條縫型空氣幕對抽油煙機污染控制的輔助作用

陳　鋒,周　斌,劉金祥,薛　科,徐　陽,唐徐裕 (南京工業大學城市建設學院,江蘇 南京 210009)

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條縫型空氣幕對抽油煙機污染控制的輔助作用

陳鋒,周斌*,劉金祥,薛科,徐陽,唐徐裕 (南京工業大學城市建設學院,江蘇 南京 210009)

摘要：運用數值模擬和實驗測試方法,研究了住宅廚房在油煙機和送風氣幕作用下的氣流流動、溫度分布和污染物擴散機理,并通過CFD數值計算對比分析了射速在0～5m/s范圍的空氣幕對廚房污染物擴散的影響.結果表明,單獨使用抽油煙機作為廚房排風系統無法有效地將烹飪產生的油煙快速排向室外.空氣幕作為補風裝置應用在廚房通風系統不僅可以降低廚房空氣溫度,提高人體熱舒適,而且能合理組織氣流流動,降低廚房污染物濃度.然而,當油煙機排風量一定時,空氣幕射速并非與油煙機捕集效率成正比,而是存在著最佳設計風速,排風速率為5m/s的最佳空氣幕射速為0.6m/s.當通過增加油煙機排風量來提高捕集效率時,應根據不同的排風量確認對應的空氣幕射速.

關鍵詞：污染控制；廚房通風；數值模擬；空氣幕

* 責任作者, 副教授, zhoubinwx@hotmail.com

廚房油煙產生的揮發性有機化合物存在著致變物質,有一定的致變性[1].南京城區調查發現,人群中51.6%的肺鱗癌和61%的肺腺癌的發生歸因于家庭油煙污染[2].根據臺灣的公共衛生統計,肺癌成為臺灣女性感染最常見的癌癥類型,平均每年有1650～1750位女性死于肺癌,占所有女性癌癥患者的1/6[3].絕大多數人90%的時間是在室內度過[4],因而室內環境對人體健康有著巨大影響. Oberdorster認為導致上述肺部疾病的污染物主要是極其細小的顆粒物(簡稱UFPs),其細小程度甚至達到直徑1nm[5].樊景森等[6]對我國肺癌高發區宣威地區進行采樣,研究發現室內污染源是影響室內PM10濃度的主要因素,且做飯會產生大量的PM10.高軍等[8]使用激光衍射分析儀測量油煙中體積頻率范圍0.1～10μm的粒子,發現粒子直徑分布在0.1μm到1μm之間的比例幾乎100%[7].2013年Abdullahi等研究了目前比較典型廚房產生的氣溶膠質量濃度、粒徑分布和化學成分,結果發現在烹飪的地方可以產生大量的氣溶膠,主要包括烷烴、脂肪酸、二元羧酸、內酯、多環芳香烴、植物固醇等.Sarigiannis等[9]的研究表明:燃燒是多環芳香烴致癌物PAHs的主要來源,燃燒產生顆粒物中含有的PAHs濃度高于其他污染物,這類顆粒物會提高患癌癥的風險.天然氣、液化石油氣等清潔燃料產生的有害氣體主要是CO2,當空氣中CO2含量大于5%及氧含量不足15%,人體會出現胸悶、頭痛、呼吸困難甚至休克的現象.Zhang等[10]研究發現較低水平的CO2濃度、室內溫度、相對濕度可以有效緩解病態建筑綜合征(SBS)的癥狀.廚房惡劣的熱濕環境很大程度上會影響烹飪人員的舒適度和工作效率,熱環境的主要影響因素有空氣溫度、空氣相對濕度、空氣流速、平均輻射溫度,溫度是影響人體熱舒適的主要因素,尤其夏天廚房內溫度很高,人體會有灼熱感,并感到疲勞.Simone等[11]對美國廚房進行調查,發現絕大多數廚房常年處于暖-熱環境中,預測熱感覺/預測不滿意百分比不適用于廚房熱舒適評價.Chatzidiakou等[12]發現將室內熱濕條件和CO2濃度控制在標準范圍以內能提高室內空氣品質.

