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1、一种新型型油烟净净化设备备的研究究夏正兵第一作者：夏正兵，男，1982年生，研究方向为多相流与分离技术。通讯作者。袁袁惠新（江苏工工业学院院分离工工程研究究所，江江苏 常常州 22130016）摘要分分析了饮饮食业油油烟污染染的危害害和油烟烟净化设设备的现现状，介介绍了一一种新型型的油烟烟净化设设备旋流式式油烟净净化机，阐阐述了该该技术的的基本原原理，实实验结果果表明，在在旋流式式油烟净净化机处处理气量量为5002440 mm3/h时时，出口口油烟质质量浓度度为0.450.994 mmg/mm3，油烟烟去除率率为944.7955.2，符合合国家饮饮食业油油烟净化化设备技技术要求求。关键词油烟
2、净化化 旋流流技术Reseearcch oon aa neew-ttypeedeqquippmennt ffor coookinng ffumee deepurratiionXXia Zheengbbingg，Yuaan HHuixxin. (IInsttituute of Sepparaatioon EEngiineeerinng，JJianngsuu Poolyttechhnicc Unniveersiity，CChanngzhhou Jiaangssu 22130016)Absttracct: Thiis ppapeer aanallyzeed tthe harrms andd thhe
3、 ppressentt siituaatioon oof tthe coookinng ffumee puurifficaatioon oof tthe foood, andd inntrooduccedaa neew-ttypeedeqquippmennt ffor coookinng ffumee deepurratiioncyycloonicc eqquippmennt ffor coookinng ffumee deepurratiion. Thhe bbasiic wworkkingg prrincciplle aand opttionnal dessignn paarammetee
4、r oof eequiipmeent werre sstatted. Thhe rreseearcch rresuultss shhoweed tthatt whhen its ttoleerannce wass 500-2440 mm3/h, annd tthe connsisstennce wass 0.45-0.994 mmg/mm3, tthe purrifiicattionn effficcienncy of thee deevicce ccoulld rreacch 994.77-995.22，aand it acccordded witth tthe dieetettic dem
5、mandd abboutt coookiing fumme ppuriificcatiion of chiina.Keywwordds: coookinng ffumee; ppuriificcatiion; teechnnoloogy of cycclonne烹饪油烟烟、汽车车尾气及及噪音已已经成为为城市的的三大公公害。为为了改善善城市的的生态环环境，保保护居民民的身体体健康，开开发效率率高、运运行稳定定、投资资少、占占地小、运运行费用用低、操操作维护护简单的的油烟净净化技术术和设备备是我国国控制油油雾污染染的研究究重点之之一。1 油烟烟净化技技术现状状目前，市市场上的的油烟机机有脱排排油烟
6、机机和油烟烟净化机机两种。现用于居居民厨房房的脱排排油烟机机，通过过叶轮的的旋转，一一方面产产生简单单的惯性性分离，另另一方面面产生气气力输送送，通过过过滤对对油烟起起到一定定的净化化作用。这这种油烟烟机主要要存在44方面的的问题：（1）机机型主要要是扁方方浅型，片片面强调调美观，不不符合空空气动力力学原理理，无法法形成高高效的负负压通道道，油烟烟外溢现现象严重重，厨房房内油烟烟浓度大大大超标标；（22）叶轮轮旋转产产生的惯惯性分离离，效果果较差，原原因是叶叶轮旋转转产生的的流场尚尚未发展展成旋流流场，油油烟在期期间的停停留时间间太短，来来不及沉沉降分离离；（33）由于于烟油粘粘附性强强，过滤
