燃氣灶具設計結構優化探究

摘要：燃氣灶具是人們生活中常用的烹飪器具，是一種利用天然氣、人工煤氣、液化石油氣等燃氣燃料燃燒，直接加熱的廚房電器。根據所使用的燃料，可分為天然氣灶、煤氣灶、液化氣灶等，根據不同灶眼又可分為多眼灶、雙灶、單灶。燃氣灶具的使用性能與其結構設計有著密切的關系，科學合理的結構設計，能夠提升燃氣灶具的燃燒性能，同時降低燃料消耗。因此，燃氣灶具結構的優化設計對節能減排具有重要的意義和價值。

關鍵詞：燃氣灶具;設計結構;優化

前言：

人們在日常生活中，都要用到燃氣灶具烹飪食物。燃氣灶具主要是通過燃燒燃料形成火焰，進而通過火焰加熱的方式烹飪食物。當前市面上的燃氣灶具種類繁多，設計結構也多種多樣。合理的設計結構對于燃氣灶具的性能發揮是非常重要的。所以，要對燃氣灶具的結構加以了解，進而根據其燃燒原理及燃燒效果，對其設計結構進行合理優化，以提高燃氣灶具的燃燒性能，更好的滿足人們日常生活的使用需求。

一、燃氣灶具的結構組成

燃氣灶具主要使用點火裝置，通過產生的電火花和熱量點燃氣體和空氣的混合物，對食物進行加熱，是人們生活中必備的重要烹飪工具。燃氣灶具的結構主要包括承液盤、底殼、分火器、鍋架、旋鈕、外火蓋、中心火蓋、面板等。根據不同的位置作用及類型，可分為整機框架、熄火保護裝置、燃燒器、點火裝置等部件^[1]。熄火保護裝置主要是保證燃氣灶具使用過程中的安全。如果由于開水或湯汁溢出造成火焰熄滅等意外熄火的情況，燃氣灶具自動關閉氣源，確保安全。當前常見的主要有離子感應式、熱電式等兩種類型。當前我國已經強制要求燃氣灶具帶有熄火保護裝置。灶具火蓋是一個燃氣灶具中的一個重要的核心部件，火蓋的火孔設計和材質選擇都十分重要。當前火蓋火孔設計形式多樣，包括條形、矩形、梯形、圓孔形等類型。而燃燒器則負責將燃氣和空氣混合均勻地分布在各火孔上，以保證燃燒完全、穩定、均勻。因此，在燃燒器的設計中，要注意一次空氣進氣口、引射管喉部、噴嘴、火孔形狀及尺寸等因素。點火裝置當前常見的類型主要有脈沖電子點火器、壓電陶瓷點火器等類型。其中壓電式點火器可不需額外供電，利用機械撞擊力一次擰噴電火花;脈沖式電子點火器可通過額外電池或者適配器供電產生連續電火花，點燃燃氣，使用更加方便。因此，脈沖電子點火器逐漸取代壓電式點火器。

二、燃氣灶具的設計結構優化

（一）確保燃燒過程中的氧氣供應充足

在燃氣灶具火焰燃燒過程中，保證充足的氧氣供應是煤氣充分燃燒、正常燃燒過程和有效發揮燃氣額定熱值的重要依據。因此，在燃氣灶具燃燒器的設計優化當中，必須保證燃氣和氧氣的充分混合，保持大火、中火、小火均燃燒狀態良好。所以，燃氣灶具設計結構優化中，需要考慮保證氧氣供應充足，滿足燃氣燃燒需求。目前市面上常見的燃氣灶具空氣供給方式主要有上進風、下進風、全進風等不同形式。其中與燃燒過程自然對流狀態比較符合的是下進風^[2]。從燃燒器下方進風孔，新鮮空氣隨燃氣流動形成的負壓進入燃燒區域。但是這種形式會占用較大空間，且灶具安裝需要櫥柜開孔以保證空氣的供給。隨著人們審美追求的提高，嵌入式燃氣灶具應用越來越多，人們越來越多的傾向于保留櫥柜完整不開孔，采取上進風的方式的灶具成為主流需求。上進風燃燒器燃氣口和面板平行或略低，面板下部分缺失燃氣和空氣混合的空間，因此在設計結構優化中，可以通過適當提高鍋架的方式，保持足夠的空間使燃燒所需的空氣得到及時補充^[3]。而全進風的形式綜合了上進風和下進風的優勢，通過兩種渠道相結合的進風方式，可通過嵌入灶臺下方櫥柜設計通風孔供給空氣，也可通過面板上方供給空氣，這種能夠同時利用兩種方式獲得新鮮空氣的結構，保證了燃燒過程中空氣供應充足，進而實現了對燃氣灶具的設計結構優化，同時提高了灶具對櫥柜安裝條件的適應性。

