旋風(fēng)式吸油煙機(jī)吸凈效果分析

　　將自然界里龍卷風(fēng)(又稱之為旋風(fēng))這一奇特現(xiàn)象及特征，應(yīng)用到吸油煙機(jī)上，使烹飪時(shí)產(chǎn)生的油煙全部被灶臺(tái)上的旋風(fēng)式吸油煙機(jī)抽吸干凈，本文作者作為煙灶行業(yè)的工程技術(shù)人員，比較詳細(xì)的介紹了兩款旋風(fēng)式吸油煙機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特征及抽吸原理，從理論上解決了當(dāng)前所有類型的吸油煙機(jī)抽吸油煙不徹底的缺陷，消除了油煙對(duì)人體的危害。

　　現(xiàn)有的吸油煙機(jī)的形成基于這樣一個(gè)思想：以風(fēng)機(jī)抽吸口附近形成的軸向柱狀主動(dòng)吸油煙的負(fù)壓區(qū)，即軸向抽吸為基點(diǎn)，尋求一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的阻止油煙逸散的被動(dòng)遮擋、控制面。

　　基于上述設(shè)計(jì)思想，最典型的就是板式吸油煙機(jī)(如“超薄型吸油煙機(jī)”、“歐式吸油煙機(jī)”)。在抽吸油煙時(shí)，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(jìn)方式是豎直方向圍一圈有形擋板(如“亞深型吸油煙機(jī)”、“深腔型吸油煙機(jī)”)。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(yuǎn)(按照裝機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，一般離灶臺(tái)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(jī)四周另加上風(fēng)機(jī)沿周邊吹風(fēng)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(fēng)機(jī)數(shù)量，顯然是不經(jīng)濟(jì)的。又如在灶臺(tái)上加裝一臺(tái)風(fēng)機(jī)向上吹風(fēng)，引導(dǎo)油煙集中上升而不是四處擴(kuò)散。但向上上升的氣流不能形成負(fù)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(jī)降到人的眼鼻之下，為了不遮檔視線，只好將吸油煙機(jī)向上傾斜(如“側(cè)吸式吸油煙機(jī)”)，這樣使吸油煙機(jī)的抽吸口不能直接面對(duì)油煙源，減弱了抽吸效果。

　　上述吸油煙機(jī)存在的缺點(diǎn)是：吸油煙機(jī)（安裝）在人的眼鼻之上工作，無法避免油煙對(duì)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(dǎo)致上述缺陷的原因是，現(xiàn)有的吸油煙機(jī)都是利用有限的軸向負(fù)壓區(qū)域抽吸油煙，其主動(dòng)抽吸半徑相當(dāng)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(duì)現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)的有效辦法是擴(kuò)大主動(dòng)抽吸區(qū)域。有人試圖利用一種使吸油煙機(jī)工作時(shí)形成旋渦吸入氣流的方法。因?yàn)楦鶕?jù)氣流力學(xué)原理，旋渦氣流是一種強(qiáng)力的氣流，吸附力大，最典型的例子就是龍卷風(fēng)這種奇特的自然現(xiàn)象。

　　龍卷風(fēng)是一種渦旋：空氣繞龍卷的軸快速旋轉(zhuǎn)，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(nèi)，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(fēng)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(fēng)

　　二、煙機(jī)形式

　　龍卷風(fēng)的形成可以分為四個(gè)階段：

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

　　2.由于與在垂直方向上速度和方向均有切變的風(fēng)相互作用，上升氣流在對(duì)流層的中部開始旋轉(zhuǎn)，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(xì)并增強(qiáng)。同時(shí)，一個(gè)小面積的增強(qiáng)輔合，即初生的龍卷在氣旋內(nèi)部形成，產(chǎn)生氣旋的同樣過程，形成龍卷核心。

