关键字 |
| 液化石油气烹饪燃烧器、性能分析、效率 |
介绍 |
| 气体燃烧器是一种设备来生成一个火焰加热产品使用乙炔等气体燃料,天然气或丙烷。一些燃烧器有进气混合燃气与空气完全燃烧。结合常用乙炔氧气。它有许多应用,如烹饪、焊接、钎焊和焊接,后者使用氧代替空气获得所需的热焰融化钢铁。实验室使用天然气解雇本生灯。熔化金属的熔点高达1100°C,如铜、银和金的丙烷燃烧器可以使用自然的空气阻力。液化石油气炉是一个相对简单的设备直接燃烧。燃烧器的预混料和多孔燃烧的端口类型,并在大气低压操作。典型的煤气炉由供气管、管螺纹丝锥/阀,气体喷射器喷射,一次空气打开(s)或监管机构,喉咙,气体混合管/管汇,燃烧器,燃烧器港口(孔),支持和车身骨架。 |
| 布汶大学能源研究中心研究所的工程,Pulchowk, Lalitpur、尼泊尔[1]发现沼气炉的效率。相比之下,LPG(液化石油气)效率和煤油炉子(压力类型和芯类型)也进行了研究。 |
| 一个炉子效率可以分为燃烧效率和整体效率。炉子的燃烧效率的能力占炉子的燃烧的燃料,换句话说炉子的能力改变能源燃料的热能与燃烧效率。炉子的燃料从改变能量转化为能量所获得的标本等水、大米、牛奶等称为炉子的整体效率。一般炉子效率是由整体效率表示。 |
| 其他证据的计算效率,研究了不同类型的炉灶的他们的研究。对炉子的总体效率取决于不同的条件如温度、压力、风速、比热容的容器,底和整体形状的容器,容器的重量,大小船舶和标本。因此不同的测试效率相同的炉子可以产生不同的结果。热值(MJ /公斤或kJ /点燃)的燃料炉的输入能量,他们占据它的效率测量。 |
| 方法应用的是如下[1]- [11] |
| 总体效率= hc *人力资源 |
| 在那里, |
| hc =燃烧效率 |
| hr =传热效率 |
| 总体效率=比例的化学热进入锅中。 |
| 在他们的研究方法——做饭炉子效率是由计算热量所获得的水被加热和燃料消耗在这个过程。水从最初的水加热(受到沸腾)温度T |°C到沸点称为高功率阶段(HPP)。在这个阶段水容器的帮助下获得能源的燃料燃烧炉和价值所需的能量相当于提高质量的水的温度从T |°C到沸点。在低功率阶段预定重量的水沸点受到煮五分钟和能源得到这水乘以计算水的汽化潜热和蒸发水的质量。燃料消耗在每个过程的输入能量这些阶段。总体效率计算输出能量除以输入能量。在这个过程中他们有包括获得的热量煮水的容器。热量通过船= Mv * |
| Sv * (Tb - Ti)焦耳 |
| 通过水热HPP = Mw * *西南(结核病- T)焦耳 |
| 通过水热垂直距离= (Mstesm * Lwboil)焦耳 |
| 燃料的能量= (Mfule * Kfuel)焦耳 |
| 在- - - - - - |
| Mv =船的质量 |
| Sv =船舶比热容 |
| (Tb - T1) =温度的变化(从Tl沸点) |
| Mw =质量的水 |
| Sw =水的比热容 |
| 在垂直距离Msteam =蒸发水的质量 |
| LWboil =潜热沸腾的水 |
| Mfuel =消耗燃料的质量 |
| Kfule =发热值的燃料 |
| 效率(整体)= {MW * SW * (Tb - T) + (Msteam * Lwboil) + Mv * Sv * (Tb - T)} / (Mfule * Kfulel) |
| 效率(整体)={热了水在高压泵+热了在垂直距离+热了船}/{数量的燃料消耗*单元的发热值燃料}。 |
常数的计算: |
| ■比热容水= 4190°C J /公斤 |
| ■铝的比热容= 125°C J /公斤 |
| ■热值煤油= 42 MJ /公斤 |
| ■热值的液化石油气= 44 MJ /公斤 |
| ■热值的沼气= 22 kJ /点燃 |
| 观察后,他们的结论是他们的工作 |
| 给定的炉子效率不是常数。它可以改变的基础上围绕条件和燃料的质量。高价值的效率可以受控条件下获得。但实际上这个值通常是低于发现在实验室控制条件下的价值。炉的效率取决于以下条件: |
