體上蓋板21、下蓋板22和煙道17管壁，所述后支撐體19連接換熱芯體上蓋板21、下蓋板22和煙道17管壁，所述前支撐體19、后支撐體20、換熱芯體蓋板和煙道17管壁共同形成換熱裝置的液體進口集箱23和出口集箱24。

本發明所述的換熱裝置，將管壁作為換熱裝置的進口集箱和出口集箱的一個部件，利用煙道管壁形成換熱裝置的進口集箱和出口集箱，將換熱裝置整體都設置在廢氣煙道內，避免單獨設置進口集箱和出口集箱，使得換熱裝置占據空間少，降低換熱芯體體積與重量，結構緊湊。

作為優選，所述前支撐體19和后支撐體20為管狀結構，所述前支撐體19管壁兩端連接下蓋板21、22和煙道管壁，后支撐體20的管壁兩端連接下蓋板21、22和煙道管壁。

通過如此設置，使得前支撐體19和后支撐體20分別形成換熱裝置廢氣側的廢氣入口和廢氣出口，進一步使得結構緊湊。

作為優選，所述的前支撐體19、后支撐體20的管壁通過中間部件25連接煙道17管壁，所述中間部件25為彎曲的板狀結構，如圖1所示。

作為優選，所述換熱裝置的進水管(未示出)和出水管27分別設置在煙道17管壁上并分別連通進口集箱和出口集箱。

作為優選，進口集箱位于煙道的下部，出口集箱位于煙道的上部。

作為優選，所述換熱管包括圓管26，所述圓管26垂至于廢氣流動方向布置，沿著廢氣流動方向，圓管26的直徑越來越小。設距離廢氣入口的距離為s，則圓管的內徑為d，設d＝f(s)，則f’(s)<0，f’(s)是f(s)的一次導數。

因為余熱利用換熱裝置的進口廢氣溫度很高，因此使得換熱管內的液體形成汽水混合物，而且沿著煙氣的流動方向，形成汽水混合物中的汽相比例越來越低，液相比例越來越高。因為前端的汽相比例高，因此占據的空間必然大，因此通過圓管直徑的變化，使得換熱裝置的前端的圓管橫截面積大，從而使得內部空間足以滿足液相的分布以及滿足換熱管壓力的要求，避免前部換熱管壓力過大，從而使得換熱芯體整體所有換熱管內壓力均勻，避免具有壓力過大，延長換熱裝置的使用壽命。

作為優選，則f”(s)>0，f”(s)是f(s)的二次導數。即沿著廢氣流動方向，圓管的直徑越來越小的幅度不斷增加。

通過實驗發現，通過上f”(s)>0的設置，可以進一步滿足不同位置圓管內的壓力分布，進一步保證換熱管內壓力分布均勻。

作為優選，如圖10所示，沿著煙氣的流動方向，圓管26設置為多排，所述圓管26為錯列結構，相鄰圓管26的圓心之間的間距為圓管26外徑的1.1-1.3倍。圓管26外徑為相鄰兩根換熱管外徑的平均值。

作為優選，沿著廢氣流動方向，后一排圓管26的直徑是相鄰前排圓管直徑的0.93-0.98倍。

上述的比例關系是通過大量的實驗的最優的比例關系。通過上述的管徑以及間距尺寸的設置，能夠使得壓力分布達到最優。

作為優選，前支撐體19形成氣側的進口通道，后支撐體20形成氣側的出口通道。

作為優選，所述換熱管包括圓管26，所述圓管26內分段設置多個分隔換熱結構28，所述分隔換熱結構28包括芯體和外殼29，所述芯體設置在外殼29中，所述外殼29與圓管26內壁連接固定，所述芯體包括由若干數量的格柵片30，格柵片30之間連接形成格柵孔31。

因為廢氣溫度很高，使得圓管內的流程會形成汽液兩相流，本發明在圓管內設置格柵換熱分散換熱結構，通過分散換熱結構將兩相流體中的液相和氣相進行分離，將液相分散成小液團，將氣相分散成小氣泡，抑制液相的回流，促使氣相順暢流動，起到穩定流量的作用，具有減振降噪的效果。同時，本發明通過設置格柵分散換熱結構，相當于在換熱管內增加了內翅片，強化了換熱，提高了換熱效果。

