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(dǎo)致肺癌、肺炎及其他呼吸道疾病。室內(nèi)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(shè)計而言，提高抽吸效率、減少油煙對人體和環(huán)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(yīng)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(dǎo)致吸氣影響區(qū)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(xù)運行才能將油煙吸走。無論是頂吸式還是側(cè)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(fēng)機功率和風(fēng)量來達到較好的吸排效果則會導(dǎo)致油煙混合氣體中的空氣百分比增加，造成產(chǎn)品耗能高、噪聲大的問題。

本文設(shè)計了一種屏蔽射流式的復(fù)合凈化環(huán)保抽油煙機。通過改變油煙的流動形式，利用龍卷風(fēng)的匯流作用，使灶臺產(chǎn)生的油煙高效地聚攏起來，防止油煙逸散，實現(xiàn)對油煙、細小顆粒的高效抽吸和控制，達到節(jié)能目的。同時，內(nèi)部裝設(shè)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(huán)境的影響。

• 屏蔽射流式環(huán)保油煙機整體設(shè)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(zhuǎn)射流裝置、主葉輪、輔葉輪、送風(fēng)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(huán)保抽油煙機整體結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動，主葉輪轉(zhuǎn)動形成上升氣流，輔葉輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的氣流通過四路通風(fēng)管道送入旋轉(zhuǎn)射流裝置，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流。上升氣流與旋轉(zhuǎn)氣流相耦合形成人造龍卷風(fēng)流場，從而高效抽吸廚房油煙。

• 2）凈化過程。通過旋轉(zhuǎn)射流裝置抽吸來的油煙依次經(jīng)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(nèi)，冷凝下的油液可順著油槽導(dǎo)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(jīng)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(qū)極化后在收集區(qū)被極板所捕獲，并部分碳化，完成凈化。

3 屏蔽射流式環(huán)保油煙機各部分組成設(shè)計
3.1 龍卷風(fēng)抽吸裝置

3.1.1 龍卷風(fēng)效應(yīng)原理

目前已認識到龍卷風(fēng)生成必須具有兩個基本條件：一是上升氣流，二是水平旋轉(zhuǎn)氣流。在抽吸流場中創(chuàng)造出上述兩個條件，再加上一些可控的人工誘導(dǎo)因素，就可形成類似于自然龍卷風(fēng)的旋風(fēng)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(fēng)氣流和空氣自身的粘性來形成。如圖2所示，為龍卷風(fēng)耦合場示意圖。

3.1.2 龍卷風(fēng)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(jù)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(fēng)抽吸裝置設(shè)計

    抽吸裝置主要包括旋轉(zhuǎn)射流裝置、主葉輪、輔葉輪、送風(fēng)管路。本作品根據(jù)仿真結(jié)果設(shè)計噴口角度β=90°。同時依據(jù)其仿真數(shù)值以及油煙機國家標準GB/T17713-2011尺寸設(shè)計標準要求得到了旋轉(zhuǎn)射流裝置的基本參數(shù)，如附表所示。

冷凝吸附回收裝置主要由冷凝網(wǎng)、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(xiàn)對高溫油煙的冷凝吸附回收。烹調(diào)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(wǎng)，在不影響進風(fēng)效率的情況下，對油煙進行冷凝回收。油煙機工作時，無數(shù)油煙顆粒在經(jīng)過裝置時附著在網(wǎng)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(xiàn)對油煙的一次凈化。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的抽油煙機結(jié)構(gòu)簡單，所需材料及加工工藝與傳統(tǒng)抽油煙機差異甚小，制造成本低，易于推廣。相比于現(xiàn)有產(chǎn)品，該產(chǎn)品運行時噪聲低、能耗小，抽吸效率高、節(jié)電環(huán)保，抽油煙機市場日益廣闊，該產(chǎn)品憑借其環(huán)保節(jié)能的優(yōu)良性能，定能在市場上占據(jù)一席之地。