| 环境条件,如风能、温度、压力 |
| b。形状、比热容和船的重量。 |
| e。燃烧器炉的大小和尺寸的底部的烹饪器皿。 |
| d。能量的燃料和燃料的质量。 |
案例研究 |
| 1。沃尔特·m·贝瑞诉Brumbaugh, g·f·默尔顿和g·b·肖恩在论文的第一部分气体燃烧器的设计。他们开发了一种大气气体燃烧器。他们开发的仪器和方法测试的安排。为他们的工作他们研究了气体流动理论,通过不同类型的孔,该原则注入空气进入燃烧器,注入管的设计、燃烧器不同的港口地区的消耗定额,并调整快门的空气的影响。气体放电的速度孔不同类型被发现有很大区别的角度变化的方法和渠道或管孔的长度。人们已经发现,对于任何给定的燃烧器的比率气流的动量和动量流的空气气体混合物进入燃烧器始终是一个常数,和这个关系使一个计算容易影响加气的体积气体压力时,气体速度,或气体的比重发生了变化。 |
| 为他们的工作他们测试了燃烧器的性能在不同的策略。各种类型的燃烧器喷嘴的设计和优化。同样不同的注入管的设计模型。孔的位置也改变了,选择了最佳喷射器。燃烧器管之间的关系和燃烧器端口被用来找出满意的燃烧器的特点。规模较小的端口,可以降低气体并没有导致一个flash。二次空气对小火焰产生更大的冷却效果是降低火焰传播的速度。 |
| 他们发现一个重要的合作关系的面积喉咙的注入管和燃烧器的面积。测试的结果表明,喷油器的喉咙的面积应该燃烧器港口的面积的43%左右。他们提供了一个指南选择任何条件的燃烧器,已经有一系列表编制基于前面的实验工作和计算,显示的速度消耗各种大小不同的压力和空气煤气燃烧器的比率。由于燃烧器没有注射管的消费量的增加与增加港口地区,很难构成表,将普遍适用于各种类型的燃烧器。与燃烧器的注入管的速度消耗增加,因此有必要管大港口地区的比例,否则速度过去第一个港口太大给好的结果。燃烧器与简单,成本低,可靠性为国内最适合较小的工业用途。如果他们的范围扩大,这种燃烧器可以高效运作,没有调整,和设计满足任何特殊目的的需要,会使气体燃料更有价值,将扩大其应用领域。 |
| 2。Obada大卫Olubiyi设计了构建和评估沼气燃烧器的性能。工作针对修改和沼气燃烧器及其效率的提高。炉子的性能被沸水的过程评估。炉子在水沸腾的效率和大米做饭是21%,和60%。同时,烟气分析进行了建立炉子的排放。炉子的燃烧效率的烟气分析仪是86.9%。 |
| 有关工作,Obada大卫Olubiyi注重设计细节的气体流量通过注射器,注射器孔/飞机设计,喉咙设计、燃烧口设计,二次空气供给,火焰稳定,支持,和规范的燃料(沼气)。完美的材料选择不同的组件是下一个重要的任务。 |
| 主要设计参数 |
| •进气口管应光滑 |
| •直径的飞机(做) |
| •混合管长度(L) |
| •火焰端口数量和直径的孔(dH) |
| •燃烧器头部的高度。(H) |
| 设计考虑, |
| •气体的比重 |
| •热值 |
| •体积产生的沼气 |
| •组合产生的气体 |
| •气体压力 |
| •火焰速度(速度) |
| 实现不同的设计参数后,燃烧器是捏造的,和评估性能。烟气分析同时进行。下面的结果 |
| •这个炉子的潜力可以最大化提高空气/气体调节机制。 |
| •的百分比O2, CO2和过剩空气常数烟气分析在三(3)燃烧器测试。这是因为机器在一些预设值输入校准工作了不同种类的燃料。 |
| 进一步的工作将是- |
| 1。影响空气/气体调节机制通过改进的方法把注射器的空气/气体混合室 |
| 2。设计和构建一个2种燃烧器源于单一火焰燃烧器的经验评估研究。 |
| 3所示。Apinunt Namkhat和Sumrerng Jugjai研究燃烧空气温度变化的影响,在主曝气和self-aspirating燃烧器火焰结构。他们进行研究有或没有预热助燃空气。他们观察到的水平主要夹杂空气是热输入的增加而增加。主曝气预热情况下给出了低于没有预热情况下,因为预热效应会使流体混合管粘度。黄色提示火焰也出现增加预热空气温度由于降低了主曝气。它将有助于在未来设计一个高性能的燃烧器。 |
