“烟消雾散”智能抽油烟机

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摘 要：本项目设计了一种根据温度和油烟浓度等相关参数自动调节转速的智能抽油烟机，有效改进现有抽油烟机定档调速、大风吸小烟、大烟吸不净等带来的能效值低的问题，从而提高现有抽油烟机能效值，达到节能减排效果。相较于传统抽油烟机，本作品有如下优点：（1）采用三层导烟板结构，可结合旋转射流原理利用油烟粘附特性，有效控制油烟抽吸范围，减少油烟对室内空气的污染；（2）利用温度传感器实时检测油烟浓度，实现智能调控抽油烟机风量，增强抽油烟效果，减缓电机损耗；（3）利用变频技术与微电子技术改变电机频率，使本装置具有起动电流小，适应性及实用性强，实现无极调速，有效减少电能损失。

关键词：抽油烟机；射流屏蔽；智能；环保

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0069-01

1 项目背景及意义

抽油烟机能将烹饪过程中产生的对人体有害的油烟迅速抽走，排至室外，起到减少室内空气污染的作用，已经成为我国城镇家庭厨房中不可或缺的厨卫产品成员之一。据统计，2014年我国抽油烟机总销量达3082.25万台，用户需求量巨大。目前，现有的抽油烟机一般分为顶吸式和侧吸式两类，其中侧吸式抽油烟机因具有占用空间小、不会碰头等优势被广大用户所喜爱，而其仍存在耗电量大等问题。

2 机械结构

经查阅资料发现，传统抽油烟机的吸油烟过程可近似看作点汇式抽吸，其吸气气流的能量快速衰减导致吸气影响区域较小。现有的抽油烟机产品，不论款式，抽吸效率约为30%～70%，不能令人满意。为改善油烟抽吸效果，本作品基于射流屏蔽的方法原理，专为抽油烟机设计了一种旋流屏蔽罩，利用该装置可减缓吸气气流的吸力衰减，产生人造龙卷风，以提高抽油烟机的抽吸效率。

龙卷风的形成必须具备两个条件：一是中部上升的气流，二是水平方向的剪切力。对于本作品的设计，第一个条件可通过抽油烟机的抽吸作用自然形成，但普通抽油烟机吸气气流能量衰减快，抽吸距离短，需采取有效措施减缓吸气气流的能量衰减。可利用射流屏蔽减少四周气流进入吸口，增长抽吸距离。第二个条件利用空气自身的粘性效应来满足，在屏蔽射流中加上旋转的速度，形成旋转的屏蔽射流，在粘性切应力作用下就可诱使中部吸气气流产生旋转，而产生旋转屏蔽射流。通过吸气气流于旋转射流的耦合形成龙卷抽吸流场。

3 抽油机控制方案

控制部分以STC89C52单片机为核心，主要由油烟检测模块，油烟抽吸力智能调节模块，以及人机交互模块组成。油烟检测模块通过温度传感器检测当前油烟温度，并将检测到的数据传递给单片机进行处理，使油烟温度变化能反映当前油烟浓度；油烟抽吸力智能调节模块以油烟检测数据作为原始依据，由单片机进行相应处理后，实现直流电机转速的智能调节，得到适宜的油烟抽吸力；人机交互模块可显示当前工作状态（包括当前温度值，油烟浓度等），并提供按键控制等功能。

4 节能分析

实物制作完成之后，采用功率表、风速仪等分别对传统侧吸式抽油烟机和本项目装置排风速度以及功率进行实验研究，具体实验结果如表1。

通过上表所述本项目设计的抽油烟机与传统抽油烟的对比，直观反映了本作品节能优势。经计算，本作品可以平均每年节省标准煤耗量9299.7吨/年，减少CO2排放1417.62万吨。

5 创新及应用

5.1 创新点

本作品的创新性主要体现在以下三点：（1）提出一种给离心式叶轮风机加装旋转的屏蔽射流装置，充分利用油烟粘附特性，结合与旋转射流原理，有效地控制油烟抽吸范围，减少油烟在环境中的扩散，减少油烟对环境的污染；（2）采用智能控制自动调整抽油烟机风速，实现按需、按量给风，保证了较好的用户使用效果，同时减少了电能的浪费；（3）在智能家居背景下，将绿色节能理念融入生活，切合用户需要。

5.2 应用前景

作品综合运用了智能控制、计算模拟仿真分析、机电一体化等技术，研究设计了一款智能节能抽油烟机，有效地改善了在掌勺人不同工作模式下的工作环境，减少油烟对室内空气的污染，进而降低油烟对人体造成的危害风险。通过实验对本作品的能耗检测，结果显示本作品的能耗、风量等性能参数良好，达到了节能的目的。作为一款家用型抽油烟机，其能够在提升用户体验的同时节约电能，具有良好的应用前景和经济效益。

参考文献

[1]史漫兴.风幕式抽油烟机污染物扩散规律及其控制的研究[D]湖南工业大学，2008.

[2]邱望标.徐苏恒.基于ATmega 16L的变频节能抽油烟机设计[J].现代机械，2008（5）：91-145.

[3]张景松.人造龙卷风形成机理[J].煤炭学报，1996，21（4）：4-6.