廚房產生的油煙可以通過油煙機排出室外,但是油煙機的工作效率與多種因素有關:排煙罩類型、氣流流速、氣動設計、空間位置[13].Saha 等[14]運用實驗和數值模擬方法研究了印度四個高校廚房CO、CO2和溫度分布規律,發現不同建筑結構、物品擺放位置和通風方式對廚房污染物分布有很大影響.高軍等[15]研究了通風方式對排油煙機排風效率的影響,發現在不同通風條件下,油煙機工作效率差別很大.周汝等[16]將空氣幕作為一種有效的防煙手段應用于控制火災煙氣擴散.Lai[3]對一個全新廚房側排氣系統進行實驗評估和測試,以了解不同排氣配置如何影響整體排放性能.結果發現,靠近鍋邊的單槽,雙槽和柵欄槽排除廢氣效果很好,使室內空氣質量保持在一個可接受的水平.

盡管上述研究已經考慮了氣流組織、建筑結構、空間位置對油煙機排風性能的影響,但仍然存在不足:(1)目前對廚房室內空氣品質比較關注,但缺少對熱環境的研究;(2)缺少對廚房污染物擴散機理的研究并給出相應的解決方案.本文基于一種全新的吹吸式廚房通風系統[17],將空氣幕應用到廚房污染物控制方面,通過實驗得到增設空氣幕前后廚房的溫度分布和污染物擴散規律,并與數值模擬的結果進行驗證對比,以揭示該系統在阻擋廚房油煙向室內擴散上的優勢.

1　材料與方法

1.1實驗方法

實驗在2015年5～8月實施,以南京某住宅小區廚房為原型,在實驗室搭建1:1的廚房實驗臺,廚房模型長寬高為2.3m×1.45m×2.4m.中國居民為防止油煙擴散到室內,通常烹飪時廚房的門是關閉的,所以實驗中廚房門為關閉狀態,而窗戶保持開啟.用膠帶將墻壁上的漏風縫隙全部堵住,以保證廚房的氣密性.每一個工況實驗實施之前,為了保證各個實驗工況前廚房的空氣始終為室外新鮮空氣,油煙機首先工作10min,從而消除了前一個實驗工況存留的油煙對下一個實驗的影響.

圖1　廚房模型示意Fig.1　Schematic diagram of the kitchen model

本文應用的新型氣幕裝置是在原有的油煙機排風系統基礎上,在燃氣灶(烹飪區)四周開4條槽,然后通過送風機將室外空氣通過風管、靜壓箱等部件送至條形槽口并送出,形成空氣幕,從而對廚房起到補風、控制污染物擴散的作用,廚房的幾何模型見圖1.在廚房z=1.5m高平面(呼吸區)與y=0.9m平面取兩個平面并相交于一條線段.在該線段上選取9個測點,從距離灶臺0.1m處開始每隔0.1m設置一個測點,并依次記為D1～D9,測點位置見圖2.將D1記為人體呼吸點并測量該點隨時間分布的CO2、PM2.5濃度.測量D1～D9各點瞬態溫度.

圖2　實驗測點示意Fig.2　Schematic diagram of measurement points

1.2實驗工況與測量儀器

實驗工況有3個,見表1.烹飪過程分為炒土豆絲和炒青菜兩部分,前200s是炒土豆絲的過程,200s到300s燃氣處于熄火狀態,300s到500s時間段為炒青菜,500s后再次關閉開關.鎳鎘-鎳硅K型熱電偶連接安捷倫數據采集器,用來測量人體活動區域空氣溫度(即D1～D9)隨時間的變化,VT熱線手持風量風速儀用來測量油煙機、氣幕運行時的風速,并作為邊界條件用于CFD數值模擬.實驗的四條槽口(見圖1)形成的空氣幕風速見表2.