7、滤介质很很容易被被堵塞而而失去过过滤作用用；（44）污染染的过滤滤介质无无法循环环再用，造造成新的的污染；叶轮与与原油烟烟接触，使使用一段段时间后后，叶轮轮上粘满满烟油，清清洗困难难。因此此，这种种油烟机机使用一一段时间间后，脱脱排、净净化效果果恶化，厨厨房甚至至厨房以以外的家家具物品品表面出出现厚厚厚的油垢垢。癌症症等一些些疾病的的发病率率居高不不下，与与厨房油油烟不无无关系1。 表1是各各种油烟烟净化机机油烟处处理技术术性能的的比较。表1 各各种油烟烟处理技技术性能能比较油烟处理理技术油烟去除除率/%/%压力降/Pa投资运行费用用过滤法 75580 10005000小较大活性碳吸吸附法 7
8、5580 10005000大较大蜂窝式净净化法变化大 20003000小大水雾水幕幕洗涤法法 75585 20003000适中需耗电、加加水运水烟罩罩 755852003000大较大静电法 755851002000较大主要耗电电费用大大2 旋旋流式油油烟净化化机的原原理及净净化效果果2.1 原理含油烟气气从进口口切线方方向进入入旋风筒筒， 在在筒内强强烈旋转转， 逐逐渐沿筒筒壁螺旋旋运动下下降， 强烈旋旋转所产产生的离离心力把把油雾抛抛向筒体体内表面面， 集集积在壁壁面的油油雾相互互粘连形形成大的的油滴， 在重力力作用下下逐渐降降至筒体体底部，定定期排放放。由于于离心作作用及油油烟中油油的粘性
9、性， 使使气体中中的油滴滴极易附附在筒壁壁上，净净化油烟烟效果更更好。990% 以上的的油雾在在旋风分分离过程程中被除除去，经经过旋风风除油后后的烟气气被风机机吸入，未未净化的的油烟及及油烟中中的气态态污染物物经过此此部分，除除去余下下的油和和油烟中中的异味味，净化化后的烟烟气通过过排气筒筒直接排排入大气气。利用用气液两两相分离离技术，旋旋流式油油烟净化化机的结结构示意意图见图图1。图1旋流流式油烟烟净化机机的结构构1风机机；2三通管管；3软管；4旋流流器；55油杯杯2.2主主要特点点与其他油油烟净化化机相比比，旋流流式油烟烟净化机机的最大大改进就就是采用用了旋风风分离器器（旋流流器），它它产
10、生高高速旋流流，使油油烟、废废气、异异味吸排排更彻底底，净化化效率高高，同时时还具备备了旋流流器的一一些优点点，如结结构简单单，体积积适当，安安装方便便，工作作连续可可靠，适适应性好好，具有有剪切、洗洗涤作用用，易于于清洗，易易于实现现自动控控制，成成本低；外观独独特，靠靠墙安装装，节省省更多空空间，无无碰头、滴滴油之虑虑，无压压抑之感感。 2.3 主要技技术指标标净化效率率944，全压压损失80 Pa额定电压压2200 V；单机功功率2 0000 M; 主主机噪音音400 dBB处理风量量 04200 m33/h; 工工作电压压1055 V2.4净净化效果果变换旋流流式油烟烟净化机机风机的的
11、风量，对对应测得得一系列列试验数数据（见见表2），表表明经处处理后，出出口油烟烟质量浓浓度等主主要指标标符合国国家饮食食业油烟烟净化设设备技术术要求2，33。表2 设设备实验验室运行行情况实验序号号处理气量量(m3h1)入口油烟烟质量浓浓度/(mgm3)出口油烟烟质量浓浓度/(mgm3)油烟去除除率/压力降/Pa1508.5110.45594.7717829010.6650.51195.118256313013.6680.68895.004126417014.5560.71195.111361521018.7770.94495.001288624019.1120.92295.1173023 旋
12、流式式油烟净净化机两两相流场场分析油滴在流流体中运运动时的的受力包包括自身身重力、离离心力、流流动阻力力等（见见图2）。图2 油滴在在流体中中运动时时的受力力油滴颗粒粒受到的的重力:（1）油滴颗粒粒受到的的离心力力：（2）油滴颗粒粒受到的的浮力：（3）流体介质质阻力：（4）式中：为为颗粒相相对流体体运动的的相对径径向速度度，m/s；v 为气气流相对对流体运运动的相相对径向向速度，m/s；为油烟中两相径向相对速度，m/s；x为油烟的颗粒直径，m；r为油烟颗粒所在位置半径，mm；为液体介质动力粘度，m2/s；为连续相流体的密度，kg/m3；为分散相颗粒的密度，kg/m3；d 为油滴直径，m；g为重
