戚文謙++趙豪杰

摘 要：本項目設計了一種根據(jù)溫度和油煙濃度等相關參數(shù)自動調(diào)節(jié)轉速的智能抽油煙機，有效改進現(xiàn)有抽油煙機定檔調(diào)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(xiàn)有抽油煙機能效值，達到節(jié)能減排效果。相較于傳統(tǒng)抽油煙機，本作品有如下優(yōu)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(nèi)空氣的污染；（2）利用溫度傳感器實時檢測油煙濃度，實現(xiàn)智能調(diào)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(xiàn)無極調(diào)速，有效減少電能損失。

關鍵詞：抽油煙機；射流屏蔽；智能；環(huán)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(chǎn)生的對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，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(xiàn)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(yōu)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(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)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(qū)域較小?，F(xiàn)有的抽油煙機產(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(chǎn)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?？衫蒙淞髌帘螠p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(chǎn)生旋轉，而產(chǎn)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(diào)節(jié)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(shù)據(jù)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(diào)節(jié)模塊以油煙檢測數(shù)據(jù)作為原始依據(jù)，由單片機進行相應處理后，實現(xiàn)直流電機轉速的智能調(diào)節(jié)，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(tài)（包括當前溫度值，油煙濃度等），并提供按鍵控制等功能。

4 節(jié)能分析

實物制作完成之后，采用功率表、風速儀等分別對傳統(tǒng)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(tǒng)抽油煙的對比，直觀反映了本作品節(jié)能優(yōu)勢。經(jīng)計算，本作品可以平均每年節(jié)省標準煤耗量9299.7噸/年，減少CO2排放1417.62萬噸。

5 創(chuàng)新及應用

5.1 創(chuàng)新點

本作品的創(chuàng)新性主要體現(xiàn)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(huán)境中的擴散，減少油煙對環(huán)境的污染；（2）采用智能控制自動調(diào)整抽油煙機風速，實現(xiàn)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(jié)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(jié)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(huán)境，減少油煙對室內(nèi)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(shù)良好，達到了節(jié)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(jié)約電能，具有良好的應用前景和經(jīng)濟效益。

參考文獻

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