本發明因為將氣液兩相在所有換熱管的所有橫截面位置進行了分散，從而在整個換熱管截面上實現氣液界面以及氣相邊界層的分散與冷卻壁面的接觸面積并增強擾動，大大的降低了噪音和震動，強化了傳熱。

作為優選，所述分隔換熱結構28的芯體是一體成型。

作為優選，所述分隔換熱結構28的芯體是通過格柵片30焊接而成。

作為優選，作為優選，所述格柵片30上設置連通孔。通過連通孔實現格柵孔31之間的連通。

通過設置連通孔，可以保證相鄰的格柵孔之間互相連通，能夠均勻格柵孔之間的壓力，使得高壓流道的流體流向低壓，同時也可以在流體流動的同時進一步分隔液相和氣相，有利于進一步穩定兩相流動。

作為優選，沿著圓管26內流體的流動方向(即圖13的高度方向)，圓管26內設置多個分散換熱結構28，從圓管的入口到圓管的出口，相鄰分散換熱結構之間的距離越來越短。設距離圓管入口的距離為h，相鄰分散換熱結構之間的距離為l，l＝f1(h)，即l是以高度h為變量的函數，l’是l的一次導數，滿足如下要求：

l’<0；

主要原因是因為圓管內的汽體在上升過程中會攜帶者液體，在上升過程中，圓管不斷的受熱，導致氣液兩相流中的汽體越來越多，因為汽液兩相流中的汽相越來越多，圓管內的換熱能力會隨著汽相增多而相對減弱，震動及其噪音也會隨著汽相增加而不斷的增加。因此需要設置的相鄰分散換熱結構之間的距離越來越短。

此外，從圓管出口到上集管這一段，因為這一段的空間突然變大，空間的變化會導致氣體的快速向上流出和聚集，因此空間變化會導致聚集的汽相(汽團)從圓管位置進入冷凝集管，由于氣(汽)液密度差，氣團離開接管位置將迅速向上運動，而氣團原空間位置被氣團推離壁面的液體同時也將迅速回彈并撞擊壁面，形成撞擊現象。氣(汽)液相越不連續，氣團聚集越大，水錘能量越大。撞擊現象會造成較大的噪聲震動和機械沖擊，對設備造成破壞。因此為了避免這種現象的發生，此時設置的相鄰分散換熱結構之間的距離越來越短，從而不斷的在流體輸送過程中分隔氣相和液相，從而最大程度上減少震動和噪音。

通過實驗發現，通過上述的設置，既可以最大程度上減少震動和噪音，同時可以提高換熱效果。

進一步優選，從圓管26的入口到圓管26的出口，相鄰分散換熱結構之間的距離越來越短的幅度不斷增加。即s”是s的二次導數，滿足如下要求：

l”>0；

通過實驗發現，通過如此設置，能夠進一步降低10％左右的震動和噪音，同時提高11％左右的換熱效果。

作為優選，每個分散換熱結構28的長度保持不變。

作為優選，除了相鄰的分散換熱結構28之間的距離外，分散換熱結構其它的參數(例如長度、管徑等)保持不變。

作為優選，沿著圓管26的高度方向，圓管26內設置多個分散換熱結構28，從圓管26的入口到圓管26的出口，分散換熱結構28的長度越來越長。即分散換熱結構的長度為c，c＝f2(x)，c’是c的一次導數，滿足如下要求：

c’>0；

進一步優選，從圓管的入口到圓管的出口，分散換熱結構的長度越來越長的幅度不斷增加。即c”是c的二次導數，滿足如下要求：

c”>0；

具體理由如相鄰分散換熱結構之間的距離的變化相同。

作為優選，相鄰分散換熱結構之間的距離保持不變。

作為優選，除了分散換熱結構的長度外，分散換熱結構其它的參數(例如相鄰的間距、管徑等)保持不變。

作為優選，沿著圓管26的高度方向，圓管26內設置多個分散換熱結構，從圓管26的入口到圓管26的出口，不同分散換熱結構28內的格柵孔41的水力直徑越來越小。即分散換熱結構的格柵孔水力直徑為z，z＝f3(x)，z’是z的一次導數，滿足如下要求：

