旋風式吸油煙機吸凈效果分析

　　將自然界里龍卷風(又稱之為旋風)這一奇特現(xiàn)象及特征，應用到吸油煙機上，使烹飪時產生的油煙全部被灶臺上的旋風式吸油煙機抽吸干凈，本文作者作為煙灶行業(yè)的工程技術人員，比較詳細的介紹了兩款旋風式吸油煙機的主要結構特征及抽吸原理，從理論上解決了當前所有類型的吸油煙機抽吸油煙不徹底的缺陷，消除了油煙對人體的危害。

　　現(xiàn)有的吸油煙機的形成基于這樣一個思想：以風機抽吸口附近形成的軸向柱狀主動吸油煙的負壓區(qū)，即軸向抽吸為基點，尋求一個經濟有效的阻止油煙逸散的被動遮擋、控制面。

　　基于上述設計思想，最典型的就是板式吸油煙機(如“超薄型吸油煙機”、“歐式吸油煙機”)。在抽吸油煙時，被其水平遮擋板阻擋的上升油煙仍向四周橫向逸散。只有向抽吸口逸散的油煙才能被抽吸走。為了阻止被水平遮擋板阻擋過的油煙再次橫向逸散，現(xiàn)有的改進方式是豎直方向圍一圈有形擋板(如“亞深型吸油煙機”、“深腔型吸油煙機”)。雖然能吸走大部分被罩住的油煙，但是，由于罩口離油煙源較遠(按照裝機標準，一般離灶臺650~700mm)，仍有許多油煙迅速散逸。

　　為解決油煙逸散而造成抽吸油煙不徹底問題，人們想了很多辦法。如：在板式吸油煙機四周另加上風機沿周邊吹風或抽吸，企圖形成氣簾而罩住油煙，效果雖有改善，但幾倍增加風機數(shù)量，顯然是不經濟的。又如在灶臺上加裝一臺風機向上吹風，引導油煙集中上升而不是四處擴散。但向上上升的氣流不能形成負壓區(qū)，雖然能使油煙迅速上升，卻加速了油煙的散逸速度，得不償失。在比如：將吸油煙機降到人的眼鼻之下，為了不遮檔視線，只好將吸油煙機向上傾斜(如“側吸式吸油煙機”)，這樣使吸油煙機的抽吸口不能直接面對油煙源，減弱了抽吸效果。

　　上述吸油煙機存在的缺點是：吸油煙機（安裝）在人的眼鼻之上工作，無法避免油煙對人體的傷害，更重要的是，由于逸散的作用，不能將油煙完全抽吸干凈。而導致上述缺陷的原因是，現(xiàn)有的吸油煙機都是利用有限的軸向負壓區(qū)域抽吸油煙，其主動抽吸半徑相當于抽吸口直徑，抽吸效果受到一定的限制。

　　一、形成原理

　　從根本上對現(xiàn)有技術改進的有效辦法是擴大主動抽吸區(qū)域。有人試圖利用一種使吸油煙機工作時形成旋渦吸入氣流的方法。因為根據氣流力學原理，旋渦氣流是一種強力的氣流，吸附力大，最典型的例子就是龍卷風這種奇特的自然現(xiàn)象。

　　龍卷風是一種渦旋：空氣繞龍卷的軸快速旋轉，受龍卷中心氣壓極度減小的吸引，近地面幾十米厚的一薄層空氣內，氣流被從四面八方吸入渦旋的底部。并隨即變?yōu)槔@軸心向上的渦流，龍卷中的風總是氣旋性的，其中心的氣壓可以比周圍氣壓低百分之十。

