燃?xì)鉁p壓器

固體燃料要安全燃燒，要具備兩個條件:一是適量的助燃?xì)怏w(空氣或氧氣)，二是燃燒物質(zhì)保持一定的溫度(通常高于著火點).固體燃燒時，已燃部分對未燃部分的傳熱方式是傳導(dǎo)和輻射，燃燒方向是由外向其中心發(fā)展.固體燃燒時發(fā)生熱膨脹，體積變大，但變化不大，其位移幾乎為零.氣體燃燒時，已燃部分對未燃部分的傳熱方式，除了傳導(dǎo)和輻射外，增加了對流方式，燃燒方向是由中心向外發(fā)展.氣體燃燒時發(fā)生劇烈熱膨脹，其生成物的體積為燃燒前體積數(shù)百千倍，并以較快速度發(fā)生位移①.因此僅滿足上述的兩個條件，是無法使氣體安全燃燒的. 現(xiàn)代燃燒理論告訴我們，氣體安全燃燒還必須具備第三個條件，即維護(hù)一定大小的氣壓差，使燃?xì)獾某鰵馑俣鹊扔谌紵俣?只有這樣

，在一定范圍內(nèi)達(dá)到動態(tài)平衡，火焰就能維持穩(wěn)定狀態(tài)，從而實現(xiàn)氣體的安全燃燒.若出氣壓強(qiáng)過大，就會使出氣速度大于燃燒速度，造成火焰離開火孔一定距離燃燒，此現(xiàn)象術(shù)語叫做離焰.若燃?xì)鈮簭?qiáng)繼續(xù)上升，火焰將離火孔更遠(yuǎn)處燃燒，火焰的穩(wěn)定性②遭到進(jìn)一步破壞，火焰飄忽不定，直至最后完全熄滅，這種現(xiàn)象叫做脫火.脫火時，燃?xì)鈺^續(xù)外泄，在空氣中形成大量的有毒氣體或爆炸性氣體，極易引發(fā)事故;若燃?xì)鈮簭?qiáng)過小，會使燃燒速度大于出氣速度，造成火焰會進(jìn)入火孔繼續(xù)燃燒，這現(xiàn)象叫做回火.回火時，形成缺氧狀態(tài)的不完全燃燒，產(chǎn)生大量有毒氣體，還會向外溢出石油氣，也極易引發(fā)事故. 經(jīng)工程技術(shù)人員大量實驗，不僅證實了氣體安全燃燒要維持一定氣壓差，而且還證實了不同成份的氣體，安全燃燒所需要的氣壓差并不相同.例如:人工煤氣，80-100mm水柱;液化石油氣，250-350mm水柱.前文提到的2940Pa正是這兩個數(shù)值的平均值. 讓我們回到調(diào)壓器原理上來.當(dāng)我們打開鋼瓶上的角閥(即通氣開關(guān))時，高壓石油氣通過進(jìn)氣管沖開閥墊進(jìn)入下氣室，隨著下氣室氣體的增多，下氣室壓強(qiáng)就會升高，逼使橡皮膜向上凸起.上氣室體積逐步變小，當(dāng)上氣室壓強(qiáng)大于大氣壓時，室內(nèi)空氣從呼吸孔緩慢排出，完成了調(diào)壓器一次呼氣過程.在這一過程中，杠桿右端上移，左端則下壓，使進(jìn)氣噴嘴逐步關(guān)閉，停止供氣，使下氣室壓強(qiáng)不再上升. 當(dāng)打開燃?xì)鉅t開關(guān)后，由于燃?xì)庀蛲廨敵?，下氣室壓?qiáng)變小，橡皮膜下凹，帶動杠桿右端下移左端上動，閥墊開啟，高壓石油氣進(jìn)入下氣室.在這一過程中，上氣室體積逐漸變大，當(dāng)它的壓強(qiáng)小于外界大氣壓時，空氣從外經(jīng)呼吸孔進(jìn)入上氣室，完成了調(diào)壓器一次吸氣過程. 因此，在爐具燃燒過程中，橡皮膜不停地上凸下凹，閥墊由杠桿帶動，也隨著不斷關(guān)閉開啟.在整個動態(tài)變化中，我們只要保證調(diào)壓器中的杠桿，它左、右兩力臂(注意左短右長的特點)之長，有一個合理的比例，加上橡皮膜與彈簧對杠桿右端，施加一個大小適當(dāng)?shù)暮狭?，就能讓閥墊開啟時間遠(yuǎn)小于關(guān)閉時間，并讓這兩段時間有一個恰當(dāng)?shù)谋戎?這個恰當(dāng)比值，就保證了下氣室的氣壓，始終比上氣室大2940Pa左右.對于上氣室氣壓來講，可近似地認(rèn)為就是當(dāng)時外界的大氣壓值③.這樣就使燃?xì)怆x開火孔處的壓強(qiáng)，永遠(yuǎn)比大氣壓值大2940Pa左右，燃?xì)庠诜€(wěn)定狀態(tài)下燃燒.這是調(diào)壓器設(shè)計上的第一個精妙之處. 第二個精妙之處，表現(xiàn)在呼吸孔的設(shè)計上，是那樣獨具匠心.一是呼吸孔為什么開鉆在上閥蓋的邊沿上?而不是開鉆在易于鉆孔的其它位置?二是呼吸孔直徑為0.8毫m，僅能穿過最小號的銹花針，孔徑為什么如此之小? 小孔開鉆在閥蓋的邊沿上，是為了讓它緊靠橡皮膜.如果下氣室氣壓過大，橡皮膜就向上凸起，立刻堵住呼吸孔，防止了上氣室中的空氣由呼吸孔向外排出.根據(jù)玻意耳特定律可知，被密閉在上氣室內(nèi)一定質(zhì)量的空氣，在體積變小的過程中，其壓強(qiáng)不斷變大.即是pV=常量.防止了橡皮膜因上下氣壓懸殊過大而破損，避免了因膜片破損造成石油氣外泄事故的發(fā)生. 呼吸孔直徑為0.8毫m，但孔深卻在1cm左右，這兒充分應(yīng)用了流體力學(xué)知識.流體在運動時，由于阻滯作用會存在內(nèi)摩擦力.孔洞面積越小，深度越大，內(nèi)摩擦力就越大，阻尼效果就明顯--每秒流量變小.這樣，上氣室在呼氣和吸氣時，有一個較長的時間過程，從而保證了在動態(tài)變化中，在石油氣增減壓強(qiáng)時，不是迅猛增加，也不是迅猛減少，就能讓火焰穩(wěn)定燃燒，體現(xiàn)了動態(tài)平衡的調(diào)節(jié)過程.

