“煙消霧散”智能抽油煙機

戚文謙++趙豪杰

摘 要：本項目設計了一種根據溫度和油煙濃度等相關參數自動調節轉速的智能抽油煙機，有效改進現有抽油煙機定檔調速、大風吸小煙、大煙吸不凈等帶來的能效值低的問題，從而提高現有抽油煙機能效值，達到節能減排效果。相較于傳統抽油煙機，本作品有如下優點：（1）采用三層導煙板結構，可結合旋轉射流原理利用油煙粘附特性，有效控制油煙抽吸范圍，減少油煙對室內空氣的污染；（2）利用溫度傳感器實時檢測油煙濃度，實現智能調控抽油煙機風量，增強抽油煙效果，減緩電機損耗；（3）利用變頻技術與微電子技術改變電機頻率，使本裝置具有起動電流小，適應性及實用性強，實現無極調速，有效減少電能損失。

關鍵詞：抽油煙機；射流屏蔽；智能；環保

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0069-01

1 項目背景及意義

抽油煙機能將烹飪過程中產生的對人體有害的油煙迅速抽走，排至室外，起到減少室內空氣污染的作用，已經成為我國城鎮家庭廚房中不可或缺的廚衛產品成員之一。據統計，2014年我國抽油煙機總銷量達3082.25萬臺，用戶需求量巨大。目前，現有的抽油煙機一般分為頂吸式和側吸式兩類，其中側吸式抽油煙機因具有占用空間小、不會碰頭等優勢被廣大用戶所喜愛，而其仍存在耗電量大等問題。

2 機械結構

經查閱資料發現，傳統抽油煙機的吸油煙過程可近似看作點匯式抽吸，其吸氣氣流的能量快速衰減導致吸氣影響區域較小。現有的抽油煙機產品，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，專為抽油煙機設計了一種旋流屏蔽罩，利用該裝置可減緩吸氣氣流的吸力衰減，產生人造龍卷風，以提高抽油煙機的抽吸效率。

龍卷風的形成必須具備兩個條件：一是中部上升的氣流，二是水平方向的剪切力。對于本作品的設計，第一個條件可通過抽油煙機的抽吸作用自然形成，但普通抽油煙機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。可利用射流屏蔽減少四周氣流進入吸口，增長抽吸距離。第二個條件利用空氣自身的粘性效應來滿足，在屏蔽射流中加上旋轉的速度，形成旋轉的屏蔽射流，在粘性切應力作用下就可誘使中部吸氣氣流產生旋轉，而產生旋轉屏蔽射流。通過吸氣氣流于旋轉射流的耦合形成龍卷抽吸流場。

3 抽油煙機控制方案

控制部分以STC89C52單片機為核心，主要由油煙檢測模塊，油煙抽吸力智能調節模塊，以及人機交互模塊組成。油煙檢測模塊通過溫度傳感器檢測當前油煙溫度，并將檢測到的數據傳遞給單片機進行處理，使油煙溫度變化能反映當前油煙濃度；油煙抽吸力智能調節模塊以油煙檢測數據作為原始依據，由單片機進行相應處理后，實現直流電機轉速的智能調節，得到適宜的油煙抽吸力；人機交互模塊可顯示當前工作狀態（包括當前溫度值，油煙濃度等），并提供按鍵控制等功能。

4 節能分析

實物制作完成之后，采用功率表、風速儀等分別對傳統側吸式抽油煙機和本項目裝置排風速度以及功率進行實驗研究，具體實驗結果如表1。

通過上表所述本項目設計的抽油煙機與傳統抽油煙的對比，直觀反映了本作品節能優勢。經計算，本作品可以平均每年節省標準煤耗量9299.7噸/年，減少CO2排放1417.62萬噸。

5 創新及應用

5.1 創新點

本作品的創新性主要體現在以下三點：（1）提出一種給離心式葉輪風機加裝旋轉的屏蔽射流裝置，充分利用油煙粘附特性，結合與旋轉射流原理，有效地控制油煙抽吸范圍，減少油煙在環境中的擴散，減少油煙對環境的污染；（2）采用智能控制自動調整抽油煙機風速，實現按需、按量給風，保證了較好的用戶使用效果，同時減少了電能的浪費；（3）在智能家居背景下，將綠色節能理念融入生活，切合用戶需要。

5.2 應用前景

作品綜合運用了智能控制、計算模擬仿真分析、機電一體化等技術，研究設計了一款智能節能抽油煙機，有效地改善了在掌勺人不同工作模式下的工作環境，減少油煙對室內空氣的污染，進而降低油煙對人體造成的危害風險。通過實驗對本作品的能耗檢測，結果顯示本作品的能耗、風量等性能參數良好，達到了節能的目的。作為一款家用型抽油煙機，其能夠在提升用戶體驗的同時節約電能，具有良好的應用前景和經濟效益。

參考文獻

[1]史漫興.風幕式抽油煙機污染物擴散規律及其控制的研究[D]湖南工業大學，2008.

[2]邱望標.徐蘇恒.基于ATmega 16L的變頻節能抽油煙機設計[J].現代機械，2008（5）：91-145.

[3]張景松.人造龍卷風形成機理[J].煤炭學報，1996，21（4）：4-6.