吸油煙機(jī)集煙腔的進(jìn)風(fēng)面積與性能參數(shù)的分析研究

許寧輝

（廣東萬(wàn)和新電氣有限公司 佛山 528305）

引言

廚房作為室內(nèi)污染的重災(zāi)區(qū)，每天都會(huì)產(chǎn)生大量對(duì)人體有害的油煙氣體，這些氣體不止對(duì)我們呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激，還會(huì)引起咽喉炎、鼻炎、氣管炎等疾病。煙氣中還含有大量的雜環(huán)胺化合物和多環(huán)芳烴化合物等致癌物，長(zhǎng)期接觸會(huì)增加我們患癌的幾率。吸油煙機(jī)作為廚房換氣最重要的家電，其風(fēng)量和最大靜壓對(duì)于吸煙效果有直接關(guān)系，風(fēng)量和最大靜壓越大，表明吸油煙機(jī)能更快和更多的吸盡油煙。影響人們健康的除了煙氣外，還來(lái)自吸油煙機(jī)本身的運(yùn)行噪音。實(shí)驗(yàn)表明，人們長(zhǎng)期接觸噪音，會(huì)引起聽(tīng)力下降、神經(jīng)性耳鳴等，從而影響著居民的健康。所以我們?cè)诳紤]增大風(fēng)量和最大靜壓的同時(shí)，也要考慮降低吸油煙機(jī)的運(yùn)行噪音。

會(huì)寧縣是西北教育名縣，自恢復(fù)高考以來(lái)，全縣累計(jì)向全國(guó)大中專業(yè)院校輸送優(yōu)秀畢業(yè)生5.1萬(wàn)名，其中獲得博士學(xué)位者500多人，碩士學(xué)位者近2000多人，學(xué)士學(xué)位者近2萬(wàn)人。“領(lǐng)導(dǎo)苦抓，教師苦教，學(xué)生苦學(xué)，家長(zhǎng)苦供，親友苦幫”的“五苦”精神已經(jīng)是我們這一區(qū)域的特有的教育文化。我們?cè)诎嗉?jí)文化建設(shè)中深入挖掘教育中可歌可泣的感人的事例，培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。

吸油煙機(jī)的性能和許多因素有關(guān)，其中一個(gè)關(guān)鍵因素就是進(jìn)風(fēng)面積。目前市面上銷售的煙機(jī)，其中一個(gè)主打賣點(diǎn)就是進(jìn)風(fēng)面積，但是否進(jìn)風(fēng)面積越大就能得到越大的風(fēng)量、更大的靜壓和更小的噪音，目前還沒(méi)有人做過(guò)相關(guān)的測(cè)試和研究。本文只通過(guò)改變吸油煙機(jī)的集煙腔上進(jìn)風(fēng)面積來(lái)做測(cè)試，其余的相關(guān)因素都設(shè)定為定量不變，進(jìn)行研究對(duì)比。通過(guò)數(shù)據(jù)變化，設(shè)計(jì)出最佳進(jìn)風(fēng)面積，提高吸油煙機(jī)的風(fēng)量、最大靜壓、噪音和能效參數(shù)，并為后續(xù)的產(chǎn)品研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品和方案

本文提及的吸油煙機(jī)帶有集煙腔（圖1），進(jìn)風(fēng)孔設(shè)置在集煙腔的進(jìn)風(fēng)區(qū)域內(nèi)，通過(guò)改變集煙腔進(jìn)風(fēng)區(qū)域內(nèi)的進(jìn)風(fēng)面積進(jìn)行研究測(cè)試，其他變量均為固定不變。由于考慮到集煙腔的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和可量產(chǎn)性，故將集煙腔條形孔設(shè)計(jì)為兩種不同類型，圖1為集煙腔樣品三維圖形，中間區(qū)域?yàn)檫M(jìn)風(fēng)區(qū)域，吸油煙機(jī)通過(guò)集煙腔進(jìn)風(fēng)區(qū)域中的單、雙條形孔進(jìn)風(fēng)。單、雙條型孔均為24個(gè)，單條形孔長(zhǎng)寬尺寸為222*8 mm；雙條型孔長(zhǎng)寬尺寸為107.5*8 mm。

