燃气灶具设计结构优化探究

摘要：燃气灶具是人们生活中常用的烹饪器具，是一种利用天然气、人工煤气、液化石油气等燃气燃料燃烧，直接加热的厨房电器。根据所使用的燃料，可分为天然气灶、煤气灶、液化气灶等，根据不同灶眼又可分为多眼灶、双灶、单灶。燃气灶具的使用性能与其结构设计有着密切的关系，科学合理的结构设计，能够提升燃气灶具的燃烧性能，同时降低燃料消耗。因此，燃气灶具结构的优化设计对节能减排具有重要的意义和价值。

关键词：燃气灶具;设计结构;优化

前言：

人们在日常生活中，都要用到燃氣灶具烹饪食物。燃气灶具主要是通过燃烧燃料形成火焰，进而通过火焰加热的方式烹饪食物。当前市面上的燃气灶具种类繁多，设计结构也多种多样。合理的设计结构对于燃气灶具的性能发挥是非常重要的。所以，要对燃气灶具的结构加以了解，进而根据其燃烧原理及燃烧效果，对其设计结构进行合理优化，以提高燃气灶具的燃烧性能，更好的满足人们日常生活的使用需求。

一、燃气灶具的结构组成

燃气灶具主要使用点火装置，通过产生的电火花和热量点燃气体和空气的混合物，对食物进行加热，是人们生活中必备的重要烹饪工具。燃气灶具的结构主要包括承液盘、底壳、分火器、锅架、旋钮、外火盖、中心火盖、面板等。根据不同的位置作用及类型，可分为整机框架、熄火保护装置、燃烧器、点火装置等部件^[1]。熄火保护装置主要是保证燃气灶具使用过程中的安全。如果由于开水或汤汁溢出造成火焰熄灭等意外熄火的情况，燃气灶具自动关闭气源，确保安全。当前常见的主要有离子感应式、热电式等两种类型。当前我国已经强制要求燃气灶具带有熄火保护装置。灶具火盖是一个燃气灶具中的一个重要的核心部件，火盖的火孔设计和材质选择都十分重要。当前火盖火孔设计形式多样，包括条形、矩形、梯形、圆孔形等类型。而燃烧器则负责将燃气和空气混合均匀地分布在各火孔上，以保证燃烧完全、稳定、均匀。因此，在燃烧器的设计中，要注意一次空气进气口、引射管喉部、喷嘴、火孔形状及尺寸等因素。点火装置当前常见的类型主要有脉冲电子点火器、压电陶瓷点火器等类型。其中压电式点火器可不需额外供电，利用机械撞击力一次拧喷电火花;脉冲式电子点火器可通过额外电池或者适配器供电产生连续电火花，点燃燃气，使用更加方便。因此，脉冲电子点火器逐渐取代压电式点火器。

二、燃气灶具的设计结构优化

（一）确保燃烧过程中的氧气供应充足

在燃气灶具火焰燃烧过程中，保证充足的氧气供应是煤气充分燃烧、正常燃烧过程和有效发挥燃气额定热值的重要依据。因此，在燃气灶具燃烧器的设计优化当中，必须保证燃气和氧气的充分混合，保持大火、中火、小火均燃烧状态良好。所以，燃气灶具设计结构优化中，需要考虑保证氧气供应充足，满足燃气燃烧需求。目前市面上常见的燃气灶具空气供给方式主要有上进风、下进风、全进风等不同形式。其中与燃烧过程自然对流状态比较符合的是下进风^[2]。从燃烧器下方进风孔，新鲜空气随燃气流动形成的负压进入燃烧区域。但是这种形式会占用较大空间，且灶具安装需要橱柜开孔以保证空气的供给。随着人们审美追求的提高，嵌入式燃气灶具应用越来越多，人们越来越多的倾向于保留橱柜完整不开孔，采取上进风的方式的灶具成为主流需求。上进风燃烧器燃气口和面板平行或略低，面板下部分缺失燃气和空气混合的空间，因此在设计结构优化中，可以通过适当提高锅架的方式，保持足够的空间使燃烧所需的空气得到及时补充^[3]。而全进风的形式综合了上进风和下进风的优势，通过两种渠道相结合的进风方式，可通过嵌入灶台下方橱柜设计通风孔供给空气，也可通过面板上方供给空气，这种能够同时利用两种方式获得新鲜空气的结构，保证了燃烧过程中空气供应充足，进而实现了对燃气灶具的设计结构优化，同时提高了灶具对橱柜安装条件的适应性。

