1、第一章 绪论摘要 现代厨房一般都离不开煤气灶和抽油烟机(通风设备)，一旦使用煤气灶，则一定会产生油烟、水汽与乙烷等影响厨房空气环境的混合气体，为了健康生存的需要，往往用通风设备如抽油烟机来改善充满油烟气的厨房环境本论文即针对厨房产生的烟雾设计相应的抽油烟机. 论文首先介绍抽油烟机的概念、结构、工作原理等方面，对抽油烟机产品在日常生活所起到重要作用。 11 油烟的危害厨房是家庭中空气污染最严重的空间，其污染来源主要有两方面；一是以煤、煤气、液化气常用炊火中释放出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害气体；二是烹饪菜肴时产生的油烟。现在时尚的厨房装修多采用开放式设计，但制作中餐的进程会产生
2、较大的油烟，开放式的厨房，空气流动范围较大，油烟机不能很好地聚敛排放油烟，这就造成了餐厅和客厅的油烟废气污染。油烟是健康、环保的“大敌“ ，中餐一直以美味著称于世，然而厨房油烟成分复杂-含有 200-300 种有害物质，是家人健康的“大敌“。我国妇女很少吸烟、酗酒，可是她们却很容易衰老，这是什么原因呢？医学家发现，这与她们天天在厨房里炒菜时吸入的油烟有关。通过动物试验发现，厨房的油烟油雾中含有致癌物质，可导致细胞染色体畸变。这些物质通过口腔进入消化道，或通过呼吸进入肺部，都可引起相应部位的病变。油烟、醉油加上烯料的污染，可以说，厨房是家庭污染的“重灾区”，也是家庭的“化工厂”。作为“重灾区”的
3、指挥员、“化工厂厂长”的家庭主妇，不可避免地要遭受到这睦来自厨房的污染物的袭击。这是家庭主妇容易衰老和多病的原因之一。油烟对人体的伤害：对妇女：油烟中含有致癌物苯并芘 ，长时间吸入油烟一是人体组织发生病变，长期接触油烟的 40-60 岁女性患病的比例将增加几倍。皮肤粗糙有皱纹、掉头发、色斑、发胖 油烟颗粒堵塞皮肤毛孔，导致女性皮肤粗糙干燥、出皱纹、色斑，使人更易发胖，油烟可损伤体内免疫系统，有 5 年下厨经历，便会有不同程度脱发。对儿童：对儿童的危害巨大 小孩吸入油烟则会引起眼、鼻、呼吸道病变、影响正常的生长发育，少年儿童正处在长身体的阶段，油烟的污染是少年儿童容易患上结膜炎、鼻炎、咽喉炎、气
4、管炎、肺炎等疾病，严重危害孩子的健康成长。对老人：更易引发老年病，油烟中的脂肪氧化物会引发心血管、脑血管疾病，尤其是老年人长年累月的油烟熏呛，更易患病。 对家庭：油烟入侵呼吸道，可引起食欲减退、心烦、精神不振、疲乏无力等症状；医学上称为“油烟综合症“。油烟主要成分丙烯醛对眼、鼻、咽喉黏膜有强烈的刺激，可引起慢性角膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病，另外油烟中有 74 种化学物质，能使细胞发生变化，导致不育成为“家庭杀手“。厨房被油烟熏的脏兮兮、擦洗厨房成了极大的负担，一身的油烟味难闻死了。最好方法是去除油烟。1.2 油烟机、发展及评定抽油烟机简介抽油烟机又称吸油烟机，是一种净化厨房环境的厨
5、房电器。它安装在厨房炉灶上方，能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生的对人体有害的油烟迅速抽走，排出室外，减少污染，净化空气，并有防毒、防爆的安全保障作用。抽油烟机已成为现代家庭必不可少的厨房设备。抽油烟机进入中国普通家庭厨房的时间还不是很长。早期的家庭厨房排烟工作都是由排风扇来完成的。排风扇虽然能排除掉厨房中的大部分油烟，但是它却无力解决烹饪中产生的油烟对整个厨房污染。烹饪中产生的油烟含有很多对人体有害的物质，如果人长期在充满油烟的房间内工作，可导致很多疾病的发生。 对于中国人来说，膳食结构与西方人不同，所以厨房中从厨具的品种、样式到布置，都与西方国家都有很大的不同。中国是一个讲究美食的国度，在