燃?xì)鉁p壓器是通過自動改變經(jīng)調(diào)節(jié)閥的燃?xì)饬髁慷钩隹谌細(xì)獗３忠?guī)定壓力的設(shè)備，通常分為直接作用式和間接作用式兩種。

燃?xì)庹{(diào)壓器是液化石油氣安全燃燒的一個重要部件，連通在鋼瓶和爐具之間.調(diào)壓器不僅能把瓶內(nèi)的高壓石油氣變?yōu)榈蛪菏蜌?從980千Pa降至100千Pa左右)，還能把低壓氣，穩(wěn)定在適合爐具安全燃燒的壓強(qiáng)范圍內(nèi).即做到經(jīng)它輸出的石油氣，在爐具火孔處的氣壓，隨地隨時地比外界大氣壓值大2940Pa左右，因此實際上調(diào)壓器是一種自動穩(wěn)壓裝置.人們習(xí)慣地把它稱為減壓器，是只注意到了它降壓的功能，而忽視了它穩(wěn)壓的本領(lǐng).調(diào)壓器整個設(shè)計之巧妙精細(xì)，正是表現(xiàn)在它的穩(wěn)壓本領(lǐng)方面，本文擬在這方面作詳盡的說明. 下圖是調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)圖，它主要由手輪、進(jìn)氣管、上閥蓋、下閥蓋、橡皮膜、進(jìn)氣噴嘴、閥墊、一個小杠桿、出氣管等零部件組成.調(diào)壓器中間是一塊圓形的橡皮膜，它把調(diào)壓器分為上下兩個氣室.上氣室內(nèi)有一彈簧，上端連著調(diào)節(jié)螺蓋，下端連著橡皮膜.在上閥蓋邊沿處有一個直徑為0.8毫m的小孔，使上氣室與外界相通，此孔形象地稱為呼吸孔.下氣室中有一個精黃銅制成的杠桿，總長為5cm左右，轉(zhuǎn)動性能非常靈敏.杠桿右端與橡皮膜中心連接在一起，左端粘著閥墊，緊扣在進(jìn)氣噴嘴上，對噴出的高壓石油氣產(chǎn)生阻尼作用.此杠桿左右兩端離支點距離為左短右長，是不等臂杠桿.其表現(xiàn)特點為:對杠桿右端作用力的微小變化，勢必使杠桿左端的作用力產(chǎn)生一個較大的變化.在原理上講，實現(xiàn)了對力的放大;在效果上講，增加了對高壓氣的阻尼作用. 燃?xì)庹{(diào)壓器工作原理圖