圖1 集煙腔三維圖形

通過(guò)設(shè)計(jì)十組方案，每組都減少相同的進(jìn)風(fēng)面積，再通過(guò)儀器設(shè)備測(cè)試出相關(guān)數(shù)據(jù)。方案一為進(jìn)風(fēng)面積最大，單、雙條形孔各24個(gè)，通過(guò)計(jì)算機(jī)三維軟件可得出進(jìn)風(fēng)面積最大約為94 657；方案二在方案一的基礎(chǔ)上，左右兩邊各減少1個(gè)單、雙條形孔，減少進(jìn)風(fēng)面積約為8 053 ，方案二的進(jìn)風(fēng)面積約為86 604 。以此類推，直至方案十。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試方法

P—每一個(gè)工況點(diǎn)主電機(jī)輸入功率。

圖2 空氣性能試驗(yàn)裝置原理

圖3 空氣性能試驗(yàn)裝置測(cè)試圖

相對(duì)于其他施工技術(shù)，帷幕灌漿技術(shù)操作較為方便。在開展帷幕灌漿技術(shù)的過(guò)程中，必須充分結(jié)合施工方案，在合理的位置進(jìn)行鉆探和灌漿。隨著時(shí)間的延續(xù)，水泥會(huì)完成凝固，凝固的水泥和周圍的泥土形成堅(jiān)硬的保護(hù)物，也就是形成了效果較好的帷幕防滲系統(tǒng)。帷幕灌漿技術(shù)具有以下特點(diǎn)：適用范圍廣、施工成本低、施工成果佳。

第四，生態(tài)文明“四梁八柱”制度逐步筑牢。中共中央和國(guó)務(wù)院加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),先后制定《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見(jiàn)》《生態(tài)文明體制改革總體方案》,國(guó)家發(fā)改委等在落實(shí)層面聯(lián)合出臺(tái)《綠色發(fā)展指標(biāo)體系》《生態(tài)文明建設(shè)考核目標(biāo)體系》,為生態(tài)文明建設(shè)確立了基本框架?！董h(huán)境保護(hù)法》《大氣污染防治法》《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》等完成制修訂,河長(zhǎng)制、湖長(zhǎng)制、灣長(zhǎng)制相繼推出,生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)和考核制度不斷完善,國(guó)家公園體制試點(diǎn)、低碳城市、海綿城市等試點(diǎn)開展得如火如荼,與生態(tài)文明建設(shè)頂層設(shè)計(jì)互為補(bǔ)充。

圖4 全球包絡(luò)法噪聲測(cè)試點(diǎn)簡(jiǎn)圖

圖5 噪聲測(cè)試裝置測(cè)試圖

1.3 試驗(yàn)計(jì)算方法

1.3.1 風(fēng)量（qv）：每個(gè)工況點(diǎn)試驗(yàn)氣道上游側(cè)的空氣密度公式：

“要改變自己的命運(yùn)就要有不服輸?shù)木?，敢闖敢拼才會(huì)贏”。2010年，團(tuán)場(chǎng)出臺(tái)了一系列優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)職工發(fā)展自營(yíng)養(yǎng)殖，他辭職下海當(dāng)年養(yǎng)雞12000只，成活率達(dá)到90%以上，種植的100畝棉花單產(chǎn)走在全團(tuán)前列，當(dāng)年實(shí)現(xiàn)純收入49萬(wàn)元。他在團(tuán)部購(gòu)買了樓房，買了臺(tái)754播種機(jī)，為了兒子上學(xué)方便，買了小汽車。當(dāng)年機(jī)車僅拉棉花和打桿兩項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)純收入7.7萬(wàn)元，種植棉花和養(yǎng)殖雞純收入達(dá)35萬(wàn)元。

式中:

