研究厨房内吸油烟机射流气幕的参数化

王梅

摘要：对于厨房内的吸油烟机产生的射流气幕以及整流板进行试验，获取的相关的参数，包括了整流板面积、射流孔的宽度、射流角度、射流速度等等，通过对上述参数进行研究，能够在设计的时候充分考虑吸油烟机对厨房环境的影响，以及进行油烟的有效控制，如何防止热空气逃逸。经过验证，吸油烟机在厨房内的温度和油烟浓度上起到重要的作用。

关键词：吸油烟机；射流气幕；参数研究

人们生活质量不断提高，对于房屋内的环境的舒适度的要求也越来越强烈，尤其是厨房的环境，不仅关系到人们的生活水平，也关系到人体的健康。因此，对于长时间进行烹饪操作的时候，人体受到来自厨房内设备的辐射、影响，以及人体长时间暴露在烹饪环境后受到的损害等，要加以深入的研究。吸油烟机这一重要厨房设备，能否减少吸油烟污染，高效地排除油烟，需要通过不断改善厨房内的热环境，同时优化吸油烟机的性能，才能达到目标。对于吸油烟机的工作原理，要研究的参数众多。对上述物质进行分析，可以采用试验的方法得到相关的数值，帮助人们了解厨房烹饪过程中产生的油烟微粒的浓度的不均匀与污染物浓度的关系。

1.吸油烟机-厨房数值计算模型

人们研究吸油烟机的安装高度，油烟控制效果等，目的是研究吸油烟机的最大的有利于人体健康和舒适度的功能发挥特点。研究表明，距离污染源越近，吸油烟机的清除油烟的效果就越好。人体身高所限，吸油烟机的高度不能过低，但是当前普遍采用的吸油烟机的安装高度，人体在吸油烟机面前，不可避免的会无法控制油烟的逃逸，也无法更好地清除油烟。

因此，要在传统的吸油烟机的设计中，加入射流气幕的研究，包括固定吸气流量，吸油烟机气幕式设计等等，模拟人体面部呼吸的功能，采用固定流量的传统式吸油烟机与新兴的挡帘气幕式吸油烟机进行对比，通过试验加以分析和总结，采用回归分析法，将吸油烟机的气幕的吸入速度、临界射流等加以论证，获得有效的数据，用于设计作为参考，以完成对厨房内的吸油烟机气幕设计參数的优化工作。

在烹饪过程中，气幕式油烟机能够对高温热空气自下向上的蒸腾进行阻挡，防止油烟的逃逸，主要方式就是通过射流气幕，进行热空气的阻挡，这时候厨房内的人体面部和吸油烟机的安装高度是相当的。气幕式吸油烟机能够感知油烟的温度和浓度，改变厨房内的空气运动状态。

通过对气幕式油烟机的油烟浓度加以控制，考虑到厨房内油烟的浓度和温度的影响力，出于改善厨房环境的目的，研究吸油烟机的流量、气幕射流的速度、角度、射流孔的宽度等，最终获得了吸油烟机的最佳设计方案，能够起到控制厨房油烟和温度的作用。

建立密闭式厨房的模型，内含吸油烟机、灶台、房门、炊具等，对射流气幕参数进行优化，充分考虑其对厨房环境的影响，建立吸油烟机外形结构模型，两个圆柱体表示厨房的炊具，柱体的高度和半径参照实际的炊具。

从上图看到，为了改进吸油烟机的控制能力，在集烟罩的下表面的两侧和前端引入缝隙式的射流孔，在主进风口装有整流板，烟气可以沿着吸油烟机下表面形成的裂缝和整流板，被吸进吸油烟机的内部。

对于厨房内的运动介质，包括煎炒烹炸等操作，产生的油烟和空气，产生的状态具有差异，对差异的奥查主要看热空气和油烟的两相流运。经过对厨房内的结构的研究，由于烹饪的油烟的组成主要是细小的水雾，因此，应进行非均匀粒子两相流模型的分析，采用软件，将热空气和油烟之间的热量、动量等加以交换，运用到的动量方程、连续方程和能量方程表达式如下：

经过结构化的网格划分，吸油烟机中的厨房计算模型流动区域被进行了详细的处理，包括厨房空间、射流孔的精度计算，详细的流动细节等等。

采用有限容积的方法，对空间的离散流动加以控制，采用二阶段中心拆分各式，对流项的守恒部分进行方程的求解，得到了求解变量的最大残差。

对于边界条件，在吸油烟机预厨房的模型中，设置了进口的压力边界条件，给予气幕射流孔的方向和定速度，厨房的出口边界条件，流量的大小根据试验，确定了吸油烟机的流量，在厨房的内墙壁、橱柜以及吸油烟机的外表面均设定了无滑移的边界条件和绝热条件。

根据烹饪的状态，将模型内的油锅视为油烟的主要热源和释放源，将水加入后，热油中产生了白色的雾气，显示出油烟的运动状态：水分在270度高温状态下，急剧膨胀，冷凝成白色雾气，对之经过测量，得到了实际的煎炸的温度。

实验中采用测量的方法，对吸油烟机的原型以及厨房内的油烟分布进行额有效性的观测，采用数值模拟方法，对于厨房环境进行了模拟和计算。

2.正交试验设计

经过对吸油烟机的性能和厨房内的环境的选择和设计，在正交实验中，进行了气幕射流参数的获取，分别设定为气幕射流角度、射流速度、射流孔宽度等。通过整流板的面积的调整，将进气口的气流流动状态加以改变，得到了吸油烟机的风量范围，得到了不同档位的吸油烟机的风量。

3.结果与分析

经过采用数值模拟的方法，通过正交试验，对厨房内的面部位置感受到的油烟浓度和温度等进行了指标的测量和评价，结论是，厨房内的浓度和温度与人体的舒适度有直接的关系，因此吸油烟机的油烟清除能力和灶台附近的温度的控制效果，主要是受到吸油烟机的性能的影响的，对于吸油烟机来说，防止油烟污染物外逸、得到出气幕式吸油烟机的最佳参数，是需要解决的关键性问题。

4.结语

本文对吸油烟机在内的厨房空间进行了建模，研究了气幕式抽油烟机的气幕射流参数、整流板的设计参数，通过正交试验的数值模拟的方法，证实了吸油烟机的风量、整流板面积等对于厨房内的人体感知的影响力，得到了气幕式吸油烟机的设计参数对厨房内环境进行影响的依次部位，风量-整流板面积-射孔宽度-速度-角度。

参考文献：

[1]刘小民，王星，席光等.厨房内吸油烟机射流气幕的参数化研究[J].西安交通大学学报，2013，47（1）：126-131.

[2]戚文谦，赵豪杰."烟消雾散"智能抽油烟机[J].中国科技纵横，2017，（12）：69.