当前的世界环境GydF4y2Ba

介绍GydF4y2Ba

改进的木炉有可能对农村经济，生活质量，室内空气质量，造林和全球变暖产生重大影响，因为占全球人口的一半以上取决于柴火需要烹饪能源需求。这些炉子在许多发展中国家介绍，对农村家庭和农村的商业应用有更多的压力。迈克尔约翰逊等。GydF4y2Ba^1GydF4y2Ba在印度，尼泊尔和秘鲁留下了生物量炉子计划的完整画面。提出了改进的炉灶和环境优势的效率提高。开发了使用烟囱来调节用于该目的使用风扇的空气流量和强制喷射炉的天然炉子。虽然前者主要用于家庭，但后者用于大规模烹饪和其他工业应用。通过在炉灶周围使用烧焦的稻壳的绝缘来改善烟囱炉中的效率，并且尤达·斯里杜莫报告了9.6％至10.11％的效率提高。GydF4y2Ba^2GydF4y2Ba拉曼等人对燃木炉进行了详细的描述，并对其性能进行了比较。GydF4y2Ba^3.GydF4y2Ba

燃料木材成本的升级为改进的木材炉子作为可行的选择产生了严重影响，以克服印度农村家庭烹饪应用中的电力和液化石油气的升级成本。通过引入能效选项减少燃料消耗将有助于提高改进的木柴炉灶的可接受性。凯尔和拉巴纳进行了一项研究GydF4y2Ba^4.GydF4y2Ba关于改进炉灶的国家方案的地位，得出结论，用户接受是减少项目进展的因素之一。GydF4y2Ba

研究人员采用了几种方法，以提高效率，降低改进炉灶的燃料消耗和排放。这些包括在燃烧室中的修改，减少对流和辐射损失或提高燃料质量。通过使用挡板改变燃烧室通过使用挡板进行效率提高，并举报的整体效率提高了12％，具有低排放量和更长的经营寿命（Erick Boy et）。GydF4y2Ba^5.GydF4y2Ba对不同操作条件对木材燃烧炉灶整体效率影响的实验研究已完成，得出结论，效率高达12％（Juan和Rodrigo）。GydF4y2Ba^6.GydF4y2Ba

由烟囱效应产生的天然炉子中的空气流速在控制效率，排放和热量损失方面发挥着重要作用。开发了研究烟囱高度和直径对木材炉灶和结果温度曲线的影响的重要作用与真正的价值观和相似性进行了比较，Joshua等人报告了相似性。GydF4y2Ba^7.GydF4y2Ba通过在燃烧过程（Ravindra Mohan和Shankar Kumar）提供额外的空气供应，报道了15％的热效率增强。GydF4y2Ba^8.GydF4y2Ba讨论了废热回收对不同类型的生物质炉灶的影响，并通过Lokras对其对效率增强的影响。GydF4y2Ba^9.GydF4y2Ba本文的目的是确定降低燃木炉热损失的实际效果。GydF4y2Ba

本研究的目标如下：GydF4y2Ba

• 测量性能参数并确定常规改进的木材燃烧炉的效率GydF4y2Ba

• 建立了传统改进型燃木炉内空气流动系统的二维模型，并利用商业计算流体动力学(CFD)程序对其性能进行了模拟，并将模型与实验结果进行了比较。GydF4y2Ba

• 对引入余热回收机制后的炉体性能进行了数值估算。GydF4y2Ba

材料和方法GydF4y2Ba

炉具施工及操作GydF4y2Ba

双盆厨师炉灶GydF4y2Ba^1GydF4y2Ba在农村和部落地区开发和实施用于本研究。世界各地使用的大多数改进的厨师炉都以类似的原则运作，这项研究中提出的改进适用于所有这些炉灶。由于本地可用性和低成本，它们主要由粘土构成。有时它们由耐热耐火水泥制成，但成本更高。图1（a）给出了炉子的一般布置，并且在图1（b）中给出了详细剖视图以及主要尺寸。GydF4y2Ba

燃料供给口同时也作为空气供给口，由烟囱产生的气流使空气一路运动到烟囱的排气口。燃烧产生的高温气体产品分别在21厘米和27厘米高的一级和二级为烹饪提供能量。式1给出烟囱高度(H，米)与气体密度(ρ， kg/m)之间的关系GydF4y2Ba^3.GydF4y2Ba）和烟囱产生的吸入压力（ΔP，PA）。在理想条件下，由于空气流过炉子，该压降通常大于或等于压降（ΔPGydF4y2Ba_S.GydF4y2Ba）。Δp= gh（GydF4y2Ba_PB.GydF4y2Ba-GydF4y2Ba_Pt.GydF4y2Ba）≥ΔPGydF4y2Ba_{s（1）GydF4y2Ba}在上面的等式中，下标'B'和'T'表示烟囱底部和顶部。术语“G”表示重力常数，9.81米/秒。GydF4y2Ba^2GydF4y2Ba随着烟囱底部气体温度的升高，密度降低，这就导致了更高的吸入压力，从而产生了更多的空气流量，从而产生了更高的损失。降低吸入压力也是不可取的，因为这会导致空气流量减少和燃烧效率低下。在本研究中，通过对炉体设计进行以下两方面的修改，使炉体的辐射和对流损失最小。这些都是GydF4y2Ba