| 为他们的工作使用液化石油气作为燃料在这项实验中,氧传感器是用来测量氧气浓度的精度约为0.05%。进行了不确定性分析的方法提出的克莱恩问麦克林托克和,使用95%置信水平,给出的最大和最小的不确定性主要曝气被发现相对相对3.3%和1.6%,分别。 |
| 为主要设置安装曝气测量使用的氧传感器有或没有预热情况下的应用。它是由self-aspirating燃烧器。 |
| 对于预热的情况,执行一个类似的实验使用相同的过程对于没有预热的情况,但主要空气预热。他们选择四个预热空气温度(Tpre)实验(50°C, 100°C, 200°C,和300°C)。静压测量的水压力计。与此同时,火焰图像也用数码相机捕获。 |
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| Apinunt Namkhat和Sumrerng Jugjai得到了下面的结果-主曝气在这两种情况下迅速增加在早期阶段越来越热输入。之后,主曝气稳定,不再依赖于热量输入,由于混合管和燃烧口大小的局限性。主曝气与越来越预热空气温度降低。 |
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| T = 300°C的预热空气温度使约14%(33%)较低的值比没有预热情况下,因为预热效应导致的扩张混合并增加其粘度。 |
| 预热情况下的压力分布大于没有预热的情况。压力分布随预热空气温度 |
| 火焰- |
| self-aspirating燃烧器的火焰图像在不预热的开放的环境情况下,部分加气燃烧器的火焰结构有两个截然不同的区域:内层火焰和外锥的火焰。内层火焰是富人与携入的一次空气预混合火焰燃烧,同时外锥形火焰nonpremixed由于未燃尽的燃料的燃烧和火焰中间物种与二次空气。观察,出现黄色提示火焰内锥火焰的热量减少。另一方面,当进一步增加热输入,蓝绿色的内层火焰颜色丰富的CH和C 2的火焰。然而,黄色提示火焰出现在外面的锥形火焰,因为主要是二次空气不能乘火车从上面的周围燃烧器平面。火焰外观和火焰稳定性受到热输入(燃料流量)和主曝气。结果发现,热输入的增加会导致火焰高度的增加,因为高速的气体混合物。 |
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| 火焰图像获得不同预热空气温度-黄色提示火焰发生增加预热空气温度由于减少主曝气。 |
| 高预热空气温度是主要负责低曝气和燃烧速度的增加。因此,火焰高度发现几乎是常数无论主空气预热温度。 |
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| 他们总结自己的工作——主曝气水平在有和没有预热情况下迅速增长在早期阶段增加热输入。之后,它不再是稳定和依赖,由于混合管和燃烧口大小的局限性。由于减少了主曝气,出现黄色提示火焰预热空气温度增加。 |
| CO排放水平增加,然而,由于不完全燃烧火焰高度几乎是常数由于燃烧速度的增加。他们建议,为了设计一个高性能的燃烧器在未来,预热效果可以考虑在设计混合管,以获得一个精确的主曝气。 |
| 4所示。Subhash c . Mishra V.K. Pantangi, p . Muthukumar Rajesh Reddy工作性能测试的复审委员会(多孔辐射燃烧器)用于LPG(液化石油气)国内炉灶。在多孔介质燃烧吸引了更多的关注由于其清洁,燃烧效率高。获得这些优势采用双层多孔介质燃烧器。燃烧区是由碳化硅、氧化铝球被用来形成预热区。给定直径燃烧器,燃烧器的表演,热效率和排放特性,分析了不同的等价比率和热负荷(功率)。水沸腾试验规定的国际清算银行(印度标准):4246:2002是用来计算两个传统的液化石油气灶具的热效率和审查委员。最大的液化石油气灶具的热效率复审委员会发现68%高于3%的最大热效率传统国内液化石油气灶具。燃烧器的轴向温度分布表明,反应区接近的接口两个区和较高的热负荷,它转向下游。审查委员被发现的表面温度均匀。 |
