户外燃气烤炉是一种便携烧烤装置,越来越受到消费者的欢迎。然而,在炉具使用过程中,存在着燃烧性能差、热效率低、有害污染物排放超标等隐患。因此,如何研究出安全、高效和环保的高性能户外燃气烤炉已成为各个厂家噩待解决的实际问题。本文选取4221-S型单管烤炉作为研究对象,基于阳江新力工业有限公司的CSA(加拿大标准协会)认证试验平台,对烤炉的温度分布和污染物(CO、NO_x)排放做了相关测试;并且首次采用数值模拟的方法对户外燃气烤炉的燃烧过程进行了化学反应燃烧研究,分析燃烧过程中的温度、速度和污染物分布等,并进行了试验验证;最后建立了户外燃气烤炉在燃烧过程的安全评价体系。主要研究工作如下:(1)户外燃气烤炉由燃烧系统、安全系统等六个系统组成。本文通过分析炉膛内部燃烧过程和污染气体(CO、NO_x)的生成机理,选择了合适的燃烧模型和化学反应方程。利用GAMBIT和ICEM软件分别对炉膛燃烧系统组件进行了三维建模和网格划分。基于FLUENT软件对单管户外燃气烤炉进行了模拟计算,得到了炉膛内的温度、速度和污染物分布图。并且从横向和纵向两个方向对六种燃气进气压力工况下(1900Pa、2300Pa、2700Pa、3100Pa、3500Pa和3900Pa)的模拟结果进行了对比分析,得到了在进气压力变化情况下的温度分布规律及其对CO和NO含量的影响。(2)本文通过合理设计试验平台对户外燃气烤炉的燃烧温度分布和热工性能(以CO和NO为指标)进行了试验验证。在烧烤面上合理选择了12个监测点布置温度传感器以监测温度的变化,并读取稳定时的温度值作为实验值,通过与模拟值相对比不仅验证了数值模拟的可靠性而且比较了两种方法的优劣。在此基础上,通过改变一次进气口的大小,计算发现CO和NO含量随压力的增大而增大,同时还和一次空气系数、火焰流态、燃气-空气混合状况等有关。(3)考虑到户外燃气烤炉在燃烧过程中的诸多安全隐患,从使用者操作风险、炉具及相关设备风险和环境污染风险三个方面进行了深入研究,并运用层次分析法建立了安全评价体系。计算结果表明烧烤人员安全意识薄弱、燃气泄漏等因素是户外燃气烤炉的主要危险源。