6、食品加工中，煎、炒、烹、炸占有很大的比例，因此中式厨房中的油烟很大，容易使厨房环境变得油腻而不好清洗，所以抽油烟机就成了改变厨房环境的一个“有力武器”。它改变了厨房的大环境，减少油烟对厨房环境和人体健康造成伤害。抽油烟机可谓是厨房的“肺”。 抽油烟机历史中国第一台抽油烟机是我国商务部在德国慕尼黑商品博览会上引进由帅康生产，当时引进的是技术和产品的外观。但没有结合中国人的自己的烹饪方式生产。外国家庭烹饪主要强调保持蔬菜的营养和原汁原味，基本采用蒸煮煎炸烹饪技巧不会产生多大的油烟。而中国人强调的猛火爆炒会产生大量的油烟。抽烟烟机是利用热气上升的原理设计。 通过油网过滤但不达到 100%过滤油烟。一
7、、我国吸油烟机发展的历史沿革在二十世纪七十年代末期，我国五金行业内的科技情报工作者根据掌握的国外信息就提出了在我国开发吸油烟机的建议。限于当时各方面条件的制约，国内无一厂家开发这种产品。直到 1984 年 7 月，上海桅灯厂根据掌握的实物情报（台湾产吸油烟机样机）试制成功了我国第一台外排式吸油烟机，同年 12 月投入生产，当年产量为 629 台。上海成为我国最早开发和生产吸油烟机的地区。杭州铰链厂也曾在 1984 年开始试制吸油烟机，但当年未投入生产，也是最早开发和生产吸油烟机的厂家之一。1985 年，深圳沙头角粤海家电五金总厂、上海航海仪器厂、哈尔滨不锈钢制品厂、哈尔滨市炬光制灯厂、广州五金
8、工具厂、武汉日用五金研究所等单位也开始试制吸油烟，但只有哈尔滨不锈钢制品厂当年投产。这样，1985 年正式投产的有上海桅灯厂、杭州铰链厂、哈尔滨不锈钢制品厂，共计生产 15900 台，应该说是我国吸油烟机开始投入批量生产的第一年。1986 年，杭州余杭红星五金厂（即现在的老板牌吸油机的诞生地），北京厨房设备厂、大连电风扇厂、上海新峰家用五金厂、东海微电机厂、广州洗衣机厂、广东开平三埠家用电器一厂等厂家也争相加入到开发吸油烟机的行列，但当年未投入批量生产。实际上，1986 年只有 6 家企业批量生产，总计年产量为 10.26 万台，但发展势头之猛可见一斑。1987 年，我国吸油烟机生产企业一跃发
9、展到 52 家，年产量也增加到 37.4万台。其中，广东省产量比 1986 年增长 7 倍，上海产量比 1986 年增长 10.3 倍，哈尔滨产量增长 1.9 倍。1988 年，我国吸油烟生产企业发展到 76 家，年产量达 134.81 万台。1989 年，仅上半年我国吸油烟机产量就达到 86.1 万台。但六月份之后，受国家经济形势的影响，吸油烟机的生产销售出现了突然下滑的局面。但是，吸油烟机的发展并未因此因而止步，重点生产企业转而调整产品结构，改进产品质量，从而促进了吸油烟机产品质量和功能的完善和提高。1990 年，据对 31 个主要生产吸油烟机厂家的统计，年产量为 152.2 万台，据称，
10、全国吸油烟机在 1990 年的产量约为 400 万台。1991 年，仅据重点吸油烟机生产企业计划产量统计，为 302 万台，实际产量应该突破 400 万台大关。 选择抽油烟机首先要选择排烟率高的。厨房油烟对人体的呼吸系统会产生伤害，有资料显示，我国因呼吸系统疾病而死亡者占各类死亡原因的首位，煤烟型氟中毒，砷中毒已成为某些地区居民的地方病。安装抽油烟机的目的就是为了在烹饪中抽走油烟，减少室内污染，因此在选择机型时首先就要选择排烟效率高的。 其次，要选择负压大的。因为抽油烟机的负压越大，吸烟能力越强。如您所述，目前市场上的抽油烟机分为平板式、半深型、深型和柜式等类型，它们因结构的不同产生的“负压区
