江 飛 卿 剛 熊若蘭 向 波 張 晶 宋 彥

(武漢商學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，湖北 武漢 430056)

1 產(chǎn)品背景

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前城鎮(zhèn)與農(nóng)村家庭每百戶(hù)吸油煙機(jī)產(chǎn)品擁有量分別為69.2臺(tái)和15.3臺(tái)，每臺(tái)抽油煙機(jī)都會(huì)伴隨著廢油的產(chǎn)生，現(xiàn)在一般家庭都直接將廢油收集起來(lái)后扔掉，其中的步驟繁雜，不易操作，且經(jīng)常拆洗會(huì)損害抽油煙機(jī)。廢油中含有大量可回收再利用的有機(jī)物，所以具有污染和回收利用雙重性。燃料化是解決廢食用油危害和實(shí)現(xiàn)資源化利用的有效途徑。因此，本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種廢油循環(huán)燃燒裝置用以處理廢油，達(dá)到節(jié)省天然氣的目的。

2 節(jié)能裝置簡(jiǎn)介

雖然家庭抽油煙機(jī)里的廢油收集一次僅有幾十毫升，但是如果一個(gè)城市的家庭同時(shí)收集廢油的話(huà)，其量還是十分可觀的。由此可以推想，家庭抽油煙機(jī)的廢油有潛在的回收價(jià)值(圖1)。

2.1 集油槽

在抽油煙機(jī)尾部?jī)啥私由霞筒郏筒鄄捎闷骄彽幕⌒谓Y(jié)構(gòu)，讓廢油可以自動(dòng)流入軟管的同時(shí)增強(qiáng)裝置的美觀性。

2.2 軟管

采用不與油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、且耐高溫的材質(zhì)，管壁光滑，讓油在重力勢(shì)能的作用下順滑流下。

2.3 收集盒

主要起一個(gè)盛放廢油的作用，在需要輸出廢油的時(shí)候可以及時(shí)提供。

圖1 裝置總覽圖

2.4 控制閥

采用低經(jīng)濟(jì)方式：按壓調(diào)節(jié)，低、中、高3檔，杠桿原理控制輸出量，輸出口的截面位置放置適合管口的鐵片，連接到手動(dòng)控制輸出量的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)下按，鐵片上移，輸出量按檔位增大；再按壓，開(kāi)關(guān)按檔位回至原始，鐵片下移，直到鐵片可以將管口全部擋住，無(wú)輸出量。

2.5 廢油走道

橫截面采用如圖2的阿基米德螺線，走油最大橫面積為245mm2，走油最大體積為80mL，走道采用耐高溫且導(dǎo)熱性能良好的材料，既可以保證在天然氣的高溫灼燒下不損壞，又可以使廢油達(dá)到燃點(diǎn)。同時(shí)，此種環(huán)形走道易于使廢油的燃燒及其熱量分布均勻，又可以使油不易濺到天然氣燃燒的明火中(一旦明火被加大火勢(shì)，抽油煙機(jī)很可能起火)，大大減少事故的發(fā)生。

圖2 廢油走道截面圖

圖3 廢油走道與支架

2.6 支架

起支撐作用，與灶臺(tái)外側(cè)凹槽契合，支撐廢油走道(圖3)。

3 裝置結(jié)構(gòu)圖

本裝置接入抽油煙機(jī)廢油集油槽，讓廢油在重力作用下經(jīng)由軟管(材料與油不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、耐高溫，且管壁光滑)進(jìn)入收集盒，在流動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)軟管上的控制閥以控制輸油量，輸出的廢油進(jìn)入管狀環(huán)形廢油走道(圖4)。該走道不封閉但防外濺。廢油的沸點(diǎn)比燃點(diǎn)低，所以不封閉且防外濺的走道是為了避免在還沒(méi)到達(dá)燃點(diǎn)的時(shí)候，廢油因沸騰而造成的隱藏危險(xiǎn)以及難以清洗。廢油走道下側(cè)為支撐廢油裝置的支架(材料與廢油走道相同，與灶臺(tái)外側(cè)凹槽契合)。這樣在天然氣燃燒產(chǎn)生的極大溫度(2300℃+)下，廢油(燃點(diǎn)340℃左右)再進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的熱能能夠等同于燃燒一部分的天然氣，這樣就可以將天然氣的閥門(mén)適當(dāng)關(guān)小一點(diǎn)，在天然氣和廢油的共同作用下完成燃燒供做菜使用，實(shí)現(xiàn)廢油再利用。

圖4 廢油走道左右剖視圖

4 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

3口之家(1個(gè)月)，天然氣使用量一頓飯約用1/6m3天然氣，1d 3頓。廢油產(chǎn)生0.72kg 900mL據(jù)測(cè)量，抽油煙機(jī)在10d左右可產(chǎn)生廢油300mL，廢油的密度為0.8g/mL左右。廢油燃燒消耗的能量426.68kJ。Q= c(廢油)mΔt=1.8kJ/(kg·℃)·0.72kg·(340-10℃)=246.24kJ。

廢油燃燒產(chǎn)生的能量35000kJ，廢油的燃點(diǎn)為200℃，天然氣加熱時(shí)燃燒溫度可達(dá)2300℃，用氧氣做助燃劑，溫度更高，可達(dá)3400℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)廢油的燃點(diǎn)。廢油1加侖燃燒放出熱量140000BTUs，約3785.41mL廢油燃燒產(chǎn)生147000kJ熱量，則10mL產(chǎn)生388kJ熱量，節(jié)省的能量為34573.32kJ，節(jié)省天然氣的量34573.32kJ，經(jīng)濟(jì)收益3.006元。目前大部分城市天然氣價(jià)格在3元/ m3左右。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)本結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的簡(jiǎn)化和小型化，并且實(shí)現(xiàn)操作性和維護(hù)性的提高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)成本的降低。