z’<0；

作為優選，從圓管的入口到圓管的出口，分散換熱結構的格柵孔水力直徑越來越小的幅度不斷增加。即

z”是z的二次導數，滿足如下要求：

z”>0。

具體理由如相鄰分散換熱結構之間的距離的變化相同。

作為優選，分散換熱結構的長度和相鄰分散換熱結構的距離保持不變。

作為優選，除了分散換熱結構的格柵孔水力直徑外，分散換熱結構其它的參數(例如長度、相鄰分散換熱結構之間的距離等)保持不變。

進一步優選，如圖13所示，所述圓管26內部設置凹槽，所述分散換熱結構28的外殼29設置在凹槽內。

作為優選，外殼29的內壁與圓管26的內壁對齊。通過對齊，使得圓管內壁面表面上達到在同一個平面上，保證表面的光滑。

作為優選，外殼29的厚度小于凹槽的深度，這樣可以使得圓管內壁面形成凹槽，從而進行強化傳熱。

進一步優選，如圖14所示，圓管26為多段結構焊接而成，多段結構的連接處設置分散換熱結構28。這種方式使得設置分散換熱結構的圓管的制造簡單，成本降低。

通過分析以及實驗得知，分散換熱結構之間的間距不能過大，過大的話導致減震降噪的效果不好，同時也不能過小，過小的話導致阻力過大，同理，格柵孔的外徑也不能過大或者過小，也會導致減震降噪的效果不好或者阻力過大，因此本發明通過大量的實驗，在優先滿足正常的流動阻力(總承壓為2.5mpa以下，或者單根圓管的沿程阻力小于等于5pa/m)的情況下，使得減震降噪達到最優化，整理了各個參數最佳的關系。

作為優選，相鄰分散換熱結構之間的距離為l，分散換熱結構的長度為c，換熱管的直徑為d，格柵孔的流體流通面積為a，格柵孔的流體流通的周長為z，滿足如下要求：

l/c＝a-b*ln(d/e)；

e＝4*a/z；

其中ln是對數函數，a,b是參數，其中4.9<a<6.1,1.3<b<2.1；

10<d<18mm；

8<c<15mm；

25<l<35mm。

作為優選，5.4<a<5.8,1.6<b<1.9；

作為優選，a＝5.52，b＝1.93。

其中分散換熱結構的間距s是以相鄰分散換熱結構相對的兩端之間的距離；即前面分散換熱結構的尾端與后面分散換熱結構的前端之間的距離。具體參見圖13的標識。

換熱管的直徑d是指內徑和外徑的平均值。

作為優選，圓管長度s為140－200mm之間。進一步優選，160－180mm之間。

通過上述公式的最佳的幾何尺度的優選，能夠實現滿足正常的流動阻力條件下，減震降噪達到最佳效果。

進一步優選，隨著d/e的增加，a不斷減小，b不斷的增加。

對于其他的參數，例如管壁、殼體壁厚等參數按照正常的標準設置即可。

作為優選，格柵孔34在分散換熱結構28的整個長度方向延伸。即格柵孔34的長度等于分散換熱結構28的長度。

通過上述設置，可以進一步強化傳熱，能夠提高換熱效率。

作為優選，所述換熱管內壁設置凹槽，所述分散換熱結構的外殼設置在凹槽內，所述外殼的內壁與圓管的內壁對齊。

作為優選，除了外殼29形成的格柵孔，其余的格柵孔為正方形。

作為優選，所述的換熱管包括圓管26和扁管32，所述圓管26分布在扁管32的前端。即沿著廢氣的流動方向，依次分布圓管26和扁管32。

主要原因在于廢氣入口側溫度高，因此液體容易沸騰，從而形成汽液兩相流，因為圓管的形狀為圓形，即使在相同換熱面積情況下，圓管流通面積大，使得承壓力能力強，而隨著煙氣的換熱，后端的煙氣溫度相對較低，因此可以使用扁管，扁管因為形狀為扁長形，流通空間小，液體在后端不會沸騰，因此不需要大通道可以滿足壓力要求，而且扁管換熱面積大，從而使得強化傳熱。因此通過扁管和圓管的分布，使得換熱裝置整體上壓力分布相對均勻，避免出現壓力過大，而且換熱能力相對增加。

