空气幕灶台的气流组织实测及模拟

发布时间：2020-09-01 18:13

　　随着我国经济的快速发展,使得人民生活水平得到了提高,老百姓的饮食更加丰富。然而在烹饪过程中也带来了诸多室内环境与健康问题。油烟中的大部分成分对人体的呼吸道有刺激作用,会降低人体的免疫功能;与此同时,商业厨房是热湿环境较为集中的区域,工作环境更为恶劣,改善其环境,对于厨师工作的舒适度以及工作效率的提高,有重要意义。通过查阅文献以及参考已有的灶台设计,选用下送风的方式,在灶台周围设置补风口。通过补充新风的方式,利用新风的稀释作用,以及一定风速下形成的空气幕所具有的阻挡作用,可以有效地对污染物进行控制。补充的新风还可以调节室内温度,可以降低商用厨房工作区域的温度,保证工作环境的舒适。本文首先利用Airpak 3.0软件以及Fluent 18.0软件,根据实际实验室的搭建情况,进行数值模拟,以排风量为2000m~3/h作为对照工况,在新型商用排油烟机的额定风量为1000m~3/h的条件下,对无空气幕条件、1m/s、2m/s、3m/s不同补风风速的情况下进行模拟。通过考察温度场、速度场、挥发性污染物、颗粒物的分布情况,利用传质、离散相模型选择合理的补风风速。模拟结果可以看出,随着空气幕补风风速的逐步增加,无论是对热流的阻挡、污染物的隔绝、颗粒物的分布,2m/s的补风风速为最合适的补风风速。但随着风速的进一步提高,由于补风量已经超过了油烟机的额定风量,增大补风量反而会加大油烟的外溢。参照模拟的结果进行样机的初步设计,并利用风速仪、颗粒物浓度检测仪、油烟浓度检测仪,选取合适的测点,通过烹饪不同种类的菜肴,对风速、温度、油烟浓度、颗粒物浓度等进行测量,通过比较不同工况下,人体呼吸区的污染物浓度情况,确定空气幕灶台的实际效果。研究发现在2m/s的补风风速下,相比于无空气幕的条件下,油烟浓度降低了约6mg/m~3,颗粒物的浓度降低了30%左右。最后按照实际商业厨房的大小尺寸、工况条件、设备布置进行建模,研究已有的送风气流是否会对空气幕灶台产生影响。并通过改变不同的送风参数,以速度、温度、CO_2浓度、空气龄为主要指标进行评价,选择合理的送风工况,以满足厨房的环境要求。研究发现,空气幕灶台并不会受到明显影响。同时合理的送风参数为温度为20~22℃,风速0.5m/s-0.75m/s。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU83
【部分图文】：

灶台,空气幕,工作原理图

(3) 目前在实测检验下送风幕炊具的效果时，测量的污染物指标多以 CO2、等污染物浓度作为参考。对于不同种菜肴，考察其外溢的油烟浓度、颗粒物度等指标测量数据还相对较少。(4) 目前对于增加空气幕后，商业厨房整体模拟还相对较少，并未考虑如何原有商业厨房的气流组织相协调，保证人体的舒适。6 空气幕灶台的工作原理传统的商业厨房，往往依赖于局部排烟罩进行补风，但仅仅依赖于局部排罩，往往效果并不理想。单单依赖于局部排烟罩，无法有效地控制污染物的散包括（VOCs，如甲醛，可吸入颗粒物等）。经过 CFD 软件模拟与实验的共验证，通过采用四面下送式送风，相比传统的油烟机上送风，能够有效地补新风，起到减少扩散与稀释污染物的共同作用，同时可以起到缓解工作区域热感，减少排油烟机风量进而减少室内负压的效果。空气幕灶台的工作原理图 1-1 所示。产品的 3D 模型如图 1-2 所示。在原有灶台基础上，进行了改装制，用于进行实验。

灶台,空气幕,三维模型

模型图,局部模拟,厨房,灶台

尺寸 3m×3.2m×4.2m 搭建计算模型。主要，以及排烟罩一个，工作人员一名。灶台处设置有排风口。在吊顶位置设置有 3 个表 2-3 所示。表 2-3 商业厨房各部分尺寸表尺寸4m×3m×4.2m0.96m×0.78m×0.85m直径 0.4m 3 个 0.4m×0.4m罩面 1.2m×1.2m，罩面距地面 1.7m0.4m×0.4m高度 1.7m，距灶台边缘 0.3m，呼吸宽度为 0.03m

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