11、”也不同，大多数深型抽油烟机的负压区域约为0.14 立方米，其排烟效率为 60左右，柜式抽油烟机的负压区域约为 0.32 立方米，排烟效率大于 95。但由于柜式油烟机采用了三面封闭的形式，所以在外观上没有吊挂式显得豪华。 要选择各项技术指标符合国家标准的。目前全国生产抽油烟机的厂家 400余家，其中有些是十几个人组成的小作坊式的生产厂，一些产品没有经过国家权威部门认证。因此消费者在选择时一定要注意选择产品质量有保证的产品。 抽油烟机分类分为三种：一是中式烟机，二是欧式烟机，三是侧吸式。中式烟机主要分为老式浅深吸式抽油烟机，尤其是浅吸式为主要淘汰的对象。就是普通排气扇，是直接把油烟排到室外。深吸
12、式烟机最大的问题是占用空间，噪音大，容易碰头，滴油 油烟抽不干净，使用寿命短，清洗不方便，对环境污染大。品牌众多二种是欧式烟机，利用多层油网过滤5-7 层，增加电机功率以达到最佳效果，一般功率都在 300 瓦以上。特点是：外观漂亮，价格昂贵，费电。油网清洗不方便，容易碰头，滴油。以老板方太为代表三是侧吸式油烟净化器。利用空气动力学和流体力学设计，先利用表面的油烟分离板把油烟分离再排出干净空气的原理。它的特点是抽油烟效果好抽油烟效果都在 99%以上。不滴油不碰头，隐藏在橱柜里与橱柜融为一体，不占空间。电机不粘油使用寿命长，清洗方便。省电一般在 160 瓦。油烟不通过呼吸区保证主妇的身体健康。排出
13、干净空气不污染环境。 抽油烟机评定评定油烟机的好坏应有以下四个标准： 1、能否把厨房油烟完全抽干净 2、能否把油和烟分离，让风机得到有效的保护 3、清洗是否轻松方便 4、是否省电并长期保持超强功效 用上面四个标准来审视传统抽油烟机自然就知道了这么多年来抽油烟机行业无法让人满意的原因了。 第一，传统抽油烟机都是吊顶设计，安装高度一般在 700mm 左右，而其主流机型的风机功率大都在 200250W 之间，故其有效抽吸半径大致在 400mm 左右，因而锅面完全在它的风机抽吸范围之外，这样油烟从锅面一产生自然就会四处漫延。要想抽干净，从空气功力学的原理上讲，它只有把高度降下来，让其抽吸的有效半径将锅
14、面覆盖住，自然也可实现 99%的抽吸效果，但这显然又无法炒菜了，仔细剖析后不难发现，这种吊顶式设计就是传统烟机抽不干净的根本原因。 第二，传统油烟机在油烟过滤方面，都是采用滤油网方式。有一层、二层或多层，滤孔有方形、菱形、圆形等，目的是寄希望通过滤网把油烟挡住，但从这么多年的使用情况来看，这种解决方案的效果非常差，有一著名品牌宣传资料就坦诚告之：滤网即便小到 0.01 平方厘米时，仍有 37%的油烟挡不住，而现在市面多数烟机的滤网孔均在 0.04 平方厘米左右，因而几乎就是直接排放了，其结果就是污染烟机内壁，造成风机叶轮大量不均匀积油，风机转动失去动平衡，故而抽吸效果自然就越来越差，其机械噪音
15、也就越来越大。总之没有有效的净化功能是传统烟机功效快速下降直第三：由于其吊顶设计的缺陷及欠缺有效的净化手段，为保证短期内的抽吸效果，其功率一般都较高（主流机型均在200W250W 之间），显然非常耗电。 第三，由于没有有效的净化手段，致使风机及机器内腔大量积油，清洗非常困难，一般需要专业人员才能完成，有时清洗后效果反而更差，费时又费力。反观火能环保抽油烟机（油烟净化机），由于采用了专利的弧形简约外观设计及旋流技术，侧面进风，低位安装，巧妙地在不占用用户炒菜操作空间的前提下，将进风口大大降低，只抽油烟，不抽火苗，经广州日用电器检测所抽样签定，实现了 99%的抽吸效果，同时专利的线型双面旋流分离器
16、经二次油烟分离实现了 90.5%的净化效果，从而风机得到有效保护，整机寿命自然大大延长（一般是传统烟机的两倍），高效节能，整机功耗大大降低，最大功率为 180W（弱档只有 120W）比传统烟机省电 20-30%，为此已获得“中国节能产品认证证书”。并且机器内壁及风机无需拆洗，左右分离器可方便的取下，清洗工作普通家庭人员都可胜任，方方便便，轻松自如 中国抽油烟机行业中国抽油烟机行业经过 20 多年的发展，已成为一个较成熟的产业。与其他家电产品相比较，这一产业处于一个相对激烈的竞争环境里，以珠江三角洲和长江三角洲为代表的各大抽油烟机生产企业占据了国内抽油烟机市场上的主要份额。2006 年 1-12
