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一種屏蔽射流式環保凈化油煙機設計
1 引言
油煙是家庭生活中的主要污染物。英國的一項研究報告表明，廚房油煙可導致肺癌、肺炎及其他呼吸道疾病。室內油煙的捕集主要依靠抽煙煙機來完成，對于抽油煙機的研究設計而言，提高抽吸效率、減少油煙對人體和環境的影響及降低其能耗與噪聲一直都是先鋒問題。目前，抽油煙機普遍采用點匯式效應進行抽吸，這種抽吸方式由于其吸氣過程中氣流能量的快速衰減導致吸氣影響區域很小，容易使油煙逸散，且在烹飪完成后抽油煙機還需繼續運行才能將油煙吸走。無論是頂吸式還是側吸工作，其抽吸效果都不理想，抽吸效率僅能達到70%~85%。如果僅一味提高風機功率和風量來達到較好的吸排效果則會導致油煙混合氣體中的空氣百分比增加，造成產品耗能高、噪聲大的問題。
本文設計了一種屏蔽射流式的復合凈化環保抽油煙機。通過改變油煙的流動形式，利用龍卷風的匯流作用，使灶臺產生的油煙高效地聚攏起來，防止油煙逸散，實現對油煙、細小顆粒的高效抽吸和控制，達到節能目的。同時，內部裝設的電離凈化裝置和冷凝吸附裝置對油煙中可電離吸附的細小顆粒進行電離凈化并收集處理，以降低污染物的排放，減少烹飪污物對環境的影響。
- 屏蔽射流式環保油煙機整體設計過程
本裝置分為油煙抽吸裝置和油煙凈化裝置。油煙抽吸裝置由旋轉射流裝置、主葉輪、輔葉輪、送風管路、同軸電機組成，凈化裝置由冷凝吸附裝置和電離凈化裝置組成，環保抽油煙機整體結構如圖1所示。
工作流程如下：
（1）抽吸過程。由同軸電機同時帶動主葉輪和輔葉輪轉動，主葉輪轉動形成上升氣流，輔葉輪轉動產生的氣流通過四路通風管道送入旋轉射流裝置，產生旋轉氣流。上升氣流與旋轉氣流相耦合形成人造龍卷風流場，從而高效抽吸廚房油煙。
- 2）凈化過程。通過旋轉射流裝置抽吸來的油煙依次經過冷凝吸附裝置和電離凈化裝置進行油煙凈化。在冷凝吸附裝置內，冷凝下的油液可順著油槽導入油杯中，未冷凝的油煙通過油孔進入吸附材料中進行吸附。經過冷凝吸附后，油煙密度降低，隨后進入電離凈化裝置。在高壓電場下，油煙微粒在極化區極化后在收集區被極板所捕獲，并部分碳化，完成凈化。
3 屏蔽射流式環保油煙機各部分組成設計
3.1 龍卷風抽吸裝置
3.1.1 龍卷風效應原理
目前已認識到龍卷風生成必須具有兩個基本條件：一是上升氣流，二是水平旋轉氣流。在抽吸流場中創造出上述兩個條件，再加上一些可控的人工誘導因素，就可形成類似于自然龍卷風的旋風抽吸流場。條件利用抽吸氣流來形成，第二個條件可利用送風氣流和空氣自身的粘性來形成。如圖2所示，為龍卷風耦合場示意圖。
3.1.2 龍卷風抽吸效率分析
K1是由是由仿真實驗所確定的，K2由噴口角度和噴口尺寸所決定，根據小二乘法以及仿真試驗得到K1K2=0.00652，n1=0.186，n2=0.387，并得到流量比在0.3-0.55之間，如仿真圖3抽吸流線圖，其效果。
3.1.3 龍卷風抽吸裝置設計
抽吸裝置主要包括旋轉射流裝置、主葉輪、輔葉輪、送風管路。本作品根據仿真結果設計噴口角度β=90°。同時依據其仿真數值以及油煙機國家標準GB/T17713-2011尺寸設計標準要求得到了旋轉射流裝置的基本參數，如附表所示。
冷凝吸附回收裝置主要由冷凝網、回油道、回油杯及吸附材料組成，其布置在主葉輪后方，主要實現對高溫油煙的冷凝吸附回收。烹調油煙的主要成分為烷烴、烯烴等化合物，油煙顆粒直徑在10～400
之間，針對此類顆粒，采用雙層冷凝過濾網，在不影響進風效率的情況下，對油煙進行冷凝回收。油煙機工作時，無數油煙顆粒在經過裝置時附著在網面，匯聚為油滴，油滴在重力作用下順回油道流入可拆卸回油杯，以此實現對油煙的一次凈化。
4 結語
本文設計的抽油煙機結構簡單，所需材料及加工工藝與傳統抽油煙機差異甚小，制造成本低，易于推廣。相比于現有產品，該產品運行時噪聲低、能耗小，抽吸效率高、節電環保，抽油煙機市場日益廣闊，該產品憑借其環保節能的優良性能，定能在市場上占據一席之地。