作為優選，單根圓管的流體流通面積大于單根扁管。

作為優選，單根圓管的流體流通面積是單根扁管流通面積的2－3倍。

作為優選，所述的圓管26放置于換熱芯體前側，圓管26具有多排，每排含多個圓管26，相鄰兩排圓管26交錯分布。所述的扁管32分多排緊鄰圓管換熱結構布置于換熱芯體后側，每排含多個扁管32，且相鄰兩排扁管前、后一一對應。

扁管32的延伸方向平行于煙氣的流動方向。

作為優選，所述圓管26和扁管32內液體的流動方向都垂至于廢氣的流動方向。

作為優選，扁管內部設置翅片36，將扁管內液體流道分為多個小流道。作為優選，沿著廢氣流動的方向，不同扁管內的小流道水力直徑不斷變小。設距離廢氣入口的距離為s，則扁管小流道的水力直徑為d，設d＝f(s)，則f’(s)<0，f’(s)是f(s)的一次導數。

主要原因是沿著廢氣的流動方向，扁管內需要承受的壓力越來越小，因此可以將水力直徑變小，而且通過將水力半徑變小，可以增加換熱面積，提高換熱能力。因此通過上述特征的設置，既可以滿足壓力要求，又可以實現強化傳熱。

作為優選，沿著廢氣流動方向，扁管小流道的水力直徑為d的幅度不斷增加。即f”(s)>0，f”(s)是f(s)的二次導數。

對于f”(s)>0，可以顯著提高換熱效果，并且實現壓力平衡。上述的結果是通過大量的數值模擬和實驗得到的結論。

作為優選，作為優選，沿著液體流動的方向，同一扁管內的小流道水力半徑不斷變小。設距離廢氣入口的距離為s，則扁管小流道的水力直徑為d，設d＝f(s)，則f’(s)<0，f’(s)是f(s)的一次導數。

作為優選，沿著廢氣流動方向，同一扁管小流道的水力直徑為d的幅度不斷增加。則f”(s)>0，f”(s)是f(s)的二次導數。具體原因如同前面。

作為優選，扁管內的小流道橫截面為長方形，尺寸為2x4mm。

作為優選，扁管間的小流道橫截面為三角形。

作為優選，前支撐體與后支撐體為中空的方-圓過渡結構，一側端面為方形，一側端面為圓形，其中，前支撐體的方形端面與換熱芯體圓管一側端面相連并固定、密封，圓形端面與前部燃燒室安裝筒后端面出風口處固定、密封；后支撐體的方形端面與換熱芯體扁管一側端面相連并固定、密封，圓形端面與后部法蘭裝置出風口處固定、密封。

作為優選，所述的余熱利用換熱裝置設置在燃燒器的廢氣煙道中，優選為加溫器的煙道。

作為優選，所述廢氣煙道17是燃燒室安裝筒。

作為優選，換熱裝置的廢氣入口溫度為1200－1400攝氏度，優選為1300攝氏度。作為優選，前排圓管為耐高溫不銹鋼。

作為優選，所述換熱裝置設置排氣口34，35，所述排氣口34設置在上集箱的廢氣煙道17的管壁上，所述排氣口35設置在出水管上。作為優選，排氣口34，35根據壓力情況自動排氣。