• 从当前水平17cm×15cm到10cm×15cm的当前水平降低燃料供应端口的尺寸GydF4y2Ba

• 提供空气供应端口，该供气口恢复炉子体内产生并储存的一部分。热空气在燃料烧制区的底部输送。GydF4y2Ba

通过等同于由烟囱产生的压降和燃料端口（ΔP）产生的压降来确定热回收口和燃料端口的最佳尺寸（ΔPGydF4y2Ba_{人力资源GydF4y2Ba}）和热回收端口（ΔPGydF4y2Ba_{人力资源GydF4y2Ba}）如EQ.2给出并使用标准方程进行压力下降计算。ΔPC=ΔPGydF4y2Ba_{人力资源GydF4y2Ba}+ΔP.GydF4y2Ba_{JP（2）GydF4y2Ba}改性布置的截面升高如图2所示。在这种布置中，燃料入口在尺寸下减小，并且在烧制区下方引入了空气供应端口。由于炉子的粘土的导热率是炉子的差，并且由于储热量，因此达到稳定状态将存在相当大的时间间隙。GydF4y2Ba

木材燃烧炉的效率取决于以下热值的幅度，这再次取决于炉子的设计和性能。GydF4y2Ba

1. 燃料烧焦的热量，hGydF4y2Ba_FGydF4y2Ba，KJ.GydF4y2Ba
2. 有用的热量供应到船只，hGydF4y2Ba_你GydF4y2Ba，KJ.GydF4y2Ba
3. 通过烟囱烟气损失，hGydF4y2Ba_GGydF4y2Ba，KJ.GydF4y2Ba
4. Unburnt碳损失，HGydF4y2Ba_CGydF4y2Ba，KJ.GydF4y2Ba
5. 灰显热损失，HGydF4y2Ba_{一种GydF4y2Ba}，KJ.GydF4y2Ba
6. 炉灶表面的辐射和对流损失，HGydF4y2Ba_S.GydF4y2Ba，KJ.GydF4y2Ba

炉子的效率由以下关系给出GydF4y2Ba

从炉子表面辐射和对流损失（H.GydF4y2Ba_S.GydF4y2Ba）通过燃料端口的火焰是来自炉子的热量损失的主要源，这产生了相当大的浪费效率。本研究的目的是降低这些损失。GydF4y2Ba

测量和计算GydF4y2Ba

为了确定从炉子表面和从火焰到大气中的总热量损失，使用以下关系GydF4y2Ba



一种GydF4y2Ba_S.GydF4y2Ba是外表面区域，mGydF4y2Ba^2GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_S.GydF4y2Ba是炉子的表面温度，k aGydF4y2Ba_{《外交政策》GydF4y2Ba}是燃料口开口的区域，mGydF4y2Ba^2GydF4y2BaT.GydF4y2Ba_{船尾GydF4y2Ba}是绝热的火焰温度，Kσ是辐射传热，W / m的斯特凡-Boltzmann常数。GydF4y2Ba^2GydF4y2BaK.GydF4y2Ba^4.GydF4y2BaFGydF4y2Ba_{弗兰克-威廉姆斯GydF4y2Ba}是从火焰到面对壁面温度测量的辐射形状因子在炉子和烟囱内完成，如上用数字1至6所示的图1A所示。然后使用傅里叶法测量外壁温度热传导。EQ.4用于通过增加炉子的每侧的对流损耗和辐射损失来计算所有墙壁的总损失。在第3点测量的温度用于从炉子的后侧找到损耗.Acapatic火焰温度（tGydF4y2Ba_{船尾GydF4y2Ba}）使用标准程序（BHAT和VORA）获得燃料热值GydF4y2Ba^10.GydF4y2Ba用于局部可用的木柴Prosopis Juliflora的化学成分GydF4y2Ba^11.GydF4y2Ba在实验期间使用了。使用K型热电偶，使用数据采集系统来记录温度。在炉子达到稳定状态条件后取出温度测量。使用Eq.5计算侧壁温度。假设内壁温度等于炉内内的气体温度。使用jums方程计算外壁上的传热系数GydF4y2Ba^12.GydF4y2Ba风速为1m /s。粘土(炉料)的导热系数取自现有数据。GydF4y2Ba^13.GydF4y2Ba

模型分析GydF4y2Ba

使用商业建模工具构建木材燃烧炉的气流通道的二维模型。所用三角形电池的数量为1914。气体流动通道由燃料和空气入口和烟囱顶部的烟气出口组成。燃料燃烧区（Grate）保持在绝热火焰温度条件下。燃烧空气的入口温度为300k。入口和出口被认为是入口和出口通风口。用BoussinesQ坦默激活自然对流操作条件以进行浮力流动。810次迭代后溶液会聚。GydF4y2Ba