17、 月全国抽油烟机累计产量为 10,898,703 台，与 2005 年同期相比增长了 45.74%。2007 年 1-12 月中国抽油烟机企业继续保持稳定的增长势头，2007 年 1-12月全国抽油烟机累计产量为 10,898,703 台，与 2006 年同期相比增长了45.74%。2008 年上半年，尽管受到雪灾、地震、洪涝等自然灾害影响，但我国抽油烟机市场仍然出现了价格、销量双双上涨的形势。 中国抽油烟机工业在发展的同时，一些问题也日益显露出来。特别是抽油烟机行业标准不规范，科研开发能力弱，技术提升缓慢，环保能效低，安全问题和污染问题严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。因此，中国抽油
18、烟机企业必须抓住新的发展形势，加大科技创新，提高技术含量，加强售后服务水平，打造有效推广策略，对抽油烟机行业的国家标准进行统一规划，注重环保要求，这也是行业未来发展的必然选择。而在全球金融危机和经济增速放缓的背景下，小家电却在整体增速下滑的国内家电业中独树一帜。08 年国内从事小家电的企业前三季度销售额均出现大幅增长。 多翼离心风机的设计设计原理：根据给定的设计要求和数据，通过空气动力学计算确定出结构上的各种数据。然后进行校验。此种方法需经过复杂的计算，需掌握较多的空气动力学知识，并借鉴大量的经验公式。可以得到较为精确的设计数据，有利于减少设计误差。但耗时较长，与设计人员的能力与相关知识有很大
19、关联，所以不用在同类风机的设计中。而是在设计新型号的风机中使用。要求：风机转速 n=1200r/min，流量 =480m3/h,风机全压 =242Pa，标准进气状 况 采用双吸入。=1.23。1. 叶轮气动设计（1） 确定比转速 与通风机类型通风机设计流量 Q=3600=4803600=0.1333/初取转速 n=1200r/min，要求双吸入则比转速 为：=5.54（ 2） 1/23/4=5.5412000.25861.37=27.94查通风机实用技术手册商景泰主编（如未说明以下均查此书）查得=27.94 属于前向叶轮离心通风机，设计成双吸多翼式叶轮是合理可行的。（2） 估计圆周速度 2查书
20、多翼离风机的全压系数 =23，选择 =2 2= 2= 22421.22=14.2 /（3）确定叶轮外径 及圆周速度2 22=602=6074.452900=0.49 取 2=0.5， 则2260=29000.560 =75.9/=1222= 5300121.2575.92=1.7参考“全压系数与出口角推荐范围” ， ； =1.61.82=110135所选 ， 合适=1.72=126（3） 确定叶轮进口直径 和叶片进口直径D0 D1前向叶轮应尽量充分考虑各项损失D0=3.256+2 3 00（ 12）根据 ，轴向自由进气，选择进气装置损失系数 =0，拐弯处损135【 1】 失系数为 叶道损失系数
21、 =0.4。=0.2 对于前向叶轮，叶轮进口速度的变化系数 （叶道入口前子午线速度与 叶轮入口轴向速度之比）应取较大值，选取 =0.65；采用锥弧形集流器， 叶轮入口截面气流充满系数 ；取容积效率 叶轮入口为0=1 =0.93；无阻碍结构，故轮轴比 。带入上式，得：=0D0=3.2560.2+0.4+0.6520.4 3 0.94429000.93=0.267确定 D0=0.25取 D1=D0=0.25，（4） 确定 与进口叶片角1 21=160=0.25290060 =37.96 /根据式（3-15a） ，自由进气 ，取叶道入口界面气流充满系数=01=0.911=1（ 12）1 4= 10.