下面結合附圖對優選的實施例進行說明。

圖1所示為一種預混點火、擴散燃燒器的實施例的結構示意圖。該實例中，預混點火、擴散燃燒器采用耐熱合金鋼材料，燃燒器從前向后由供風安裝底座、預混點火室、擴散燃燒室、燃燒室外筒依次首尾連接固定而成。供風安裝底座由安裝支架1、燃燒供風圓板2組成，安裝支架1為逐漸收口的階梯形，燃燒供風圓板2內嵌于安裝支架1下端面圓孔處，兩下端面共面。燃燒供風圓板2中心設有圓形通風孔，周向設有若干非均勻分布的扇環形通風孔。預混點火室由旋流發生板3、分流裝置4、套筒5組成，分流裝置4沿軸向分兩層設置有若干通風孔，上層為預混出風口10，下層為預混進風口11，旋流發生板3同軸安裝于分流裝置兩層通風孔之間并靠近預混出風口，安裝有旋流發生板3的分流裝置4同軸固定于套筒5內，底面與套筒5底面共面且結合處密封，分流裝置上端面低于套筒上端面，分流裝置4與套筒5之間形成分流通道16。組合的預混點火室前部穿入燃燒供風圓板2的中心孔中固定。擴散燃燒室由過渡筒6、二層進風圓筒7、三層進風過渡環組成8，過渡筒6為錐環形，周向設置有若干中心軸與錐面垂直的圓孔，二層進風圓筒7為兩端開口的圓柱形，二層進風圓筒7直徑與過渡筒6大徑相同，其前端面與過渡筒6后端面對齊固定，二層進風圓筒7中間高度處固定有周向分布的中空導流管13，且與圓筒外表面貫通，三層進風過渡環8通過與二層進風圓筒7同直徑的過渡薄板與二層進風圓筒7下端面固定，其上設置有回流孔14和三層進風孔15。組合的擴散燃燒室上端面與預混燃燒室下端面同軸對齊固定。燃燒室外筒9套于組合后的供風安裝底座、預混燃燒室與擴散燃燒室外，下端面共面對齊后固定，固定處保持密封。燃燒室外筒與供風安裝底座、預混點火室、擴散燃燒室間形成擴散進風通道17。

具體的，見圖1和圖2，安裝支架1為直徑漸變的階梯形圓筒，上端面設置有安裝凸緣，用于燃燒器軸向定位，外側面設置有安裝固定凸臺，用于對燃燒器進行周向定位。安裝支架1用于安裝加溫器控制系統與點火系統，引導氣流向燃燒室入口流動，增加其流動速度，同時也是燃燒供風圓板2與燃燒室外筒8安裝的載體。本實施例中，安裝支架內徑依次為：186mm、163mm、138mm，安裝凸緣直徑為198mm。

具體的，燃燒供風圓板2用于燃燒所需空氣的分配，流經圓形通風孔的空氣進入預混燃燒室，參與預混點火室點火階段及擴散燃燒階段的燃燒，流經扇環形周向通風孔的空氣進入擴散燃燒室，參與擴散燃燒階段的燃燒，優選的，圓形通風孔與扇環通風孔面積比為3.7:1。本實施例中圖2所示燃燒供風圓板2圓形通風孔周緣設有導向槽，方便預混點火室的安裝固定，8個徑向尺寸相同的扇環形孔非均勻分布，優選的，相鄰的7個扇環中心角及間隔中心角相同，分別為19°、26°，另一個扇環中心角為23.5°，其與相鄰扇環的間隔角為17°、30.5°。

具體的，預混點火室分流裝置4軸向設置有兩層前、后對應的通風孔，每層通風孔數量為6，上層預混出風口10用于分流由燃燒供風圓板2圓形通風孔進入的空氣，分流空氣經分流通道16進入下層預混進風口11，與霧化燃油混合并阻滯燃油下行，增加燃油-空氣的混合時間，提高擴散燃燒穩定性。兩層通風孔之間設置有旋流發生板3，旋流發生板前端面與上層預混出風口圓心所在平面優選間距為6mm，中心設有圓孔，用作霧化燃油入口，周向設有截面為三角形且其法向與旋流發生板平面呈一定角度的旋流通道，用于在點火室內形成旋流，見圖3，優選的，旋流通道截面三角形對應內角為6°、65°，截面法向與旋流發生板夾角為17°。由燃燒供風圓板2圓形通風孔進入的空氣一部分經旋流發生板3上的旋流通道進入后部燃燒空間，與經中心圓孔進入的霧化燃油充分混合形成點火所需的可燃混合氣。

