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        天津大學(xué)本科生設(shè)計(jì)神奇灶具拿了全國(guó)特等獎(jiǎng)

        發(fā)布時(shí)間:2020-09-18 作者:陳欣然 來(lái)源:中國(guó)教育新聞網(wǎng)

        中國(guó)教育報(bào)—中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊(記者 陳欣然 通訊員 陳錚杰)一個(gè)小小的爐灶,不見(jiàn)火焰和煙氣,卻能釋放巨大的能量。天津大學(xué)本科生設(shè)計(jì)的這個(gè)“紅外輻射式甲醇灶具”剛剛在第十三屆全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽中獲得特等獎(jiǎng)。

        在我國(guó)部分農(nóng)村地區(qū),液化石油氣和天然氣等傳統(tǒng)燃料普及程度低,不能完全滿足農(nóng)村的炊事需求。而甲醇作為一種清潔燃料,來(lái)源廣泛,成本相對(duì)低廉,在農(nóng)村具有寬廣的應(yīng)用前景。但是現(xiàn)有的擴(kuò)散式燃燒甲醇灶具存在燃料消耗大、燃燒不充分、易產(chǎn)生一氧化碳等有毒物質(zhì)等問(wèn)題。

        天津大學(xué)學(xué)生團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的這款“紅外輻射式甲醇灶具”則是采用全預(yù)混燃燒方式,將燃燒所需空氣全部混入燃料再進(jìn)行燃燒,其特點(diǎn)是火焰短,甚至看不到火焰,故也稱作無(wú)焰式燃燒。這種燃燒方式不僅能量轉(zhuǎn)換效率高,而且燃料燃燒充分,基本無(wú)污染物排放。針對(duì)全預(yù)混燃燒的穩(wěn)定性較差,將甲醇燃料應(yīng)用于全預(yù)混式灶具容易出現(xiàn)燃燒中斷與安全風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題,團(tuán)隊(duì)成員利用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)灶具結(jié)構(gòu)及工作方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),通過(guò)調(diào)整灶具的進(jìn)氣方向、噴嘴壓力等設(shè)計(jì),使燃料與空氣的混合物在灶具內(nèi)部的流動(dòng)更為均勻,燃燒更為充分,克服了穩(wěn)定性差這一難題。同時(shí)他們還在灶具灶頭周圍設(shè)計(jì)加裝了一種新型耦合氣化裝置,可以收集燃燒產(chǎn)生的煙氣余熱繼續(xù)加熱甲醇,充分利用燃燒過(guò)程中的每一點(diǎn)熱量提高灶具的熱效率。該紅外輻射式甲醇灶具符合我國(guó)家用燃?xì)庠钅苄б患?jí)標(biāo)準(zhǔn),熱效率高達(dá)68%,優(yōu)于市面上現(xiàn)有擴(kuò)散式燃燒甲醇灶具。

        該設(shè)計(jì)推廣應(yīng)用后,可以為液化石油氣和天然氣不普及的農(nóng)村地區(qū)家庭和使用燃煤的火鍋餐飲企業(yè)提供一種高效低成本的清潔炊事灶具,推廣甲醇燃料的應(yīng)用,減少因燃燒散煤而導(dǎo)致的嚴(yán)重污染物排放問(wèn)題。根據(jù)山西省2020年冬季清潔取暖改造計(jì)劃,山西農(nóng)村地區(qū)的二十萬(wàn)農(nóng)戶采用甲醇供暖,若半數(shù)都換上適配的該灶具,每年可減少1820.7噸的SO2、192.7噸的NOx和831.75噸的PM2.5排放。

        該團(tuán)隊(duì)成員是來(lái)自天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工程力學(xué)、能源與動(dòng)力工程、工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的6名本科生。項(xiàng)目的研發(fā)過(guò)程充滿了挑戰(zhàn)。進(jìn)行數(shù)值模擬需要運(yùn)用到通常研究生才會(huì)接觸的軟件,全英文的復(fù)雜操作界面讓團(tuán)隊(duì)成員一時(shí)摸不著頭腦;線上工作缺少對(duì)產(chǎn)品的直觀感覺(jué),對(duì)產(chǎn)品實(shí)際需求的理解會(huì)存在一定偏差……面對(duì)困難,團(tuán)隊(duì)成員選擇加強(qiáng)協(xié)作:你提供一條新思路,我?guī)兔χ匦掠?jì)算一遍,利用各自不同的專長(zhǎng)解決問(wèn)題。在團(tuán)隊(duì)成員的共同努力和老師的指導(dǎo)下,他們終于設(shè)計(jì)完成了這份作品。

        “比起作品拿了特等獎(jiǎng),我們更看重大家一起奮斗的過(guò)程?!?團(tuán)隊(duì)成員李卓航說(shuō),通過(guò)這次參賽經(jīng)歷,他學(xué)到了許多新的知識(shí),開(kāi)闊了眼界,學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作。 

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