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

　　三、結(jié)構(gòu)及特征

　　為了使吸油煙機(jī)能產(chǎn)生旋流效果，有人對(duì)吸油煙機(jī)作了改進(jìn)和創(chuàng)新。其中比較典型的兩種旋風(fēng)式吸油煙機(jī)有一定的實(shí)用價(jià)值，一種是在現(xiàn)有的吸油煙機(jī)上面加裝能產(chǎn)生旋風(fēng)的裝置；另一款是一種全新的旋流式吸油煙機(jī)結(jié)構(gòu)。下面分別予以介紹：

　　1.加裝式結(jié)構(gòu)及特征(見圖2)

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

　　實(shí)際應(yīng)用中，吸油煙機(jī)可采用雙風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，蒸鍋上方的風(fēng)機(jī)可用普通離心風(fēng)機(jī)，而炒鍋上方的風(fēng)機(jī)則加裝旋風(fēng)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(chǎn)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(dá)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(jī)的加裝式結(jié)構(gòu)

　　上述可知，旋風(fēng)式吸油煙機(jī)實(shí)際上包含主、副兩個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中主風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是與常規(guī)吸油煙機(jī)相似的離心風(fēng)機(jī)，而副風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)抽吸風(fēng)量較小的軸流風(fēng)機(jī)，它垂直安裝在離心風(fēng)機(jī)的下方，且與之同軸旋轉(zhuǎn)。因此，主風(fēng)機(jī)吸氣口的氣流來自兩部分：一部分經(jīng)濾網(wǎng)組件直接吸入進(jìn)風(fēng)口，這與常規(guī)的吸油煙機(jī)的功能相近；而另一部分氣流卻是副風(fēng)機(jī)吸入的高濃度煙氣流。因?yàn)楦憋L(fēng)機(jī)的吸風(fēng)管較長(zhǎng)，距離油煙源----炒鍋較近，而此范圍內(nèi)油煙擴(kuò)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(zhǎng)的吸風(fēng)管壁上，會(huì)對(duì)周圍未被吸走的油煙形成一個(gè)向心的卷吸力，從而減弱了油煙的橫向擴(kuò)散，使油煙柱的橫截面積大大減小，更利于主風(fēng)機(jī)的有效抽吸。而且，通過對(duì)吸氣管上的吸氣孔或縫隙合理的設(shè)計(jì)布局，會(huì)在吸氣管周圍形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)上升的氣流，類似于自然現(xiàn)象中的龍卷風(fēng)。使油煙更加不易橫向擴(kuò)散，抽吸效果更佳。此外，旋風(fēng)式吸油煙機(jī)更易清洗：因?yàn)榇蟛糠钟蜔熓墙?jīng)過吸風(fēng)管、軸流風(fēng)機(jī)而后才進(jìn)入主風(fēng)機(jī)的，相當(dāng)一部分油煙會(huì)被吸風(fēng)管捕獲、冷凝，減輕了對(duì)主風(fēng)機(jī)的污染；而吸風(fēng)管的拆裝、清洗要相對(duì)方便許多。

　　圖3 煙機(jī)的全新式結(jié)構(gòu)

　　2.結(jié)構(gòu)及特征

　　此款旋風(fēng)式吸油煙機(jī)由機(jī)殼1、電機(jī)2、集油槽3、外葉輪4、內(nèi)葉輪5、連接環(huán)6、導(dǎo)向板7、螺栓8、吊頭9組成。集油槽3通過螺栓8懸掛在機(jī)殼1下；風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)面均勻地安裝有導(dǎo)向板7，構(gòu)成側(cè)向抽吸口10；導(dǎo)向板間縫隙進(jìn)風(fēng)方向偏向風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)方向，與旋轉(zhuǎn)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(nèi)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(jī)2的軸上，內(nèi)葉輪與旋轉(zhuǎn)平面夾角為45°，或其某部位與旋轉(zhuǎn)平面的夾角隨該部位半徑減小由外端至內(nèi)端從61°到45°漸變，外葉輪垂直于旋轉(zhuǎn)平面，朝風(fēng)機(jī)葉輪方向偏轉(zhuǎn)45°角。