具體的，擴散燃燒室過渡筒6為錐環形，優選的，前、后端面直徑比為9：13，周向圓孔數量為16，直徑為8mm，均勻分布。二層進風圓筒7為兩端開口的圓柱形，直徑與過渡筒后端面直徑相等，優選的，圓筒軸向1/2高度處設有周線分布的導流管，導流管數量為10，導流管與圓筒外端面貫通并對齊。見圖4，三層進風過渡環8上設有回流孔14和三層進風孔15，用于連接擴散進風通道與擴散燃燒室內部，優選的，回流孔14和三層進風孔15數量分別為8與36，直徑分別為10mm與2mm。燃燒所需空氣由燃油供風圓板2周向扇環孔進入擴散進風通道17，并分別由過渡筒6周向圓孔、二次進風圓筒7上的導流管13、三層進風過渡環8上的回流孔14和三層進風孔15進入擴散燃燒室內部參與燃燒，優選的，擴散燃燒室各層進風面積占擴散燃燒進風面積的比例為：44％、15％、35％、6％。其中，過渡筒6周向圓孔是擴散燃燒的主供氣通道，由此進入的空氣沿錐面法向進入火焰內部，增加火焰內部未燃燃油周邊的空氣含量，提高燃燒效率。由二次進風圓筒7上的導流管13進入的高速空氣在燃燒室中部形成氣障，與霧化燃油混合燃燒的同時降低火焰軸向移動速度，增加燃油在燃燒室的滯留時間，保證充分混合與燃燒，此措施有利于減少燃油燃燒所需軸向長度。由回流孔14反沖進入燃燒室的空氣，將霧化燃油與燃燒室內壁隔開，減小了燃油在壁面的附著機率，有利于消除積碳，同時，空氣在上行過程中依附過渡筒錐面改變流動方向，與過渡筒6周向進入的空氣相互作用，在二次進風圓筒7上部形成滾流，促進空氣與未燃燃油的混合和燃燒。由三次進風孔15進入的空氣在燃燒室末端遲滯火焰運動速度，確保少量未燃盡燃油的燃燒，提高燃燒器的燃燒效率，減小燃燒尾焰長度，降低后置熱交換器熱負荷。

組裝后的燃燒器工作初始，集成在加溫器鍋頭總成上的噴油嘴噴射出霧化的燃油，燃油經旋流發生板上的中心圓孔進入旋流發生板后部空間，同時經旋流發生板上周向布置的旋流通道進入后部空間的空氣與霧化燃油充分混合，形成點火所必需的油氣混合氣，并由集成在鍋頭總成上的點火裝置點燃混合氣，形成燃燒器持續工作所需的火焰核心。點火成功后，點火裝置停止工作，噴油嘴繼續噴射燃油，并與旋流通道和預混進氣口進入的空氣混合后在預混點火室內旋流發生板后部空間形成穩定的火源，預混點火室內未燒盡的燃油繼續向擴散燃燒室內部運動。與此同時，擴散燃燒所需空氣經燃燒供風圓板周向的扇形孔進入分流通道，由過渡筒、二次進風筒、三次進風過渡環等的進風孔進入擴散燃燒室，在此過程中不斷與未燃燒的燃油表面接觸和燃燒，產生的廢氣經燃燒室外筒小直徑孔排出燃燒器。

本發明所述的預混點火、擴散燃燒器適用于加溫器等小型燃油式燃燒換熱裝置中，具有結構簡單、燃燒效率高的特點，所述的預混點火室結構可以確保燃燒器在各種極端環境下的可靠點火與穩定燃燒，多層進氣擴散燃燒結構有利于減小燃燒室軸向長度、提高燃燒器的體積功率。

雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。