（二）充分考慮燃氣灶具燃燒過程特點

對于燃氣灶具設計結構優化，尤其是在燃燒器設計結構優化中，有必要充分考慮燃氣爐燃燒過程的特性。如上所述，目前燃氣灶具的進風方式主要有向上進風、向下進風和全進風等。燃燒過程中的熱量主要通過火焰與鍋之間熱傳導的方式被實際利用，對燃燒器的熱輻射、對流等方面的考慮較少。在一些煤氣灶的設計中，采用了紅外燃燒器來增加燃氣燃燒過程中的熱輻射能量的吸收利用。然而這種方法很難充分利用熱傳導效應^[4]。所以，當前燃氣灶具對于燃燒過程的考慮，仍然比較有限，因此可以從這一角度入手對燃氣灶具設計結構進行優化。燃燒過程實際上是一個強氧化反應過程，通過節能的角度分析燃氣灶具工作過程，可以對燃燒過程中的相關因素全面充分利用，進而優化燃燒器的設計。我國很多燃氣灶具燃燒器設計中，都是以國外燃燒器為設計靈感來源。但是由于不同的飲食文化，國外燃氣灶具燃燒器的熱負荷通常偏小，不完全適合我國烹飪需求。因此在燃氣灶具設計結構優化中，需要對國外相關經驗選擇性的參考，結合我國飲食文化特點，充分滿足家庭烹飪食物的需求，進行合理的優化設計。結合我國實際市場需求，充分考慮燃氣爐燃燒過程的特點，明確燃氣灶具設計結構優化的發展方向，從而進一步提高燃氣灶具的使用性能。

（三）節約燃氣發揮燃氣灶具最大效用

在燃氣灶具設計結構優化當中，應當考慮到在節約燃氣消耗量的同時，盡量利用燃燒過程中的每一個環節，以確保燃氣灶具產生的熱量能發揮最大的效用。當前很多燃氣灶具中，對于燃燒過程熱量利用都并不充分。通常只是對直接熱傳導效果加以考慮，但是對于熱對流、熱輻射效果等考慮較少。所以單單考慮燃燒過程的熱量利用形式，燃氣灶具設置不如傳統煤爐?；诖?，在燃氣灶具設計結構優化當中，要更加重視燃氣灶具燃燒過程特點，設計開發處新的燃氣灶具產品。對燃氣灶具燃燒器的設計結構優化，也需要對燃氣燃燒過程特點加以考慮。燃氣燃燒過程和傳統煤爐燃燒過程是不同的^[5]。在燃氣燃燒過程中，需要考慮燃氣進入燃燒器后的平衡和燃氣與空氣的充分混合、燃氣燃燒對炊具的要求、以及在人們烹飪中的舒適度等。我國當前對于燃氣灶具的設計比較缺乏新意，存在較多的雷同、相似情況，因此對燃氣灶具的性能提升沒有太大幫助?；谶@一情況，在燃氣灶具設計結構優化當中，應當充分關注燃氣燃燒過程特點，綜合考慮我國的生活環境、燃氣供應、烹飪習慣、飲食文化等方面的特點，使燃氣灶具能夠真正契合我國家庭使用的實際特點。通過對燃燒器等相關結構部分的設計優化，實現節約燃氣、提高燃氣灶具效用發揮的目的。

三、結論

燃氣灶具是人們生活中常用的烹飪工具，主要是通過火焰燃燒產生熱量對食物進行烹飪。燃氣灶具的性能發揮，在很大程度上取決于其設計結構，因此，保證科學合理的設計結構，對于燃氣灶具的使用性能和效用提升，都有較大的幫助?；诖?，要充分結合我國家庭使用燃氣灶具的需求和特點與燃燒過程特點等因素，對燃氣灶具進行設計結構優化，使其能夠發揮出更好的作用。

參考文獻：

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作者簡介：胡月，本科，女，1993.06，機械助理工程師，研究方向：機械。

（作者單位：廣東萬家樂燃氣具有限公司）