| 燃烧区(CZ)的双层复审委员会是由碳化硅(碳化硅)多孔矩阵。氧化铝(氧化铝)5毫米直径的球形成了PZ(预热区)。复审委员会的孔隙度为90%,其厚度从1.5厘米到2.0厘米不等。燃烧器外壳是用氧化铝粉和水玻璃粘结剂制作的。维持较高的热应力,套管在高温烧结。审查委员由燃烧区、预热区,钢丝网支持预热区、燃烧器外壳和混合管由聚四氟乙烯组成的。不同的直径和厚度的实验进行了燃烧区。5种不同类型的燃烧器用于这个调查。这些燃烧器命名为B6、B7 B8、B9和B10。实验设置用于测试伪随机位序列的性能,燃料流量和气流率监控使用转子流量计和控制阀。 The compressed air and the LPG at a pressure of 3.0 kN/m2 were taken through their respective rotameters to the mixing pipe. The water boiling test as per the guidelines of the BIS: 4246:2002 was employed to measure the thermal efficiency of the LPG cooking stoves. The distance between the burner surface and the bottom of the pan, as per BIS was kept at 5.0 cm. |
| 使用服务有限公司和氮氧化物排放测量350 XL便携式烟气分析仪。采样是在国际清算银行建议:4246:2002。 |
| 最大热效率在每种情况下被观察到在不同的等价比率,这是对不同燃烧器的原因,无焰条件,空气的要求是不同的。在给定的功率,对于一个给定的燃烧器热效率较高较低的等价比率,发现与等价比率增加减少。例如,对于B6燃烧器1.3千瓦,效率从63%减少到50%,当等价比率从0.41增加到0.51。 |
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| 两层的复审委员会,调查了五个不同的组合燃烧带的厚度和直径原文如此做的。轴向和径向温度的燃烧器测量具有不同的瓦数和等效比率。所有的燃烧器热也获得效率和公司和氮氧化物的排放量。轴向温度测量显示,在更高的功率,反应区转移下游的燃烧器。发现径向温度更均匀的高功率,可任何燃烧器的一个理想的特性。B8燃烧器的最大热效率约为68%,高于3%的最大热效率传统液化石油气国内炉灶。伪随机位序列被发现的热效率提高B8燃烧器B6为62%至68%。B8的最大热效率和B9燃烧器是几乎相同(68%)。然而,发现的最大B10燃烧器热效率降低由于高辐射热量损失。伪随机位序列的有限和氮氧化物排放的范围在25 e350 mg / m3和12 e25 mg / m3,远低于相应的。 values (CO: 400e1050 mg/m3 and NOX: 162e216 mg/m3) for the conventional LPG domestic cooking stoves. |
| 5。n . k . Mishra Subhash c . p . Muthukumar Mishra多孔介质燃烧,实现了概念(PMC)在多孔辐射燃烧器(复审委员会)。PMC,燃烧的燃料和空气混合矩阵的开放腔内发生在惰性固体表面的存在。多孔矩阵具有较高的热导率和高发射率是通过传导和辐射传热。他们在复审委员会进行性能测试用于中期规模烹饪的应用能力提出了5 - 10 kW。 |
| 复审委员会选择的研究是应用多孔燃烧器。液化石油气(LPG)被用作燃料。不同热输入的影响的范围5 - 10千瓦的热效率和排放水平复审委员会正在调查中。传统的液化石油气燃烧器的5 - 10 kW能力,热效率的测量值是在30 - 40%的范围,以及一氧化碳和氮氧化物在350 - 1145 ppm的范围和40 - 109 ppm,分别。这些排放水平远高于世界卫生组织的标准。测试的参数范围内,SiCbased复审委员会收益率的最大热效率约为50%,这比传统的炉灶高出大约25%。 |