ρa(bǔ)—試驗(yàn)條件下的空氣密度；

θa—環(huán)境溫度和環(huán)境氣壓；

盡管現(xiàn)代社會(huì)人們的責(zé)任要求也有一定的差異性，但這種差異是基于社會(huì)角色的不同，而非基于社會(huì)等級(jí)秩序中先天的和相對(duì)固化的倫理身份或政治身份，該差異的背后蘊(yùn)含著現(xiàn)代社會(huì)權(quán)利和責(zé)任的對(duì)等，身份角色的平等、開放與可變動(dòng)性。即使家庭中血緣親情的天然倫理關(guān)系是恒常的現(xiàn)實(shí)，但現(xiàn)代社會(huì)家庭成員之間也從尊卑上下的關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)槠降然?ài)的關(guān)系、從單向性責(zé)任轉(zhuǎn)換為相互性責(zé)任。現(xiàn)代家庭和社會(huì)構(gòu)建了新型的人際倫理關(guān)系，儒家的孝悌、仁愛(ài)等蘊(yùn)含著差等秩序的概念都需經(jīng)過(guò)內(nèi)涵上的重新詮釋和創(chuàng)新轉(zhuǎn)換才能進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)的道德話語(yǔ)系統(tǒng)。

在小組合作過(guò)程中，為了更大地發(fā)揮同學(xué)之間的合作效能，可采用下列競(jìng)爭(zhēng)方法，如：表?yè)P(yáng)激勵(lì)法、小組得分制、評(píng)選最佳組員等，可采用激勵(lì)性語(yǔ)言，并把小組合作成果具體量化，進(jìn)行評(píng)比、給予公布。

pba—計(jì)算每一個(gè)工況點(diǎn)的試驗(yàn)工況下的風(fēng)量。

式中：

在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，要安置專門的人才對(duì)鋼筋放置的地方進(jìn)行監(jiān)管，確保相關(guān)的安全作業(yè)，在實(shí)際的工作中進(jìn)行相關(guān)的專業(yè)化培訓(xùn)和安全方面的培訓(xùn)，嚴(yán)格檢查施工員工踐踏鋼筋的現(xiàn)象，加大現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督力度，而且提示有關(guān)工作員工對(duì)鋼筋開展捆綁工作過(guò)程中，不要踩踏完好的鋼筋，盡量的擴(kuò)大鋼筋的利用性質(zhì)和接受力的大小。在結(jié)束所有的鋼筋捆扎以后，有關(guān)工作員工要開展鋼筋水泥的牢固工程，需要進(jìn)行一系列的安全防范工作，使用鋼絲對(duì)與所有鐵絲開始加固，牢固工作完成以后對(duì)工作的地方開展?jié)补嘟ㄖ炷帘Ｗo(hù)的工作，而且要保證混凝土保護(hù)膜的厚度的適宜程度，一定程度上保證安全操作作業(yè)，不會(huì)使得鋼筋的正常利用時(shí)間長(zhǎng)短產(chǎn)生影響。

qv—試驗(yàn)工況下的風(fēng)量；

a—孔板系數(shù)；

d—孔板開孔直徑；

pa6—減壓筒內(nèi)計(jì)示靜壓。

將平均A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)換算成A計(jì)權(quán)聲功率級(jí)：

1.3.2 全壓效率（ηB）：

計(jì)算每個(gè)工況點(diǎn)的試驗(yàn)工況下的全壓：

計(jì)算每一個(gè)工況點(diǎn)的空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的全壓：

pFB—試驗(yàn)工況下的全壓；

K—試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)常數(shù)；

D4—試驗(yàn)裝置擴(kuò)散段上游直徑。

式中：

式中：

pFBn—空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的全壓。

(11) (x → y) → 1 = (x → 1)(y1), (xy)1 = (x1) → (y → 1);