　　工作時(shí)，風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)外葉片4與導(dǎo)向板7間氣體旋轉(zhuǎn)，使之與導(dǎo)向板7外圍的氣體形成速度差，產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，氣流在風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)面從由導(dǎo)向板間縫隙構(gòu)成的側(cè)向抽吸口10抽吸進(jìn)來。當(dāng)風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)速度較高時(shí)，這一內(nèi)旋的氣流向側(cè)向抽吸口10四周延展，形成一個(gè)平面形狀的內(nèi)旋的負(fù)壓氣流，抽吸散逸在四周的油煙。內(nèi)葉輪5的旋轉(zhuǎn)在軸向抽吸口11產(chǎn)生的柱狀負(fù)壓區(qū)域，既繼續(xù)向上抽吸從側(cè)向抽吸口抽進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)向板7上，或碰碎被抽吸走，或順導(dǎo)向板7向下滴到集油器3中。

　　3.龍卷風(fēng)形成原理

　　通過風(fēng)機(jī)葉輪傾斜過垂直于旋轉(zhuǎn)平面的葉片的旋轉(zhuǎn)，在風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)面周圍產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的氣流，旋轉(zhuǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)速度在葉片外端點(diǎn)最大。由于氣體的粘滯性，葉輪側(cè)面周圍的氣體被帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣流，旋轉(zhuǎn)速度隨半徑增大而減小。內(nèi)層速度大、外層速度小，產(chǎn)生一個(gè)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(zhuǎn)的主流迭加，在風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)面形成一個(gè)與旋轉(zhuǎn)圓周切向偏離25°至45°角，流向圓心的旋轉(zhuǎn)氣流；在風(fēng)機(jī)葉輪半徑區(qū)域內(nèi)，與旋轉(zhuǎn)平面或圓錐形狀的負(fù)壓抽吸區(qū)域，被其抽吸的氣流到達(dá)葉輪半徑區(qū)域后繼續(xù)上升，類似龍卷風(fēng)，氣流向旋心不斷地內(nèi)旋上升。

　　4.無形的負(fù)壓抽吸面罩

　　從結(jié)構(gòu)上看，風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)面開有一個(gè)側(cè)向抽吸口，利用風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升的氣流，一個(gè)平面或圓錐面形狀的負(fù)壓抽吸面罩穿過側(cè)向抽吸口向吸油煙機(jī)周圍橫向延展開，主動(dòng)地抽吸向吸油煙機(jī)側(cè)向抽吸口四周逸散的油煙。在通常情況的吸油煙機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率下，平面或圓錐形狀負(fù)壓抽吸面罩有效抽吸半徑是風(fēng)機(jī)葉輪半徑的2.5至3.5倍。在風(fēng)機(jī)葉輪的下方可開一軸向抽吸口；也可讓側(cè)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(fēng)機(jī)葉輪下方裝一與集油盤一體的底殼，但風(fēng)機(jī)葉輪下面要留有負(fù)壓空腔，以使從側(cè)向抽吸口抽進(jìn)油煙能被豎直向上抽吸走。為了加速風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)面周圍的氣體旋轉(zhuǎn)，加強(qiáng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的作用，除了提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速外，還可以采取以下辦法：其一使風(fēng)機(jī)葉輪的葉片朝風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)方向彎曲或偏轉(zhuǎn)；其二是增大風(fēng)機(jī)葉輪葉片與風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角。

　　從結(jié)構(gòu)上看，該機(jī)型的最大外形直徑在24厘米~30厘米之間，其無形的負(fù)壓抽吸面罩有效抽吸直徑可達(dá)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(huì)遮擋住人的視線，完全避免了油煙對(duì)人體的傷害和對(duì)房屋的污染。

　　四、抽吸效果

　　旋風(fēng)式吸油煙機(jī)最大的特點(diǎn)就是能將廚房?jī)?nèi)(灶臺(tái)上炒菜時(shí))產(chǎn)生的油煙全部吸入煙機(jī)中，克服了目前吸油煙機(jī)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(duì)人體的危害及對(duì)室內(nèi)的污染。它是目前市面上所有類型的煙機(jī)中，油煙吸凈率最高的吸油煙機(jī)。

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　　(責(zé)編 蔣士樺)