13、力加速度，m/s2。油滴颗粒粒在流体体中的运运动可表表示为：（5）在离心力力场中，颗颗粒自身身的重力力忽略不不计。由由此，油油滴颗粒粒受力方方程可表表示为：（6）解之，得得： （7）离心力作作用总是是使连续续相与分分散相产产生速度度差，当当颗粒的的受力达达到平衡衡时，则则运动相相对速度度为：（8）式中：kk为系数数；ve为平均均进料速速度，mm/s；、为与旋旋流器结结构有关关的常数数；为两两相的密密度差，kg/m3；vt为连续相的切向速度，m/s；vtow为均衡速度，m/s；D为旋风分离器的直径，即圆筒部分的直径，m。4 油烟烟净化机机的性能能及影响响因素油烟净化化机是基基于旋流流场中液液滴受
14、离离心力作作用发生生离心沉沉降而分分离的，其其性能包包括分离离性能和和操作性性能。4.1 分离性性能分割粒度度（m）可用用下式计计算：（9）式中：为为进口气气速，mm/s；i为气体体粘度，Pas。旋流式油油烟净化化机在进进风量QQ=4220 mm3/h，T（室内内温度）=30 ，=1.9010-5Pas，=10 m/s，=922.8 kg/m3（大豆油），m=1.165 kg/m3时，=2.5 m。而利用激光粒度分析仪测得油烟中油滴的粒度范围在110m，可见旋流式油烟机用于厨房油烟脱排净化是可行的。影响分离离性能的的因素：（1）旋旋风分离离器的直直径（筒筒体直径径）一般情况况下，直直径越小小，
15、旋转转半径越越小，油油烟颗粒粒所受离离心力越越大，除除油烟的效效率也就就越高；但过小小的筒体体直径，由由于旋风风分离器器的器壁壁与排气气管太近近，造成成较大直直径颗粒粒有可能能反弹至至中心气气流而被被带走，使使效率降降低。（2）旋旋风分离离器的高高度通常，较较高的旋旋风分离离器，都都有较大大的长度度比例，它它不但使使进入筒筒体内的的油烟颗颗粒停留留时间增增长，有有利于分分离，且且能使尚尚未到达达排气管管的颗粒粒有更多多的机会会从旋流流核心中中分离出出来，减减少二次次夹带，提提高效率率。（3）进进风速度度在一定范范围内，进进口气速速越高，效效率越高高。但过过高的气气速又对对颗粒起起分散作作用，所
16、所以，在在设计分分离器的的截面时时，必须须使进口口气速为为一适宜宜值。（4）气气体的粘粘度及密密度对于油烟烟物质，由由于温度度升高，油油烟粘度度增加，当当进口流流量等条条件保持持不变时时，效率率会降低低。旋风风分离器器能实现现低转速速、小流流量下的的分离，操操作、维维护相对对简单，成成本低廉廉4.因为油油的烟点点为2440，低低温正好好有利于于减少油油烟的产产生、促促进分离离。气体体的密度度越大，分分离效率率就越低低。4.2 操作性性能压力降是是评价旋旋风分离离器的一一个重要要性能指指标，它它是决定定分离过过程的能能耗和合合理选择择风机的的依据。生产工艺艺上有压压力降要要求（通通常为压压力降上
17、上限值），根根据要求求的压力力降、所所选旋风风分离器器形式、直直径、初初定的进进风速度度，查旋旋风分离离器的操操作性能能表，得得到该旋旋风分离离器的处处理量。旋风分离离器的压压力降可可用如下下经验公公式计算算：（10）式中：为压降降系数。旋流式油油烟净化化机在TT30 时的的=1.1655kg/m3，=100 m/s，时，=4483.5 PPa。可见该油油烟净化化器能耗耗低(小)，易于于推广。5 结语语（1）旋旋流式油油烟净化化机结构构简单，操操作方便便易行，样样机已经经制成，制制造成本本低廉，如如果生产产，用户户易于接接受；（2）设备的净化效率高，油烟去除率可达94以上，达到国家规定的排放要
18、求；（3）清洗频率小，提高了油烟净化效率，使设备能长期正常运行。今后，应应在防止止油烟处处理后的的二次污污染问题题上下功功夫，研研制开发发出实用用高效、便便于推广广的无污污染的油油烟净化化机，这这具有极极其重要要的现实实意义。参考文献献1 蒋长长敏，王王海红，徐徐渭芳.饮食业业油烟净净化设备备技术性性能的探探讨JJ.上上海环境境科学，2002，21(5)：316-318.2 HJJ/T662220011饮食业业油烟净净化设备备技术要要求及检检测技术术规范(试行)S.3 GBB l88483320001 饮食业业油烟排排放标准准S.4 代瑞瑞国.旋射流流型式气气波制冷冷机实验验研究J.安徽化化工，220033（6）：455-477.8