“煙消霧散”智能抽油煙機(jī)

戚文謙++趙豪杰

摘 要：本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種根據(jù)溫度和油煙濃度等相關(guān)參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的智能抽油煙機(jī)，有效改進(jìn)現(xiàn)有抽油煙機(jī)定檔調(diào)速、大風(fēng)吸小煙、大煙吸不凈等帶來的能效值低的問題，從而提高現(xiàn)有抽油煙機(jī)能效值，達(dá)到節(jié)能減排效果。相較于傳統(tǒng)抽油煙機(jī)，本作品有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）采用三層導(dǎo)煙板結(jié)構(gòu)，可結(jié)合旋轉(zhuǎn)射流原理利用油煙粘附特性，有效控制油煙抽吸范圍，減少油煙對(duì)室內(nèi)空氣的污染；（2）利用溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)油煙濃度，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控抽油煙機(jī)風(fēng)量，增強(qiáng)抽油煙效果，減緩電機(jī)損耗；（3）利用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)改變電機(jī)頻率，使本裝置具有起動(dòng)電流小，適應(yīng)性及實(shí)用性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，有效減少電能損失。

關(guān)鍵詞：抽油煙機(jī)；射流屏蔽；智能；環(huán)保

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0069-01

1 項(xiàng)目背景及意義

抽油煙機(jī)能將烹飪過程中產(chǎn)生的對(duì)人體有害的油煙迅速抽走，排至室外，起到減少室內(nèi)空氣污染的作用，已經(jīng)成為我國(guó)城鎮(zhèn)家庭廚房中不可或缺的廚衛(wèi)產(chǎn)品成員之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)抽油煙機(jī)總銷量達(dá)3082.25萬(wàn)臺(tái)，用戶需求量巨大。目前，現(xiàn)有的抽油煙機(jī)一般分為頂吸式和側(cè)吸式兩類，其中側(cè)吸式抽油煙機(jī)因具有占用空間小、不會(huì)碰頭等優(yōu)勢(shì)被廣大用戶所喜愛，而其仍存在耗電量大等問題。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)

經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)抽油煙機(jī)的吸油煙過程可近似看作點(diǎn)匯式抽吸，其吸氣氣流的能量快速衰減導(dǎo)致吸氣影響區(qū)域較小。現(xiàn)有的抽油煙機(jī)產(chǎn)品，不論款式，抽吸效率約為30%～70%，不能令人滿意。為改善油煙抽吸效果，本作品基于射流屏蔽的方法原理，專為抽油煙機(jī)設(shè)計(jì)了一種旋流屏蔽罩，利用該裝置可減緩吸氣氣流的吸力衰減，產(chǎn)生人造龍卷風(fēng)，以提高抽油煙機(jī)的抽吸效率。

龍卷風(fēng)的形成必須具備兩個(gè)條件：一是中部上升的氣流，二是水平方向的剪切力。對(duì)于本作品的設(shè)計(jì)，第一個(gè)條件可通過抽油煙機(jī)的抽吸作用自然形成，但普通抽油煙機(jī)吸氣氣流能量衰減快，抽吸距離短，需采取有效措施減緩吸氣氣流的能量衰減?？衫蒙淞髌帘螠p少四周氣流進(jìn)入吸口，增長(zhǎng)抽吸距離。第二個(gè)條件利用空氣自身的粘性效應(yīng)來滿足，在屏蔽射流中加上旋轉(zhuǎn)的速度，形成旋轉(zhuǎn)的屏蔽射流，在粘性切應(yīng)力作用下就可誘使中部吸氣氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)屏蔽射流。通過吸氣氣流于旋轉(zhuǎn)射流的耦合形成龍卷抽吸流場(chǎng)。

3 抽油煙機(jī)控制方案

控制部分以STC89C52單片機(jī)為核心，主要由油煙檢測(cè)模塊，油煙抽吸力智能調(diào)節(jié)模塊，以及人機(jī)交互模塊組成。油煙檢測(cè)模塊通過溫度傳感器檢測(cè)當(dāng)前油煙溫度，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理，使油煙溫度變化能反映當(dāng)前油煙濃度；油煙抽吸力智能調(diào)節(jié)模塊以油煙檢測(cè)數(shù)據(jù)作為原始依據(jù)，由單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理后，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的智能調(diào)節(jié)，得到適宜的油煙抽吸力；人機(jī)交互模塊可顯示當(dāng)前工作狀態(tài)（包括當(dāng)前溫度值，油煙濃度等），并提供按鍵控制等功能。

4 節(jié)能分析

實(shí)物制作完成之后，采用功率表、風(fēng)速儀等分別對(duì)傳統(tǒng)側(cè)吸式抽油煙機(jī)和本項(xiàng)目裝置排風(fēng)速度以及功率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

通過上表所述本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的抽油煙機(jī)與傳統(tǒng)抽油煙的對(duì)比，直觀反映了本作品節(jié)能優(yōu)勢(shì)。經(jīng)計(jì)算，本作品可以平均每年節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤耗量9299.7噸/年，減少CO2排放1417.62萬(wàn)噸。

5 創(chuàng)新及應(yīng)用

5.1 創(chuàng)新點(diǎn)

本作品的創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：（1）提出一種給離心式葉輪風(fēng)機(jī)加裝旋轉(zhuǎn)的屏蔽射流裝置，充分利用油煙粘附特性，結(jié)合與旋轉(zhuǎn)射流原理，有效地控制油煙抽吸范圍，減少油煙在環(huán)境中的擴(kuò)散，減少油煙對(duì)環(huán)境的污染；（2）采用智能控制自動(dòng)調(diào)整抽油煙機(jī)風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)按需、按量給風(fēng)，保證了較好的用戶使用效果，同時(shí)減少了電能的浪費(fèi)；（3）在智能家居背景下，將綠色節(jié)能理念融入生活，切合用戶需要。

5.2 應(yīng)用前景

作品綜合運(yùn)用了智能控制、計(jì)算模擬仿真分析、機(jī)電一體化等技術(shù)，研究設(shè)計(jì)了一款智能節(jié)能抽油煙機(jī)，有效地改善了在掌勺人不同工作模式下的工作環(huán)境，減少油煙對(duì)室內(nèi)空氣的污染，進(jìn)而降低油煙對(duì)人體造成的危害風(fēng)險(xiǎn)。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)本作品的能耗檢測(cè)，結(jié)果顯示本作品的能耗、風(fēng)量等性能參數(shù)良好，達(dá)到了節(jié)能的目的。作為一款家用型抽油煙機(jī)，其能夠在提升用戶體驗(yàn)的同時(shí)節(jié)約電能，具有良好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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