表1　實驗的3種工況Table 1　Three cases in experiment

Y09-PM10型激光粉塵濃度測試儀用來測量D1點PM2.5的實時濃度,通過小型空氣泵將采樣點空氣吸進儀器三種粒子通道,可以測出PM1.0、PM2.5、PM10濃度,空氣泵的采樣流量為2.83L/min.采樣周期可選范圍是0～999999s,選擇30s為采樣周期,即每隔30s自動記錄儲存一次數據,且最多可存儲1000組數據,然后通過數據接口用軟件在計算機中讀取結果.D1點CO2實時濃度用型號為KIMO AQ100的CO2檢測儀進行測量,每隔30s記錄一次.儀器具體參數見表3.

表2　實驗工況3的槽口氣幕風速Table 2　Speed of air curtain on slot for case 3in experiment

表3　實驗儀器型號與參數Table 3　Models and parameters for experimental instrument

1.3污染暴露量評價指標

廚房使用的吹吸式氣幕送風裝置實質是為油煙機提供了補風系統.一方面能合理組織氣流的流動和污染物排放,另一方面能降低廚房溫度,提高熱舒適.為了評價系統對廚房污染物的控制能力,常用 “捕獲效率”作為評價指標.捕獲效率定義為[3]:捕獲效率=污染物捕獲速率/污染物釋放速率,王軍等[18]結合吸入率概念和人體呼吸模型得到了室內人員污染暴露量計算模型,可計算單位時間內人體呼吸的空氣量.假設人體呼吸頻率穩定為10次/min,吸入和呼出的空氣量恒定為0.6L,呼吸的氣流與水平方向成向下30°角.該人體穩定呼吸計算模型為[18]:

式中:Bv(t)為人體單位時間呼吸的空氣量,L/s;t為呼吸時間,s;n為呼吸次數.

人員污染暴露量計算模型為[19]:

式中:Cv(t)為呼吸點的污染物質量濃度,kg/m3;Sc為污染源釋放污染物的總質量,kg/s.

人體污染物暴露量(iF)表示在一定時間內被人體吸入的污染物占污染物總量的百分比,是無量綱單位,可用來評價廚房通風系統的排油煙效率.人體吸入的污染物質量越低,油煙機工作效率越高.當時間一定且污染物總濃度與人體呼吸的空氣量已知,人體吸入的污染物占總釋放源的比例只與呼吸點的污染物濃度有關.

2　數值模擬

2.1廚房幾何模型

房間幾何模型的建立是基于實驗的廚房形狀和大小,見圖1.氣幕風口寬0.03m,1、4號氣幕送風口長0.31m,2、3號長0.55m.油煙機排風口尺寸大小為0.18×0.18m.窗戶寬高為0.5m×1m.氣流可以通過窗戶和燃氣灶四周的風口進入室內,再由油煙機排氣口排出室外,門始終處于關閉狀態,房間無任何縫隙.廚房可用燃氣灶眼有兩個,但是實驗和模擬中僅使用一個灶眼,且CFD模擬中被定義為污染源/熱源,面積為0.02m2.灶臺和人體高度分別為0.8m和1.6m.

2.2控制方程

運用數值模擬方法通過對流場穩態與非穩態的計算來確定多種工況下廚房CO2濃度分布,并對比實驗測量數據與數值計算結果.CFD數值模擬選取的是三維、不可壓縮室內零方程模型.該湍流模型尤為適合室內低湍流空氣流動計算,既能滿足計算精度要求,又可以高效快捷地計算出所需結果[19].不可壓縮流體控制方程如下:

連續性方程:

動量方程:

式中:p為壓力,Pa;T為應力張量,Pa;ρg為單位體積重力,N/m3;為單位張量.

能量方程:

組分輸運方程:

式中:Yi為組分質量分數,為質量擴散相,Sct為湍流施密特數,Sct=μt/(ρDt),是粘性系數與擴散系數的比值.室內零方程的湍流粘度μt=0.03874ρvL,L為離最近壁面的距離.

