家用红外线燃气灶设计和使用需注意的问题

在各行各业都争相提出高效节能的今天，节能环保也是燃气具行业发展的方向。以目前国内家用燃气灶的燃烧方式为例，按一次空气系数分为大气式燃烧和全预混燃烧两种，大气式燃烧是指可燃气体在燃烧前，燃气和一部分空气预先混合；全预混燃烧方式是指可燃气体燃烧前燃气和空气完全预混，特点有热效率高、燃烧完全、NOx化合物和CO排放低。

家用红外线灶具采用的是全预混燃烧方式，其节能环保的特点也受到了广大用户的喜爱，从燃气具产品市场销售来看，家用红外线燃气灶占有一定的份额。

完全预混燃烧原理

完全预混燃烧原理为燃气与空气混合物在燃烧前就已经在燃烧器内部实现了全部预混，空气由从喷嘴喷出的燃气被引射吸入，过剩空气系数α=1.03~1.06，并进行全部预混。燃气-空气的混合物在燃烧板的火道内进行燃烧，约50~60秒后，当板面温度上升到800~900℃时向外辐射红外线。红外线的波长比可见光长，具有极强的穿透力；不易被大气所吸收；红外线燃气灶与锅的传热主要是以热辐射为主，对流传热为辅。因此使用国标锅测试热效率时，比一般大气式燃烧灶具热效率高很多，节能效果明显。

不同材料的红外线发热体的优缺点

现家用红外线燃气灶燃烧器的红外线发热体分为陶瓷材料及金属材料两种，以下为两种材质的优缺点对比（见表一）：

表一

金属板燃烧板的类型一种是采用数层或双层的耐高温金属网。内网通常用丝径为￠0.213~0.315mm的铁铬铝丝编织而成，网目为35~40目/英寸。外网用丝径为￠0.8~1.0mm的铁铬铝丝编织而成，网目为8~10目/英寸。两层网之间的距离为8~12mm，燃烧工作时可燃混合物在内网与外网之间进行燃烧。辐射效率为45%左右。另一种类型是采用单层、双层或者多层金属薄片制成与多孔红外线陶瓷板相同功能的多孔红外线金属蜂窝体。无论哪种类型都要求金属材料在高温下可稳定工作、热膨胀系数相对低、耐氧化、红外线放射率较高等，一般金属燃烧板开孔率为80~85%，红外线放射率较高（为60~65%），不会炸裂。

根据以上分析，红外线产品设计开发过程中，燃烧器的红外线发热板的选用需根据实际情况综合考虑。

红外线燃气灶隔热技术的应用

红外线燃气灶由于其燃烧方式及传热方式的不同，其灶具表面及内部的温升一般也比大气式燃气灶的温升高。一般的电子元器件正常工作温度不能超过65℃，因此为保证灶具各零部件的使用功能及寿命，灶具内部一般需要进行隔热处理。笔者在红外线开发过程中对红外线灶具温升问题做了大量的方案及实验。选用不同材质的隔热材料，及隔热方法来降低温升。经反复分析试验及验证，最终得出有效方案：

1、将燃烧器红外发热体升高，将部件远离发热源。

2、采用多层隔热结构，将灶具内部分割为高温腔及低温腔。并采用云母、及不锈钢隔热板进行多层隔热。

3、增加相应的冷却孔，形成自然对流降低灶具内部及面板的温升。

4、增设排风扇降低温升，这种方式一般较少使用。

红外线燃气灶使用过程应注意点：

1、燃气压力对红外线灶具的影响：

当燃气灶前的供气压力过大时，造成灶具热负荷相对正常压力时增加，燃烧后会产生大量的热量在红外线发热体中，当温度达到一定状态下时，加快火焰燃烧的速度，当大于火焰传播速度时会发生回火相象。

另若燃烧板为金属材料，温度高达一定程度时，可在燃烧器腔体内部直接将燃气引燃，发生回火现象。这属于红外燃烧的特点，就是在高的燃气供给压力下更容易发生回火。与大气式燃烧器测试回火的压力刚好相反，大气式是界限气低压力时容易发生回火，高压时大气式燃烧虽然温度上升加快火焰燃烧的速度，但因压力增大火焰传播速度时也增大，不会发生由于炉头或分火器温度过高而引起回火的问题。所以建议用户在使用红外线燃气灶时应配减压阀使用，并在额定的压力范围下使用。避免由于供气压力过高引起灶具异常。

表二 灶具前的燃气压力范围

在开发验证红外线燃烧器的燃烧可靠性方面，需在按表二规定的灶前压力范围内，红外线燃烧器燃烧时不离焰、不回火、不熄火。

2、选用锅的锅底对红外线灶具影响：

因红外线灶具对锅的加热方式是以热辐射传热为主，对流传热及热传导方式为辅。辐射传热特性：热辐射的能量投射到物体表面上时，物体会对此能量产生三种不同的作用：吸收、反射和穿透。反射有两种形式：漫反射和镜反射。当表面的不平整尺寸大于投入辐射的波长时，形成漫反射。因此，为避免由于反射造成过多的热损失，应优先选用锅底表面粗糙度略大的锅，若使用亮面锅底则对其辐射传热有镜面反射作用，热损失过多。造成燃气灶的热效率降低。其反射的热量还可能引起燃烧器发生回火的现象。

在此建议用户在使用红外线燃气灶时尽量不使用锅底为镜面光亮的锅，应选用锅底为深色的且锅底表面粗糙度略大的锅，用红外线灶具时才能达到更好的效果。

在开发验证红外线燃烧器的燃烧可靠性方面，需增加高温下的回火特性的测试，即使用0-1气，坐下限新铝锅时，燃烧器不得有回火现象。

3、红外线燃气灶的发热体都为多孔结构，且孔径很小。不易清洁是红外线燃气灶的痛点。因此在烹饪过程中，特别是烹饪容易溢锅的菜式时，如煲汤及煮粥，应尽量避免堵塞燃烧器。

4、现有的家用红外燃气灶大部分为下进风方式，因此在灶具安装时需在橱柜留出累计大于100平方厘米的面积。确保灶具在长时间使用时能够有足够的空气进行流通交换，确保燃气燃烧时所需的氧气能充分的补充。且尽量避免在灶具的下方安装电器产品，避免由于高温造成不必要的损坏。

（责编 邱麦平）