式中：

ηB—試驗(yàn)工況下的全壓效率；

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GBT 17713-2011《吸油煙機(jī)》對(duì)樣機(jī)空氣性能進(jìn)行測(cè)試。風(fēng)量、靜壓和全壓效率通過(guò)空氣性能試驗(yàn)裝置測(cè)試并計(jì)算得出。試驗(yàn)過(guò)程為吸油煙機(jī)氣流依次通過(guò)連接器、十字整流器和擴(kuò)散段后進(jìn)入減壓筒。通過(guò)變換減壓筒下游孔板的開孔直接d，而測(cè)得每一個(gè)工況點(diǎn)的動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算得出空氣性能試驗(yàn)的結(jié)果，測(cè)試原理和測(cè)試過(guò)程見(jiàn)圖2和圖3。

1.3.3 噪聲

通過(guò)圖3的全球包絡(luò)法噪聲測(cè)試法，分別測(cè)得A、B、C、D四個(gè)測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，代入下列公式可計(jì)算出A計(jì)權(quán)聲功率級(jí)結(jié)果。

計(jì)算表面平均A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)：

式中：

計(jì)算試驗(yàn)每一個(gè)工況點(diǎn)的試驗(yàn)工況下的全壓效率：

Lpm—測(cè)量表面平均A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)；

問(wèn)卷調(diào)查采用分層整群抽樣方法，選擇工程學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化、電子信息科學(xué)與技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、建筑學(xué)和物理學(xué)5個(gè)專業(yè)共20個(gè)自然班的學(xué)生作為調(diào)研對(duì)象，于2017年4月隨機(jī)抽取樣本發(fā)放問(wèn)卷進(jìn)行調(diào)查。

Lpi—第i點(diǎn)的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)；

i——為A、B、C、D四個(gè)測(cè)試點(diǎn)。

傳感與檢測(cè)技術(shù)課程具有實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn),但是其課程內(nèi)容相對(duì)較為分散，缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性，學(xué)生學(xué)習(xí)有難度。

式中：

LWA—A聲功率級(jí)；

某煤炭企業(yè)位于有“黔之腹、滇之喉、蜀粵之唇齒”之稱的安順市北郊。其核定生產(chǎn)能力為60萬(wàn)噸，可采煤炭?jī)?chǔ)量約4988萬(wàn)噸。主要生產(chǎn)產(chǎn)品為無(wú)煙煤，硫分低于1.0%，煤層賦存條件和煤質(zhì)均較好，其原煤質(zhì)量參數(shù)情況如表1。

噪音通過(guò)全球包絡(luò)法進(jìn)行噪音測(cè)試，原理圖見(jiàn)圖4，球面半徑SR為1.414 m，四個(gè)測(cè)試點(diǎn)A、B、C、D分別處于比被測(cè)吸油煙機(jī)風(fēng)機(jī)葉輪中心低1 m的水平平面與球表面橡膠形成的周圍上均布的四個(gè)位置，測(cè)試過(guò)程見(jiàn)圖5。

S—測(cè)量表面面積；

FIFO是假定先入庫(kù)的存貨先發(fā)出(銷售或耗用)，并根據(jù)這種假定的成本流轉(zhuǎn)次序確定發(fā)出存貨成本的一種方法。這種方法可以隨時(shí)結(jié)轉(zhuǎn)存貨發(fā)出成本，但較繁瑣。如果存貨收發(fā)業(yè)務(wù)較多、且存貨單價(jià)不穩(wěn)定時(shí)，工作量較大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。假定先購(gòu)進(jìn)的先發(fā)出，使存貨接近于購(gòu)貨成本，期末資產(chǎn)總價(jià)值具有真實(shí)性。但在通貨膨脹情況下，銷售成本偏低，使得利潤(rùn)虛增，會(huì)產(chǎn)生更高的稅收。

S0—1 m2；

女孩們沒(méi)一個(gè)人搭理她。說(shuō)話的女孩比書娟低一年級(jí)，家在安慶鄉(xiāng)下，母親是個(gè)富孀，不知從哪里來(lái)的怪念頭，把女兒送到南京受洋教育。

