1 引言

油烟是家庭生活中的主要污染物。英国的一项研究报告表明，厨房油烟可导致肺癌、肺炎及其他呼吸道疾病。室内油烟的捕集主要依靠抽烟烟机来完成，对于抽油烟机的研究设计而言，提高抽吸效率、减少油烟对人体和环境的影响及降低其能耗与噪声一直都是先锋问题。目前，抽油烟机普遍采用点汇式效应进行抽吸，这种抽吸方式由于其吸气过程中气流能量的快速衰减导致吸气影响区域很小，容易使油烟逸散，且在烹饪完成后抽油烟机还需继续运行才能将油烟吸走。无论是顶吸式还是侧吸工作，其抽吸效果都不理想，抽吸效率仅能达到70%~85%。如果仅一味提高风机功率和风量来达到较好的吸排效果则会导致油烟混合气体中的空气百分比增加，造成产品耗能高、噪声大的问题。

本文设计了一种屏蔽射流式的复合净化环保抽油烟机。通过改变油烟的流动形式，利用龙卷风的汇流作用，使灶台产生的油烟高效地聚拢起来，防止油烟逸散，实现对油烟、细小颗粒的高效抽吸和控制，达到节能目的。同时，内部装设的电离净化装置和冷凝吸附装置对油烟中可电离吸附的细小颗粒进行电离净化并收集处理，以降低污染物的排放，减少烹饪污物对环境的影响。

• 屏蔽射流式环保油烟机整体设计过程

本装置分为油烟抽吸装置和油烟净化装置。油烟抽吸装置由旋转射流装置、主叶轮、辅叶轮、送风管路、同轴电机组成，净化装置由冷凝吸附装置和电离净化装置组成，环保抽油烟机整体结构如图1所示。


 

工作流程如下：

（1）抽吸过程。由同轴电机同时带动主叶轮和辅叶轮转动，主叶轮转动形成上升气流，辅叶轮转动产生的气流通过四路通风管道送入旋转射流装置，产生旋转气流。上升气流与旋转气流相耦合形成人造龙卷风流场，从而高效抽吸厨房油烟。

• 2）净化过程。通过旋转射流装置抽吸来的油烟依次经过冷凝吸附装置和电离净化装置进行油烟净化。在冷凝吸附装置内，冷凝下的油液可顺着油槽导入油杯中，未冷凝的油烟通过油孔进入吸附材料中进行吸附。经过冷凝吸附后，油烟密度降低，随后进入电离净化装置。在高压电场下，油烟微粒在极化区极化后在收集区被极板所捕获，并部分碳化，完成净化。

3 屏蔽射流式环保油烟机各部分组成设计
3.1 龙卷风抽吸装置

3.1.1 龙卷风效应原理

目前已认识到龙卷风生成必须具有两个基本条件：一是上升气流，二是水平旋转气流。在抽吸流场中创造出上述两个条件，再加上一些可控的人工诱导因素，就可形成类似于自然龙卷风的旋风抽吸流场。条件利用抽吸气流来形成，第二个条件可利用送风气流和空气自身的粘性来形成。如图2所示，为龙卷风耦合场示意图。

3.1.2 龙卷风抽吸效率分析

     K₁是由是由仿真实验所确定的，K₂由喷口角度和喷口尺寸所决定，根据小二乘法以及仿真试验得到K₁K₂=0.00652，n₁=0.186，n₂=0.387，并得到流量比在0.3-0.55之间，如仿真图3抽吸流线图，其效果。

3.1.3 龙卷风抽吸装置设计

    抽吸装置主要包括旋转射流装置、主叶轮、辅叶轮、送风管路。本作品根据仿真结果设计喷口角度β=90°。同时依据其仿真数值以及油烟机国家标准GB/T17713-2011尺寸设计标准要求得到了旋转射流装置的基本参数，如附表所示。

冷凝吸附回收装置主要由冷凝网、回油道、回油杯及吸附材料组成，其布置在主叶轮后方，主要实现对高温油烟的冷凝吸附回收。烹调油烟的主要成分为烷烃、烯烃等化合物，油烟颗粒直径在10～400之间，针对此类颗粒，采用双层冷凝过滤网，在不影响进风效率的情况下，对油烟进行冷凝回收。油烟机工作时，无数油烟颗粒在经过装置时附着在网面，汇聚为油滴，油滴在重力作用下顺回油道流入可拆卸回油杯，以此实现对油烟的一次净化。

4 结语

本文设计的抽油烟机结构简单，所需材料及加工工艺与传统抽油烟机差异甚小，制造成本低，易于推广。相比于现有产品，该产品运行时噪声低、能耗小，抽吸效率高、节电环保，抽油烟机市场日益广阔，该产品凭借其环保节能的优良性能，定能在市场上占据一席之地。