　　圖1 龍卷風

　　二、煙機形式

　　龍卷風的形成可以分為四個階段：

　　1.大氣的不穩(wěn)定性產生強烈的上升氣流，由于急流中的最大過境氣流的影響，它被進一步加強。

　　2.由于與在垂直方向上速度和方向均有切變的風相互作用，上升氣流在對流層的中部開始旋轉，形成中尺度氣旋。

　　3.隨著中尺度氣旋向地面發(fā)展和向上伸展，它本身變細并增強。同時，一個小面積的增強輔合，即初生的龍卷在氣旋內部形成，產生氣旋的同樣過程，形成龍卷核心。

　　4.龍卷核心中的旋轉與氣旋中的不同，它的強度足以使龍卷一直伸展到地面。當發(fā)展的渦旋到達地面高度時，地面氣壓急劇下降，地面風速急劇上升，形成龍卷風。

　　三、結構及特征

　　為了使吸油煙機能產生旋流效果，有人對吸油煙機作了改進和創(chuàng)新。其中比較典型的兩種旋風式吸油煙機有一定的實用價值，一種是在現(xiàn)有的吸油煙機上面加裝能產生旋風的裝置；另一款是一種全新的旋流式吸油煙機結構。下面分別予以介紹：

　　1.加裝式結構及特征(見圖2)

　　此款旋風式結構除了包括常規(guī)吸油煙機的部件：機殼部件1、風機系統(tǒng)2、V型濾網組件3、油杯9等以外，另加裝了一個旋風組件4。該組件位于V型濾網組件3的下方，由吸風管7和軸流葉輪8組成；吸風管壁上設有規(guī)則分布的吸氣孔或縫隙10；吸風管7、軸流葉輪8與風機系統(tǒng)離心葉輪11的軸線位于同一條軸線上；吸風管7一端固定在V型濾網組件3的低部，另一端設有吊裝油杯9；軸流葉輪8與風機系統(tǒng)離心葉輪11固定連接，且深入至吸風管7內；其與離心葉輪同步旋轉，并將吸風管7周圍的部分油煙氣流送至風機系統(tǒng)2的進風處。

　　實際應用中，吸油煙機可采用雙風機結構，蒸鍋上方的風機可用普通離心風機，而炒鍋上方的風機則加裝旋風組件，并使其位于炒鍋中央，吸氣管距炒鍋約10~60厘米，最佳距離為30厘米左右。這樣烹飪產生的油煙在離開炒鍋很小一段距離以后，還未與空氣充分混合便抵達吸氣管的周圍，其氣流分布如圖2中箭頭線12所示。

　　圖2 煙機的加裝式結構

　　上述可知，旋風式吸油煙機實際上包含主、副兩個風機系統(tǒng)，其中主風機系統(tǒng)是與常規(guī)吸油煙機相似的離心風機，而副風機系統(tǒng)是一個相對抽吸風量較小的軸流風機，它垂直安裝在離心風機的下方，且與之同軸旋轉。因此，主風機吸氣口的氣流來自兩部分：一部分經濾網組件直接吸入進風口，這與常規(guī)的吸油煙機的功能相近；而另一部分氣流卻是副風機吸入的高濃度煙氣流。因為副風機的吸風管較長，距離油煙源----炒鍋較近，而此范圍內油煙擴散較小，濃度較高，并可用較小的排氣量獲得較佳的抽吸效果。另外，由于吸氣口是分布在較長的吸風管壁上，會對周圍未被吸走的油煙形成一個向心的卷吸力，從而減弱了油煙的橫向擴散，使油煙柱的橫截面積大大減小，更利于主風機的有效抽吸。而且，通過對吸氣管上的吸氣孔或縫隙合理的設計布局，會在吸氣管周圍形成一個旋轉上升的氣流，類似于自然現(xiàn)象中的龍卷風。使油煙更加不易橫向擴散，抽吸效果更佳。此外，旋風式吸油煙機更易清洗：因為大部分油煙是經過吸風管、軸流風機而后才進入主風機的，相當一部分油煙會被吸風管捕獲、冷凝，減輕了對主風機的污染；而吸風管的拆裝、清洗要相對方便許多。

　　圖3 煙機的全新式結構

　　2.結構及特征

　　此款旋風式吸油煙機由機殼1、電機2、集油槽3、外葉輪4、內葉輪5、連接環(huán)6、導向板7、螺栓8、吊頭9組成。集油槽3通過螺栓8懸掛在機殼1下；風機葉輪側面均勻地安裝有導向板7，構成側向抽吸口10；導向板間縫隙進風方向偏向風機葉輪旋轉方向，與旋轉圓周切向夾角為45°，環(huán)形集油槽3中間為軸向抽吸口11；內葉輪5與外葉輪4由連接環(huán)6連接形成整體固定在電機2的軸上，內葉輪與旋轉平面夾角為45°，或其某部位與旋轉平面的夾角隨該部位半徑減小由外端至內端從61°到45°漸變，外葉輪垂直于旋轉平面，朝風機葉輪方向偏轉45°角。