運用有限體積法將上述微分方程轉化為離散方程.各階導數的差分選用二階迎風格式并采用壓力—速度耦合修正算法(SIMPLE)求解離散方程,迭代方法采用Gauss-Seidel迭代.計算收斂的殘差標準設置為:X、Y、Z方向的速度殘差和連續性殘差達到10-4,能量殘差達到10-6.

2.3邊界條件及模擬工況

邊界條件設置見表4.廚房四周墻壁定義為厚0.1m、傳熱系數為1.5W/(m2·K)的固體邊界,門始終關閉,故也設置成固體邊界.廚房除了窗戶外全部密閉,窗戶定義為壓力進口,默認為一個標準大氣壓.油煙機體、灶臺視為絕熱邊界.站立的人體高1.6m,寬0.25m,視為散熱源為104.67W的靜止物體.

根據實驗測得數據,廚房和室外CO2初始濃度為485×10-6,初始溫度為24.6℃ ,油煙機排風口抽氣速率為5m/s.在穩態計算過程中,污染源以恒定速率1.24×10-3kg/s釋放CO2,而在計算非穩態流場時,為了接近實驗過程的烹飪步驟,污染源以方波函數形式釋放CO2,見圖3.前200s和300～500s內污染源的釋放強度為1.24×10-3kg/s, 200～300s和500～600s內的釋放強度為0.油煙機無法完全將污染物排出室外,沒有被排出的污染物會在廚房內集聚,濃度不斷升高.在油煙機排出的風量不變情況下,濃度越高,排出的污染物含量就越高,當污染物濃度達到一定時,污染物排出總量與釋放量等同,室內污染物的分布會達到穩定狀態.Saha等[14]利用Fortran語言計算出液化石油氣燃燒產生的組分濃度和最佳熱源溫度為1240K.本文根據燃氣燃燒的火焰特性,綜合考慮設置燃燒產生的散熱熱源溫度為1400K,熱源的邊界條件在穩態和非穩態過程中的設置與污染源相似,見圖3.

表4　數值計算邊界條件設置Table 4　Settings of boundary condition in simulation

表5　數值模擬的9種工況Table 5　Nine cases in numerical simulation

根據設置氣幕的射速不同分為9種模擬工況,見表5,模擬工況1、工況2分別對應實驗工況2與實驗工況3,模擬工況3～工況9的氣幕射速范圍在0.3～5m/s之內,且4條槽口風速相同.

圖3　污染源/熱源隨時間的邊界條件Fig.3　Boundary conditions of pollution/heat with time

3　結果與討論

3.1實驗結果與討論

實驗過程的室外溫度穩定波動在25℃左右,室內溫度要略高于室外.測得D1～D9溫度分布如圖4,圖4中共18條曲線,分別為無氣幕(實驗工況2)與有氣幕工況(實驗工況3)下9個測點的溫度分布.

圖4　人員活動區溫度隨時間的分布Fig.4　Temperature distribution in occupied zone

3.1.1增設空氣幕對廚房溫度的影響從圖4中能看出,無氣幕工況的各點溫度分布呈現一定的規律,由2個波峰、2個上升區間、2個下降區間和一個波谷組成,與烹飪過程燃氣灶的開啟時間相似.無氣幕工況下人員活動區(D1～D9)600s內溫度最高達30.5℃ ,平均溫度為28.7℃ .增設氣幕后的溫度分布相對平穩,平均溫度為27.4,最高溫度28.4℃ ,相比于實驗工況2的最高溫度降低2.1℃ ,平均溫度降低1.3℃ ,提高熱舒適的效果相當可觀.

