用于燃烧器的冷却体
技术领域
本实用新型涉及换热技术领域，尤其涉及一种用于燃烧器的冷却体。
背景技术
相关技术中提出了一种水冷式燃烧器，该种燃烧器通过设置冷却水管，可以降低燃烧器燃烧过程中火焰的温度，从而减少氮氧化物的排放。但由于该种燃烧器的冷却水管需要将吸热后的换热介质导出，结构较为复杂，使用较为不便。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种用于燃烧器的冷却体，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。
根据本实用新型实施例的用于燃烧器的冷却体包括吸热段，所述吸热段位于所述燃烧器的燃烧区，用于与所述燃烧区进行热交换，其中，所述吸热段位于所述燃烧区中的火焰内。
在一种实施方式中，所述吸热段位于所述燃烧区中火焰的外焰。
在一种实施方式中，所述冷却体还包括与所述吸热段相连通的冷凝段，所述冷凝段位于所述燃烧器的非燃烧区，用于与所述非燃烧区进行热交换。
在一种实施方式中，所述冷却体包括连接于所述冷凝段和所述吸热段之间的绝热段，所述绝热段位于所述非燃烧区。
在一种实施方式中，所述吸热段、所述冷凝段和所述绝热段由所述冷却体经过多次折弯形成，其中，所述吸热段位于所述冷凝段的上方，所述吸热段、所述绝热段和所述冷凝段共同限定出半敞开的包覆空间。
在一种实施方式中，所述冷却体采用镍铬合金的材料制造而成。
在一种实施方式中，所述冷却体被构造为管状，所述冷却体内设有可沿其径向流动的换热介质，所述换热介质用于在所述吸热段与所述燃烧区进行换热。
在一种实施方式中，所述冷却体被构造为闭环结构。
在一种实施方式中，所述冷却体包括吸液层和包设于所述吸液层外部的外壁，所述吸液层供液态的换热介质流动，所述吸液层限定出气流腔，所述气流腔供气态的换热介质流动。
在一种实施方式中，所述吸液层被构造为毛细管，所述液态的换热介质在毛细管力的作用下被吸附于所述吸液层。
在一种实施方式中，所述气流腔为真空状态。
在一种实施方式中，所述气流腔内的压强为60帕-150帕。
在一种实施方式中，所述燃烧区为间隔设置的多个，所述吸热段为与多个所述燃烧区对应设置的多个。
本实用新型实施例的用于燃烧器的冷却体通过采用上述技术方案，通过降低燃烧区的火焰的温度，可以减少燃烧器所排放的烟气中的氮氧化物的含量，并且可以解决由于燃烧不充分所导致的一氧化碳含量高的技术问题，从而达到减少烟气中一氧化碳含量的技术效果，环保效益高。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本实用新型进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本实用新型公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本实用新型范围的限制。
图1示出根据本实用新型实施例的用于燃烧器的冷却体的结构示意图；
图2示出根据本实用新型实施例的用于燃烧器的冷却体的在燃烧器上的安装示意图；
图3示出根据本实用新型实施例的用于燃烧器的冷却体的横截面结构示意图；
图4示出根据本实用新型实施例的用于燃烧器的冷却体的剖面结构示意图。
附图标记说明：
燃烧器100；
冷却体10；外壁11；吸液层12；气流腔13；吸热段14；冷凝段15；绝热段16；
火排20；火孔21。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下面参照图1-图4描述根据本实用新型实施例的用于燃烧器的冷却体10。
如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的冷却体10包括吸热段14，吸热段14位于燃烧器100的燃烧区，用于与燃烧区进行热交换，其中，吸热段14位于燃烧区中的火焰内。
具体地，燃烧器100包括火排20和冷却体10。火排20为至少一个，火排20的顶部具有向上敞开的火孔21，且火排20安装于壳体20。其中，火排20用于导流可燃气与空气的混合气，混合气由火孔21流出被点燃后产生火焰，以在火排20的正上方形成燃烧区。
进一步地，吸热段14与火排20的火孔21之间的距离不大于燃烧区中火焰的高度。也就是说，吸热段14位于火孔21正上方的火焰中。可以理解的是，吸热段14可以与火焰进行热交换，以将火焰中的部分热量吸收并传递，从而达到降低火焰温度的目的。并且，由于吸热段14位于燃烧区的火焰内，吸热段14与火焰进行热交换的效率较高。
另外，为了避免吸热段14阻挡混合气从火孔21流出，吸热段14适宜与火孔21间隔设置。