| 在传统自由火焰燃烧设备,与对流传热的唯一模式。因此传统的燃烧设备效率降低和增加公司和氮氧化物排放由于贫穷可怜的热传输。液化石油气烹饪气体燃烧器是一个这样的装置,和这一类的排放水平高、热效率低。克服困难的自由火焰燃烧,燃烧的另一个方法是发现被称为多孔介质燃烧(PMC)。PMC提供高功率密度、高功率动态范围和非常低的没有和CO排放,高水平的热容,导电性和发射率的实矩阵,相比传统的燃烧设备。 |
| 燃料和空气流量监控使用科里奥利流量计和合适的阀门。通过混合燃料混合物转移到燃烧器管聚四氟乙烯制成的。可调站已附加辐射防护屏。复审委员会用于工作是基于两层PMC,燃烧区和预热区。燃烧区形成高孔隙率(90%)、高辐射碳化硅多孔矩阵,和预热区由低孔隙度(40%)陶瓷矩阵的120毫米直径。燃烧器内套管,钢丝网提供支持陶瓷块。燃烧器外壳是捏造的IIT古瓦哈蒂用氧化铝粉和水玻璃粘结剂。 |
| 热液化石油气灶具的效率估计进行水沸腾试验按照指南中描述的印度标准(BIS): 4246:2002。比较传统燃烧器的热效率与复审委员会进行了市场调查的各种类型的燃烧器用于传统商业液化石油气灶具。复审委员会和传统燃烧器的效率和排放计算使用相同的程序。一氧化碳和氮氧化物排放的测量使用服务350 XL便携式烟气分析仪。采样是在国际清算银行建议:4246:2002 |
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| 传统燃烧器热效率测定在不同热负荷和发现的30 - 40%。而热效率复审委员会发现的40 - 50%的范围。复审委员会的选择配置,增加热负荷、低效率的观察趋势归因于燃料丰富的混合物和热损失增加。 |
| 传统燃烧器的CO和氮氧化物排放和复审委员会进行尾气检测分析不同的热负荷。热负荷,同时发现公司和氮氧化物的排放量更低的审查委员。 |
| 得出热的效率审查委员逐渐减少功率强度的增加。复审委员会5 kW热负荷的最大热效率约为50%,这是传统燃烧器的效率高出25%。热负荷的10千瓦,审查委员给的最大热效率提高34.3%左右。测量一氧化碳和氮氧化物的排放远低于传统的商业燃烧器。 |
| 6。穆罕默德。尤努斯Khan1 Anupriya Saxena,他们的工作集中在寻找影响使用不同的设计燃烧器头像液化石油气炉灶的性能。燃烧器不同的材料被用来研究液化石油气炉燃烧器材料性能的影响。实验发现,炉子的热效率利用平面和花的脸黄铜燃烧器更高比普通铸铁燃烧器。 |
| 燃烧器头部被删除,取而代之的是不同的设计。不同燃烧器头部设计用于这项工作。根据国际清算银行热效率是发现。可以看出液化石油气炉的热效率提高利用平面和花面临燃烧器。花的脸燃烧器使用时,发现液化石油气炉的热效率提高。平面黄铜炉的热效率是发现最多58%。 |
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| 液化石油气炉热效率的普通铸铁燃烧器被发现是48%。当使用平、花面燃烧器,对液化石油气炉的热效率有所改善。当平面黄铜燃烧器使用最大热效率为58%。而热效率为50%,观察到当面对铜花燃烧器使用。进一步,通过实验发现液化石油气使用普通黄铜炉燃烧器热效率是普通铸铁燃烧器相比高出4%。燃烧器的技术取代了简单和安全。它可以很容易地实现国内液化石油气炉燃料保护 |
| 7所示。凯瑟琳蒂尔尼,苏茜木头,安德鲁·t·哈里斯和大卫·f·弗莱彻实现对流和辐射传热模型,商业计算流体动力学(CFD)软件ANSYS排名,他们描述多孔固体和流体之间的相互作用。除了一个相对详细的骨骼化学机制成立和僵硬的化学解算器被用来提供一个准确的评估燃烧行为。多孔介质生产提高效率,减少污染物排放,扩大稳定运行功率范围,重要的是,运营能力在浓度接近或低于低可燃性限制。 |
| 他们还发展了数值模型,气体混合物的属性添加到这个模型并应用导电,对流和辐射传输多孔域中。 |