3.1.2增設空氣幕對廚房顆粒物濃度的影響圖5顯示了有、無氣幕時呼吸點D1處PM2.5隨時間分布的濃度曲線和室外日平均PM2.5濃度限值(GB3095《環境空氣質量標準》)的曲線.PM2.5的濃度波峰出現在實驗后的90s和390s時刻,此刻正在加熱食用油并出現了較大的油煙,因此,我們得出,加熱食用油可產生大量PM2.5的細小顆粒物.實驗工況3中產生PM2.5的最大濃度值為238μg/m3,要比實驗工況2的最大濃度值325μg/m3降低了36.5%,但是相對于國家規定的室外日平均標準值75μg/m3,烹飪過程中產生的有害顆粒物濃度依舊過高.

圖5　D1點的PM2.5濃度隨時間的分布Fig.5　PM2.5concentration distribution at point D1

3.2數值模擬結果與討論

3.2.1廚房污染物擴散機理研究油煙機在排風的過程中會在排風口產生局部負壓區,使得廚房的空氣不斷向排風口匯集,在匯集的過程中負壓區的范圍也不斷在擴大,由于實驗和模擬中的門始終關閉,僅窗戶打開,所以室外空氣在室內外壓差的作用下只能從窗戶進入廚房,直到排風量與進風量達到平衡.由于油煙機的抽力作用始終存在,達到動態平衡后的廚房仍然處在負壓狀態. 圖6是穩態后模擬工況1下x=0.23m與z=0.85m平面的速度云圖.從圖中可知,從窗戶進來的空氣以一定的速度通過烹飪區時,一部分空氣被油煙機吸入并排出室外,另一部分穿過烹飪區并帶走部分油煙在室內循環流動.油煙在流動過程中擴散從而導致污染,這也是住宅廚房單獨使用油煙機的污染物擴散機理.結果發現,單獨使用油煙機時油煙依舊擴散的原因在于補風的無組織性,所以本文提出了能夠改善氣流組織的空氣幕補風裝置.

圖6　無氣幕模擬工況1的速度分布云圖Fig.6　Velocity contour without air curtain in case 1during simulation

圖7　有氣幕模擬工況2的速度分布云圖Fig.7　Velocity contour with air curtain in case 2 during simulation

在烹飪區四周增設氣幕后,污染物的控制得到了明顯的改善.由于空氣幕補風量遠小于油煙機的排風量,所以廚房內的平均相對壓力仍是負值,而窗戶仍需提供部分補風.圖7是穩態后模擬工況2下x=0.23m與z=0.85m平面的速度云圖,可以看出,氣流被空氣幕控制在油煙機的抽力作用范圍并被迅速排出了室外.氣幕對污染物的“控制”作用表現在兩點.一是補風控制,空氣幕提供的補風量降低了室內外的壓差,減少了對窗戶進風量的需求,從而降低了窗戶外進入烹飪區的空氣風速,使得進入的空氣無法穿越烹飪區并完全被油煙機吸入,同時油煙也伴隨著一同被排出室外.二是阻擋控制,空氣幕對污染物具有一定的阻擋隔離效果,可以適當防止產生的污染物向室內擴散.圖8和圖9分別為穩態后模擬工況1與模擬工況2的CO2濃度分布,活動區的平均CO2濃度分別為714×10-6和560×10-6.圖10和圖11分別為穩態后模擬工況1與模擬工況2的溫度場分布圖,活動區的平均溫度分別為30.8℃和28℃ .

圖8　無氣幕模擬工況1的CO2濃度分布云圖Fig.8　Contours of CO2concentration distribution without air curtain in case 1during simulation