根据本实用新型实施例的燃烧器100，通过设置冷却体10，且冷却体10的吸热段14位于火排20正上方的燃烧区的火焰，火焰中的部分热量与吸热段14进行热交换，从而降低火焰的平均温度。由此，可以降低燃烧过程中产生的烟气中的氮氧化物的含量，进而降低氮氧化物的排放，环保效益较高。
再者，由于吸热段14位于火焰处，吸热段14可以使火焰的流动方向从竖直向上改变为与竖直方向具有夹角的倾斜方向，在燃烧器100设有多个火排20的条件下，不同的火排20上方的火焰可以形成相交射流，相交射流的碰撞过程会引发热气流的冲击旋涡，从而使燃烧过程中的二次空气与燃气的混合更加充分，进而减少燃烧过程中所产生的烟气中的一氧化碳的含量。
在一种实施方式中，吸热段14于燃烧区中火焰的外焰。可以理解的是，火焰的外焰位于火焰的内焰上方，且火焰的外焰区域为火焰的高温区。在混合气的燃烧过程中，氮氧化物主要形成于火焰的高温区。通过将吸热段14设置为经过火焰的外焰，可以有效降低火焰高温区的温度，从而进一步降低火焰的平均温度，进一步降低烟气中氮氧化物的含量。
在一种实施方式中，如图2所示，冷却体10还包括与吸热段14相连通的冷凝段15，冷凝段15位于火排20的非燃烧区，用于与非燃烧区进行热交换。其中，火排20的非燃烧区指的是燃烧区之外的空间，即冷凝段15不经过火排上方的火焰。具体地，由于吸热段14经过火焰，因此吸热段14所处的环境温度较高；由于冷凝段15未经过火焰，因此冷凝段15所处的环境温度较低。吸热段14在燃烧区吸热后，将热量传递至冷凝段15，冷凝段15与非燃烧区进行热交换，从而将热量散发至非燃烧区，由此，冷却体10完成将燃烧区的热量向非燃烧区的热量的传递。
在一种实施方式中，继续参照图2所示，冷却体10包括连接于冷凝段15和吸热段14之间的绝热段16，绝热段16位于非燃烧区，绝热段16不与非燃烧区进行热交换。可以理解的是，吸热段14可以通过绝热段16向冷凝段15传导热量。由此，可以避免换热介质从吸热段14向冷凝段15流动的过程中与外界发生热交换，从而保证了热量在传递过程中的对流速度，有利于保证冷却体10的导热效果。
在一个示例中，绝热段16的外表面设置有隔热层，隔热层采用隔热材料制造而成。其中，隔热材料可以为耐高温隔热棉。
在一种实施方式中，如图2所示，冷却体10被构造为闭环结构。由此，可以使热量沿冷却体10的长度方向循环流动，从而可以提高冷却体10的导热性能和稳定性。
在一种实施方式中，冷却体10采用镍铬合金的材料制造而成。
在一个示例中，冷却体10为实心管结构，且冷却体10被构造为闭环结构，其中，冷却体10采用镍铬合金材料制造而成。可以理解的是，镍铬合金具有较好的导热性能，可以有效地将燃烧区的热量传导至非燃烧区，从而提高对火焰温度的冷却效果和冷却效率。另外，镍铬合金具有高强度和抗腐蚀性，由此，可以提高冷却体10的结构强度和耐腐蚀性，从而延长冷却体10的使用寿命。
在一种实施方式中，冷却体10被构造为管状，冷却体10内设有可沿其径向流动的换热介质，换热介质用于在吸热段14与燃烧区进行换热。换热介质在冷却体内与外界进行热交换以实现冷却体10的冷却功能。其中，换热介质在吸热段14与燃烧区进行热交换的过程中，换热介质从燃烧区进行吸热，以降低火焰的温度。
在一个示例中，如图4所示，冷却体10包括位于燃烧区的吸热段14和位于非燃烧区的冷凝段15，其中，换热介质可以在吸热段14和冷凝段15间往复流动。具体地，由于吸热段14经过火焰，因此吸热段14所处的环境温度较高，吸热段14内的液态的换热介质在吸热后转换为气态的换热介质，且气态的换热介质向冷凝段15流动。由于冷凝段15未经过火焰，因此冷凝段15所处的环境温度较低，由吸热段14进入冷凝段15的气态的换热介质向外界放热，且气态的换热介质转换为液态的换热介质。同时，冷凝段15内的液态的换热介质向吸热段14流动。由此，完成换热介质在冷却体10内的循环流动。
在一个示例中，冷却体10包括连接于冷凝段15和吸热段14之间的绝热段16，绝热段16位于非燃烧区，换热介质在绝热段16不与外界进行热交换。由此，可以避免换热介质在冷凝段15和吸热段14之间流动的过程中与外界发生热交换，从而保证了液态和气态的换热介质在冷凝段15和吸热段14之间的对流速度，有利于保证冷却体10的导热效果。
在一个示例中，如图3所示，冷却体10被构造为管状，包括吸液层12和外壁11。外壁11包设于吸液层12的外部，吸液层12限定出气流腔13。其中，吸液层12可以被构造为中空的管状结构，以限定出气流腔13。在换热介质为液态的条件下，吸液层12供液态的换热介质流动；在换热介质为气态的条件下，换热介质沿气流腔13流动。由此，换热介质在液态和气态之间转换的过程中，换热介质在冷却体10内的对流效果好，从而可以提升冷却体10的导热系数。