结果与讨论GydF4y2Ba

图3为改造前的木炉气流道内静态温度曲线。温度曲线表明，在初级和二级烹饪水平上的平均温度分别为700K和675K。烟囱内气体的温度范围较低，从顶部的575摄氏度到底部的675摄氏度。GydF4y2Ba

图4给出了烟囱的出口处的静态温度图。烟囱出口的平均温度为568K。图5给出了改性炉子的温度轮廓。燃料端口尺寸的减小对炉子内的气体温度产生显着影响。还有热回收过程有助于增加有用的热量。这是从初级和二级的气体温度显而易见，分别为750k和700k。这比上一个案例高出7.14％和3.7％。图6给出了烟囱出口的气体温度的曲线，以进行改性炉子的情况。与早期案例相比，平均温度降至496K。表1给出了两种情况的实验结果以及模拟，即修改之前和之后。 The heat lost by radiation and convection is reduced by 12.08% after the modifications are made.

图7给出了三个病例三个点的三点内含量内部气体温度曲线的比较，即修改前的实验情况，修改后的仿真结果和改进后的仿真结果。对气温的试验测量。不同的点与模型的同意。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

进行了改进的木材燃烧炉表面的热量损失的实验研究。根据该内部气体温度测量来计算出外表面温度。将内部气体温度与模型的结果进行比较，并被发现一致。计算炉子和烟囱表面的热量损失，并计算了对炉灶性能和热损失的改进的影响。初级和二级水平的炉灶温度分别增加了7.14％和3.7％。结果发现，通过改性，热损失减少了12.08％。需要对改进炉灶的进一步实验研究。GydF4y2Ba

承认GydF4y2Ba

作者在此感谢沙特国王大学工程学院研究部院长对成功完成本研究的支持。GydF4y2Ba

参考GydF4y2Ba

1. Michael A. Johnson，Verónicapilco，Rafael Torres，Sandeep Joshi，Rajeev M. Shresthae，Maheshyagnaraman，Nicholas L. Lam，Brenda Doroski，John Mitchell，Davido Canuz，David Pennise。对印度，尼泊尔和秘鲁的生物量炉计划对家庭燃料消费的影响。对可持续发展的影响。17（5），403-411（2013）。GydF4y2Ba
2.余田镭、炉用烟囱炉热效率提高及技术转让安弗博克卢亚，南省。能源进程9:238-244(2011)。GydF4y2Ba
3. P. Raman，J. Murali，D. Sakthivadivel，V.S.Vigneswaran。燃料木材和椰壳壳三种强制厨师炉灶的性能评价。生物量和生物能源。49 ,:333-340。GydF4y2Ba
4. v.v.n.Kishore和P.v.拉巴纳。在印度农村改进烹饪灶：他们有多改善？批判来自国家改进的Chulhas（NPIC）能源的国家计划的感知福利;47-63（2002）。GydF4y2Ba
5.埃里克男孩，奈杰尔布鲁斯，克里克罗斯史密斯，鲁本埃伦德斯。危地马拉农村改进的木材燃烧炉的燃料效率：对健康，环境和发展的影响。可持续发展的能源。4（2）;23-31（2000）。GydF4y2Ba
6. Juan A. Guzman，Rodrigo Jordan。通过国内木材炉灶的能效增加评估可能节能的节能。资源和保护。151（2）;113-124（（1987））。GydF4y2Ba
7. Joshua Agenbroad，摩根碎片区，艾伦科尔克帕特里克，Cory Kreutzer（2011）了解自然对流驱动生物质烹饪炉灶的简化模型 - 第1部分：设置和基线验证。可持续发展，（15）2;160-168（2011）。GydF4y2Ba
8. Mohan R，Kumar S.增强传统印度烹饪炉的热效率（Chulha）。目前的世界环境，6（1）;61-66（2011）。可从：http：//www.a-i-l-s-a.com/?p=1274GydF4y2Ba
9. Lokras，S.，S.，开发和传播燃油效率生物量燃烧装置，印度理学研究所杂志;92（1）;99-110（2012）。GydF4y2Ba
10. Bhat，V.I.和vora，s.m。心房。塔塔麦格拉威布尔出版有限公司，新德里（2004年）。GydF4y2Ba
11. Nellie M. Oduor *和Joseph K. Githiomi。肯尼亚巴林多区的Prosopisjuliflora和Prosopispallida的upulwood能量特性。8（21）;2476-2481（2013）。GydF4y2Ba
12.Jurges, I.W. Der Warmeubergang an einerebenen wand, BiehefteZumGesundheitsIngenieur, Rehihe-1, behefte(1924)。GydF4y2Ba
13. http://www.engineeringtoolbox.com/thermalConiontivity-d_429.html.GydF4y2Ba