圖12是呼吸點處CO2濃度的實驗和模擬值隨時間變化的曲線.CO2濃度的實驗和模擬值分布充分說明了增設空氣幕對污染物的較好控制效果.實驗與模擬無氣幕工況中CO2最高濃度分別為1056×10-6、1022×10-6,而增設空氣幕后最高CO2濃度值降為745×10-6、704×10-6,CO2的降低效率分別為29.5%、31.1%.模擬-無氣幕工況的兩個波峰值數值不同的原因在于第二次釋放污染物CO2前的室內初始濃度要高于第一次.實驗-無氣幕與模擬-無氣幕兩種工況的曲線分布趨勢近似,明顯的差別在于第200s處模擬值的波峰小于實驗值,這是由于土豆含有的碳化物高于青菜,所以炒土豆的實驗過程產生的CO2要多于炒青菜過程,此外,在實驗過程中,廚房的烹飪人員呼吸產生的CO2對室內污染物分布也會有一定的影響,而數值模擬中人體呼出的CO2是忽略不計的,故實驗與模擬初期結果存在一定誤差.但是由于燃燒產生的CO2濃度遠大于人員呼吸值,所以實驗與模擬后期結果較好地吻合.有氣幕送風時的實驗與模擬濃度分布曲線都相對平緩、穩定.數值計算結果與實驗值吻合良好,驗證了邊界條件設置、網格劃分和湍流模型的正確性.

圖9　有氣幕模擬工況2的CO2濃度分布云圖Fig.9　Contours of CO2concentration distribution with air curtain in case 2 during simulation

3.2.2空氣幕射速對污染物控制的影響油煙機的排風與空氣幕的送風構成了吹吸式通風系統.對于吹吸式通風系統,送風的速度對污染物的控制效果會有很大的影響.從圖13穩態活動區各工況的污染物濃度分布可以看出,隨著送風速度的增加,各測點的CO2濃度逐漸降低,當送風速度增加到0.6m/s 時,污染物達到最低濃度536×10-6.如果繼續增大空氣幕風速,測點的CO2濃度會持續增加到最高值928×10-6,此時污染物濃度甚至比沒安裝氣幕裝置時的還要高.當氣幕射速超過2m/s,CO2濃度又開始下降.

圖10　無氣幕模擬工況1的溫度分布云圖Fig.10　Contours of temperature distribution without air curtain in case 1during simulation

圖11　有氣幕模擬工況2的溫度分布云圖Fig.11　Contours of temperature distribution with air curtain in case 2 during simulation

圖12　D1點實驗與模擬的CO2濃度對比Fig.12　Comparison of CO2concentration between experiment and simulation at point D1

圖13　穩態活動區CO2濃度隨氣幕射速的分布Fig.13　Distribution characteristic of CO2concentration in occupied zone with the speed of air curtain

出現上述現象的原因是,空氣幕射速增大,送風量增加,窗戶外的補風對烹飪區油煙擴散的影響減弱,同時污染物被氣幕隔絕在烹飪區而又在油煙機抽力范圍內,所以送風射流可以很好地攜帶油煙污染物進入排風口,被油煙機捕集.因此隨著送風速度的增加,油煙機的捕集效率會逐漸增加.但是在油煙機排風量不變的情況下,持續增大送風速度會因為排風口排風量有限而無法將送風氣流全部吸進排風口,這些沒有被吸入的空氣會以一定速度帶走部分油煙,反而會使油煙機捕集效率降低,因此單單通過增加空氣幕射速來降低廚房污染物濃度是不可取的,應該相應地增大油煙機的排風量.隨著空氣幕射速的繼續增加,補風量已達到能夠稀釋室內污染物濃度的作用.從圖13中明顯能看到,氣幕射速在2～5m/s時,遠離污染源的D3～D9點的CO2濃度近似相同,這是由于送風氣流對污染物的稀釋作用使得室內的污染物更加均勻分布.圖14～17分別為氣幕射速為0m/s、0.6m/s、2m/s、5m/s的空氣幕與從窗外進入的空氣10s后的速度軌跡圖,從圖14～15中可以明顯看出,隨著空氣幕射速的逐漸增加,從窗戶外進入室內的干擾氣流風量開始減少,從而降低了通過烹飪區影響污染物排放的風速,此時,空氣幕能夠充分攜帶污染物進入排風口,而且能夠不導致空氣與污染物的泄露,空氣幕射速越大,干擾氣流風速越低,越有利于污染物的排放.但是,當排風量不變且空氣幕射速增加到一定大小時,如圖16所示,空氣幕攜帶的污染物因送風量過大而無法完全被吸入油煙機,從而導致了污染物的泄露,此時,油煙機的排污效率與空氣幕風速成負相關.然而,隨著空氣幕射速的繼續增加,如圖17,空氣幕的送風量大于油煙機的排風量,廚房會處于正壓狀態,此時廚房污染物濃度的降低依靠的是空氣的稀釋功能.送風量越大,稀釋作用越明顯,但是高射速氣幕伴隨著的是送風風機的高能耗,而且太高的風速會導致人體不舒適感,所以對于油煙機的不同檔位應該設計相應的最佳氣幕射速.