可选地，吸液层12被构造为毛细管，液态的换热介质在毛细管力的作用下被吸附于吸液层12。在一个示例中，毛细管的壁体具有多个细微的空隙，由于毛细管的壁体的毛细管力大于液态的换热介质的表面张力，以使液态的换热介质被吸附于毛细管的壁体内。由此，可以提高吸液层12对液态的换热介质的吸附能力。其中，液态的换热介质可以为水和硅油的混合液。
在一个示例中，如图2所示，冷却体10被构造为闭环结构。由此，可以使换热介质在冷却体10内循环流动，以使换热介质流经至冷却体10内的任意部分均可进行热交换，从而提高了冷却体10的导热性能和稳定性。
进一步地，冷却体10可以通过将冷却管弯折并封口的工艺制造而成。具体地，冷却管的两端分别具有开口，将冷却管弯折以使两端的开口对齐。然后向冷却管内注射换热介质，其中，换热介质注射入冷却管内后被吸附于吸液层12。最后，通过铜焊或铝焊的焊接工艺将两端的开口对接并封口，从而使冷却管形成闭环结构的冷却体10。需要说明的是，以上仅为举例说明闭环结构的冷却体10的加工过程，而不能理解为对本实用新型的限制，在其他示例中，冷却体10还可以通过其他方式加工为闭环结构。
在一个示例中，气流腔13为真空状态。可以理解的是，此处的“真空状态”指的是气流腔13所形成的封闭空间内的气压低于一个大气压力。由此，可以提高气态的换热介质在气流腔13内的流速，从而提高换热介质在冷却体10内的对流速度，进而提高冷却体10的导热效果。
优选地，气流腔13内的压强为60帕-150帕。需要说明的是，如果气流腔13内的压强小于60帕，冷却体10的加工难度较大，从而增大了冷却体10的加工成本；如果气流腔13内的压强大于150帕，则会影响气态的换热介质在气流腔13内的流速。为了保证气态的换热介质在气流腔13内的流速的同时控制冷却体10的加工成本，气流腔13内的压强适于设置为60帕-150帕的范围内。
在一个示例中，如图4所示，吸热段14和冷凝段15沿冷却体10的长度方向(图示中的左右方向)间隔设置。吸热段14位于火排20的火孔21的正上方，用于吸收火孔21正上方的火焰处的热量；冷凝段15位于不经过火孔21的正上方，以使冷凝段15处于温度较低的位置。其中，冷凝段15可以设于火排20的斜上方，或者设于火排20的侧向，或者设于火排20的下方。
吸热段14的吸液层12的液态的换热介质在吸收火焰的热量后，转换为气态的换热介质并由吸液层12进入气流腔13，然后通过气流腔13流动至冷凝段15。同时，由于吸热段14的吸液层12出现空缺，冷凝段15的吸液层12内的液态的换热介质通过吸液层12向吸热段14流动，以补充至吸热段14的吸液层12。气态的换热介质进入冷凝段15后向外界放热，并转换为液态的换热介质，然后被吸附于冷凝段15的吸液层12内。由此，冷却体10在吸热和放热的过程中，换热介质通过气态和液态之间的转换形成闭环的循环流动。
在一种实施方式中，如图2所示，吸热段14、冷凝段15和绝热段16由冷却体10经过多次折弯形成，其中，吸热段14位于冷凝段15的上方，吸热段14、绝热段16和冷凝段15共同限定出半敞开的包覆空间。
在一个示例中，如图2所示，吸热段14和冷凝段15在上下方向上间隔设置，其中，冷却体10经过多次折弯可形成多个间隔设置的吸热段14。绝热段16连接于吸热段14和冷凝段15之间，从而使冷却体10形成具有侧向开口的半敞开的包覆空间。由此，一方面可以将吸热段14和冷凝段15在空间上隔离开，以使吸热段14从燃烧区吸热并且使冷凝段15向非燃烧区放热；另一方面，冷却体10可通过包覆空间固定于燃烧器100的壳体20上，例如，可以通过将绝热段16固定于壳体的侧壁上，以使壳体位于冷却体10的包覆空间内。
在一种实施方式中，如图1和图2所示，火排20为多个且间隔设置，吸热段14为与多个火排20对应设置的多个，每个吸热段14设置于对应的火排20的正上方。由此，在保证燃烧器100的燃烧效率的同时，可以保证减少每个火排20在燃烧过程中产生的烟气中的氮氧化物的含量。
在一个示例中，多个火排20沿壳体20的长度方向(即图示中的左右方向)间隔排列，且多个火排20相互平行设置。冷却体10经过多次弯折以限定出与多个火排20对应设置的多个吸热段14，且多个吸热段14位于对应火排20的上方。其中，多个吸热段14与多个火排20的对应关系可以为多对一、或者为一对多、或者为多对多，本实用新型实施例对此不作具体限定。
在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