（二）充分考虑燃气灶具燃烧过程特点

对于燃气灶具设计结构优化，尤其是在燃烧器设计结构优化中，有必要充分考虑燃气炉燃烧过程的特性。如上所述，目前燃气灶具的进风方式主要有向上进风、向下进风和全进风等。燃烧过程中的热量主要通过火焰与锅之间热传导的方式被实际利用，对燃烧器的热辐射、对流等方面的考虑较少。在一些煤气灶的设计中，采用了红外燃烧器来增加燃气燃烧过程中的热辐射能量的吸收利用。然而这种方法很难充分利用热传导效应^[4]。所以，当前燃气灶具对于燃烧过程的考虑，仍然比较有限，因此可以从这一角度入手对燃气灶具设计结构进行优化。燃烧过程实际上是一个强氧化反应过程，通过节能的角度分析燃气灶具工作过程，可以对燃烧过程中的相关因素全面充分利用，进而优化燃烧器的设计。我国很多燃气灶具燃烧器设计中，都是以国外燃烧器为设计灵感来源。但是由于不同的饮食文化，国外燃气灶具燃烧器的热负荷通常偏小，不完全适合我国烹饪需求。因此在燃气灶具设计结构优化中，需要对国外相关经验选择性的参考，结合我国饮食文化特点，充分满足家庭烹饪食物的需求，进行合理的优化设计。结合我国实际市场需求，充分考虑燃气炉燃烧过程的特点，明确燃气灶具设计结构优化的发展方向，从而进一步提高燃气灶具的使用性能。

（三）节约燃气发挥燃气灶具最大效用

在燃气灶具设计结构优化当中，应当考虑到在节约燃气消耗量的同时，尽量利用燃烧过程中的每一个环节，以确保燃气灶具产生的热量能发挥最大的效用。当前很多燃气灶具中，对于燃烧过程热量利用都并不充分。通常只是对直接热传导效果加以考虑，但是对于热对流、热辐射效果等考虑较少。所以单单考虑燃烧过程的热量利用形式，燃气灶具设置不如传统煤炉。基于此，在燃气灶具设计结构优化当中，要更加重视燃气灶具燃烧过程特点，设计开发处新的燃气灶具产品。对燃气灶具燃烧器的设计结构优化，也需要对燃气燃烧过程特点加以考虑。燃气燃烧过程和传统煤炉燃烧过程是不同的^[5]。在燃气燃烧过程中，需要考虑燃气进入燃烧器后的平衡和燃气与空气的充分混合、燃气燃烧对炊具的要求、以及在人们烹饪中的舒适度等。我国当前对于燃气灶具的设计比较缺乏新意，存在较多的雷同、相似情况，因此对燃气灶具的性能提升没有太大帮助。基于这一情况，在燃气灶具设计结构优化当中，应当充分关注燃气燃烧过程特点，综合考虑我国的生活环境、燃气供应、烹饪习惯、饮食文化等方面的特点，使燃气灶具能够真正契合我国家庭使用的实际特点。通过对燃烧器等相关结构部分的设计优化，实现节约燃气、提高燃气灶具效用发挥的目的。

三、结论

燃气灶具是人们生活中常用的烹饪工具，主要是通过火焰燃烧产生热量对食物进行烹饪。燃气灶具的性能发挥，在很大程度上取决于其设计结构，因此，保证科学合理的设计结构，对于燃气灶具的使用性能和效用提升，都有较大的帮助。基于此，要充分结合我国家庭使用燃气灶具的需求和特点与燃烧过程特点等因素，对燃气灶具进行设计结构优化，使其能够发挥出更好的作用。

参考文献：

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[5]  许锦识，王征，冯才云.浅析家用燃气灶具平台化设计[J].轻工标准与质量，2019，14（3）：82-83.

作者简介：胡月，本科，女，1993.06，机械助理工程师，研究方向：机械。

（作者单位：广东万家乐燃气具有限公司）