圖14　無氣幕模擬工況1的速度軌跡Fig.14　Streamlines without air curtain in case 1 during simulation

圖16　氣幕射速v=2m/s模擬工況7的速度軌跡Fig.16　Streamlines with air curtain velocity v = 2m/s in case 7 during simulation

圖17　氣幕射速v=5m/s模擬工況9的速度軌跡Fig.17　Streamlines with air curtain velocity v = 5m/s in case 9 during simulation

4　結論

4.1通過實驗測試與數值模擬計算得出,增設空氣幕后廚房呼吸區的CO2的實驗和數值計算的最高濃度降低效率分別為29.5%、31.1%.由此可見,將空氣幕應用于廚房油煙控制是切實可行的.

4.2通過實驗和數值計算方法驗證了廚房增設空氣幕前后的污染物擴散機理.結果發現,單獨使用油煙機時,污染物依舊能夠擴散的原因在于氣流組織的不合理性.

4.3從數值計算結果分析可得,油煙機的排風量一定時,存在最佳氣幕設計風速和最不利設計風速.油煙機排風風速為5m/s的氣幕最佳設計風速為0.6m/s,最不利設計風速為2m/s.所以,針對油煙機的不同檔位應該設計不同的氣幕射速,但是考慮到廚房人體的舒適感,設計風速不宜過大.

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Auxiliary effect of slot air curtain on pollution control performance of kitchen range hood.

CHEN Feng, ZHOU Bin*, LIU Jin-Xiang, XUE Ke, XU Yang, TANG Xu-Yu (College of Urban Construction, Nanjing Technology University, Nanjing 210009, China). China Environmental Science, 2016,36(3)：709～718

Abstract：By using numerical simulation and field test method, air movement, temperature distribution and pollutant dispersion were investigated, when air was supplied through slot air curtain into the residential kitchen. The influence of jet velocity from air curtain on pollutant dispersion inside the kitchen was analyzed, where the range of jet velocity was from 0to 5m/s. Results show that oil fume generated by cooking cannot be effectively exhausted out of the kitchen by using the range hood alone. With the application of air curtain, the air temperature can be reduced to improve human thermal comfort, and the pollutant concentration can be decreased with the improved air distribution. However, with the given exhaust air volume, there was an optimal designed air supply velocity for the air curtain, since the capture efficiency of the range hood was not proportional to the air supply velocity. The optimal air velocity of the air curtain was 0.6m/s when the exhaust rate was 5m/s. Air velocity from air curtain should be correspondingly adjusted with the exhaust air rate, so that the capture efficiency of the range hood can be improved accordingly.

Key words：pollution control；kitchen ventilation；numerical simulation；air curtain

作者簡介：陳鋒(1990-),男,安徽合肥人,南京工業大學碩士研究生,主要從事污染物控制研究.

基金項目：國家自然科學基金(51508267);江蘇省自然科學基金(BK20130946);江蘇省2015年度普通高校研究生科研創新計劃項目(KYLX15_0782)

收稿日期：2015-08-21

中圖分類號：X51

文獻標識碼：A

文章編號：1000-6923(2016)03-0709-10