　　工作時，風機葉輪旋轉，帶動外葉片4與導向板7間氣體旋轉，使之與導向板7外圍的氣體形成速度差，產生負壓區(qū)，氣流在風機葉輪側面從由導向板間縫隙構成的側向抽吸口10抽吸進來。當風機葉輪旋轉速度較高時，這一內旋的氣流向側向抽吸口10四周延展，形成一個平面形狀的內旋的負壓氣流，抽吸散逸在四周的油煙。內葉輪5的旋轉在軸向抽吸口11產生的柱狀負壓區(qū)域，既繼續(xù)向上抽吸從側向抽吸口抽進的油煙，又從軸向抽吸口抽吸豎直上升的油煙。外葉輪4與導向板7間距僅為3毫米~5毫米，可能被甩出的油滴迅速打在導向板7上，或碰碎被抽吸走，或順導向板7向下滴到集油器3中。

　　3.龍卷風形成原理

　　通過風機葉輪傾斜過垂直于旋轉平面的葉片的旋轉，在風機葉輪側面周圍產生一個旋轉的氣流，旋轉氣流的旋轉速度在葉片外端點最大。由于氣體的粘滯性，葉輪側面周圍的氣體被帶動一起旋轉，形成一個旋轉氣流，旋轉速度隨半徑增大而減小。內層速度大、外層速度小，產生一個沿半徑的壓力差，而形成沿半徑方向的二次流。二次流與旋轉的主流迭加，在風機葉輪側面形成一個與旋轉圓周切向偏離25°至45°角，流向圓心的旋轉氣流；在風機葉輪半徑區(qū)域內，與旋轉平面或圓錐形狀的負壓抽吸區(qū)域，被其抽吸的氣流到達葉輪半徑區(qū)域后繼續(xù)上升，類似龍卷風，氣流向旋心不斷地內旋上升。

　　4.無形的負壓抽吸面罩

　　從結構上看，風機葉輪側面開有一個側向抽吸口，利用風機葉輪旋轉產生的向內旋轉上升的氣流，一個平面或圓錐面形狀的負壓抽吸面罩穿過側向抽吸口向吸油煙機周圍橫向延展開，主動地抽吸向吸油煙機側向抽吸口四周逸散的油煙。在通常情況的吸油煙機風機轉速和功率下，平面或圓錐形狀負壓抽吸面罩有效抽吸半徑是風機葉輪半徑的2.5至3.5倍。在風機葉輪的下方可開一軸向抽吸口；也可讓側向抽吸口和軸向抽吸口連通為一整體；還可不開軸向抽吸口，而在風機葉輪下方裝一與集油盤一體的底殼，但風機葉輪下面要留有負壓空腔，以使從側向抽吸口抽進油煙能被豎直向上抽吸走。為了加速風機葉輪側面周圍的氣體旋轉，加強內旋轉氣流的作用，除了提高風機轉速外，還可以采取以下辦法：其一使風機葉輪的葉片朝風機葉輪旋轉方向彎曲或偏轉；其二是增大風機葉輪葉片與風機葉輪旋轉平面的夾角。

　　從結構上看，該機型的最大外形直徑在24厘米~30厘米之間，其無形的負壓抽吸面罩有效抽吸直徑可達60厘米~100厘米，而且又不存在有形的油煙遮擋的控制面罩，不會遮擋住人的視線，完全避免了油煙對人體的傷害和對房屋的污染。

　　四、抽吸效果

　　旋風式吸油煙機最大的特點就是能將廚房內(灶臺上炒菜時)產生的油煙全部吸入煙機中，克服了目前吸油煙機由于油煙逸散而造成抽吸不徹底的缺陷，從而消除了油煙對人體的危害及對室內的污染。它是目前市面上所有類型的煙機中，油煙吸凈率最高的吸油煙機。

　　參考文獻

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　　(責編 蔣士樺)