| 固定通量边界条件申请传热方程的分析验证。此外,化学机制数值模型的有效性确认使用CHEMKIN(反应设计,2006)。这个验证是通过实施一个CFD流体温度输出配置文件到一个平推流反应器CHEMKIN在相同的入口条件。CFD概要文件获得没有天然气运输按照平推流反应器的条件。比较集中的配置文件从CHEMKIN与CFD验证正确的CFD模型内的化学机制的实现。 |
| 模型结果表明,系统的能量平衡决定了燃烧性能和火焰的位置。这种平衡直接影响热循环内的固体和固体液体对流运输。 |
| 8。Pankaj p Gohil和萨利姆a . Channiwala执行传统液化石油气炉灶的分析,发现66.27%的热效率。进行了发射试验和水沸腾试验根据4246:2002。 |
结论 |
| 相关的各种工作性能和效率的传统炉灶进行了研究。一些实验是基于其他燃料煤油和沼气等。但基本客观的研究被发现。在所有的案例研究,常见的因素是观察影响炉子的性能严重;这是一个任何炉的燃烧器。因此我们必须提高炉子的效率,我们必须专注于燃烧器规范,设计和材料。 |
| 1。空气预热效果可以考虑更好的高效燃烧器。 |
| 2。如果构造多孔介质燃烧器,其排放的CO和氮氧化物发现相比降低了常规燃烧器。热效率也一直在增加。 |
| 3所示。燃烧器材料和建筑也影响炉子的性能。黄铜燃烧器比铸铁燃烧器发现更有效。同样的平面临燃烧器比脸花更高效。 |
| 4所示。结果表明,喷油器的喉咙的面积应该燃烧器港口的面积的43%左右。 |
引用 |
- 布汶大学能源研究中心研究所工程Pulchowk, Lalitpur 2001年7月,“效率测量沼气,煤油和液化石油气炉具”
- 沃尔特·m·贝瑞诉Brumbaugh, g·f·默尔顿,g . b .肖恩“大气燃烧器的设计”技术文件的标准啊,1921年9月6日。
- Obada大卫•Olubiyi“沼气燃烧器的设计、施工和绩效评估”,获得理学硕士学位论文提交到研究生院,Ahmadu贝洛大学Zariain要求的部分实现的科学大师(moran)机械工程学位
- ApinuntNamkhat SumrerngJugjai,“主要的影响空气预热的主要曝气自我——吸气燃烧器”第一个TSME机械工程国际会议10月20 - 22日,2010年,UbonRatchathani
- Subhash c . Mishra V.K. Pantangi, p . Muthukumar Rajesh Reddy,”研究多孔辐射燃烧器LPG(液化石油气)烹饪应用”36 (2011)6074 e6080能量
- n . k . Mishra p . Muthukumar Subhash c . Mishra“中等规模的性能测试多孔辐射燃烧器对液化石油气烹饪应用程序”国际期刊的新兴技术和先进的工程卷3,特殊问题3:ICERTSD 2013年,2013年2月,页126 - 130。
- 穆罕默德。尤努斯汗和AnupriyaSaxena液化石油气炉灶使用不同的性能设计燃烧器头”国际工程研究与技术杂志》(IJERT)卷,2期7 - 2013年7月。
- 凯瑟琳蒂尔尼,苏茜木头,安德鲁·t·哈里斯和大卫·f·弗莱彻,“多孔燃烧器的计算流体动力学模型”第七次国际会议上矿物质和加工工业CSIRO CFD,澳大利亚墨尔本,2009年12月9 - 11
- 穆罕默德。尤努斯汗和AnupriyaSaxena绝缘液化石油气燃烧器的性能与多孔介质球轴承”,PJST ISSN: 2249 - 5487.卷。2(1),2012年1月- 6月
- Pankaj p Gohil和萨利姆a . Channiwala“传统液化石油气炉灶的性能试验研究”,基本科学和Engg j .热。即问题1卷,2011年,25至34岁这个页面。
- 计划的测试和检验认证的国内天然气炉灶使用液化石油气体根据4246:2002(第五次修订)(包括修正案1 & 2号),道格:STI / 4246/13April 2010。
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