K2—環(huán)境修正值；

K3—溫度修正值。

2 測(cè)試計(jì)算結(jié)果對(duì)比討論

1） 通過(guò)測(cè)試和計(jì)算，得出表1的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中風(fēng)量、全壓效率、最大靜壓為正相關(guān)，越大越好。數(shù)據(jù)中噪音、轉(zhuǎn)速和功率為負(fù)相關(guān)，越小越好。

表1 進(jìn)風(fēng)面積變化與相關(guān)性能的參數(shù)的變化

通過(guò)上面測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，吸油煙機(jī)隨著集煙腔進(jìn)風(fēng)面積的不斷縮小，風(fēng)量、噪音、全壓效率、最大靜壓、轉(zhuǎn)速和功率都表現(xiàn)出一定的規(guī)律。從方案一到方案十的數(shù)據(jù)看出，風(fēng)量在方案六之前，波動(dòng)比較小，能維持在17 m3/min以上，但在方案六之后，波動(dòng)明顯增加，并呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)。在方案九以后，風(fēng)量急劇下降，下降到15.846 m3/min，為測(cè)試最低值。另外從數(shù)據(jù)看到，噪音是一個(gè)上升的過(guò)程。噪音在方案六之前，波動(dòng)幅度不大。在方案六到方案八是逐漸上升的階段，趨勢(shì)開始加快。方案八到方案十，參數(shù)波動(dòng)劇烈，并在方案十時(shí)直接上升到69.27 dB(A)，為測(cè)試最高值。全壓效率從方案一到方案十是從逐步上升到劇烈下降的一個(gè)過(guò)程，在方案四的時(shí)候達(dá)到最高值26.42 %，在方案十的時(shí)候下降到最低25.94 %。最大靜壓從方案一到方案十也是前期逐漸升高的過(guò)程，在方案七時(shí)達(dá)到最高442.21 Pa，然后波動(dòng)開始加劇。轉(zhuǎn)速隨著進(jìn)風(fēng)面積的減小逐漸升高，而功率正好相反，隨著面積減小而逐漸減小。

2）總結(jié)

通過(guò)測(cè)試和數(shù)據(jù)分析得出，該數(shù)據(jù)有兩個(gè)臨界點(diǎn)。第一個(gè)臨界點(diǎn)為方案九，集煙腔的進(jìn)風(fēng)面積為30 233，從方案九到方案十各相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)明顯變化，其中風(fēng)量、全壓效率會(huì)明顯變小，方案九風(fēng)量為16.652 m3/min，方案十風(fēng)量只有15.846 m3/min，風(fēng)量減少了0.806 m3/min，下降幅度為4.84 %。方案九全壓效率為26.29 %，方案十全壓效率只有25.94 %，全壓效率減少了0.35 %，下降幅度為1.33 %。同時(shí)噪音明顯增大，方案九的噪音為68.17 dB(A)，方案十的噪音為69.27 dB(A)，噪音增加了1.1 dB(A)，上升了1.72 %。

第二個(gè)臨界點(diǎn)為方案四、五、六，各項(xiàng)性能都能保持在相對(duì)高位。風(fēng)量一直保持在17 m3/min以上，比較穩(wěn)定。噪音維持在較低的水平。全壓效率和最大靜壓在此區(qū)間內(nèi)為十組數(shù)據(jù)的最大值。

3 結(jié)論

結(jié)果表明，本文中的吸油煙機(jī)的性能并不是隨著進(jìn)風(fēng)面積越大而變得越好，而是存在明顯的臨界點(diǎn)。本文中的集煙腔進(jìn)風(fēng)面積要保證在30 233 才能避免性能參數(shù)的劇烈波動(dòng)。最好的進(jìn)風(fēng)面積在方案四～方案六之間，就是進(jìn)風(fēng)面積54 392～70 498之間，各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)都表現(xiàn)得比較穩(wěn)定，各項(xiàng)性能參數(shù)都是比較好。此次研究測(cè)試對(duì)于后續(xù)的集煙腔進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)有很好的指導(dǎo)作用。