22、65 10.910.254 =0.1056 由式（13-7b ） ，进入叶道前的子午速度1= 111= 0.9440.910.250.10560.93=13.44 选择冲角 i 估算进口叶片角9，1=11+=13.4437.96+9=36.5取 1=38（5） 确定叶片数 Z =8.52112=8.53810.250.5=10.4高压离心风机一般叶片数 Z=1016，所以确定 Z=10（6） 确定叶片出口宽度 2根据（13-28 ）2=11212取 =0.64， ，则 2=0.912=0.10560.640.250.50.910.91=0.08 取 2=0.8（7） 验算全压 有限叶片数理论全
23、压 1 ：叶片无穷多时，根据欧拉方程，计算通风机理论全压=22（ 1222）其中2= 22= 0.9440.80.5=7.51 则=1.275.92（ 17.5175.9126） =7409.9 /按 B.Eck 公式计算滑移系数=1+11.5+1.12901(12)2=1+11.5+1.13890101(0.250.5)2=0.8593考虑有限叶片数影响，理论全压为 =7409.90.8593=6367 泄漏量 与容积效率 ： 2 集流器与前盘的间隙 ，间隙边缘系数 ，根据（4-26）估算=0.0005 =0.7泄漏量=12(23)1/2=0.250.000575.9(21.73 )12=0
24、.0168 2/考虑泄漏量后的理论流量 =+=0.944+0.0168=0.9608=0.9440.9608=0.978叶道入口及出口速度： 3叶道入口前速度1= 111= 0.96080.250.10560.91=12.73 /叶片厚度 ，计算阻塞系数1=2=0.00251=1111=10.0025380.2510=0.832=121210.00251260.510 =0.98叶道入口后度1=11=12.730.914.14 /1=11=14.1438=22.9/叶道出口前速度2= 2222= 0.96080.50.0450.980.91=15.24 /2=22=15.24126=18.83
25、 /叶道出口后速度 2=22=0.9815.24=14.93 /2=222=75.914.93126=86.74 /2=2=0.859383.74=71.95 /2=22+22= 14.932+71.952=73.48 /估算流动损失： 4估算风机的流动总损失数，即 =+计算各项流动损失，选择各项流动损失系数 =0.15, =0.2,=0.2进弯转损失 =221=0.21.2214.142=23.99 叶道内的损失 Pa=221=0.21.2222.92=62.9蜗壳内流动损失 =222=0.21.2273.48=647.9 冲击损失 221额定工况下冲击损失 =0则总流动损失为 =23.99
26、+62.9+647.9=734.79 验算全压 5实际全压 =6367734.8=5633 00100%=563353005300=6%计算风机效率=56336367=0.88（8） 计算风机功率轮阻损失，取 =0.85=3222103=1.20.8575.930.53106=0.055 内部功率=+1000=0.055+ 56330.96010000.9780.88=6.3取摩擦效率 =99%， 则风 机 轴 功率=6.30.99=6.36 取安全系数 K=1.15，所需电机功率 =1.156.36=7.314 (10)确定叶轮前型线令气流子午速度 由叶道入口 ，线性变化至叶道出口 1=14
27、.14 /m/s;忽略叶片厚度影响，可近似认为 也由叶道入口的 线性变2=15.24 1化至叶道出口 ，叶轮宽度为：2= 取 ，将 之间均等分为十等分计算结果如下=0.9111R 0.1250.13750.1500.16250.1750.18750.2 0.21250.2250.23750.2515.2414.98914.73814.48714.23613.98513.73413.48313.23212.98112.73B 0.8120.07910.07390.07020.06680.06370.05410.05210.04640.04580.0451（11）叶形型线确定前向叶轮气流平均相对速度 由叶道入口至出口的变化规律为先减速，后增速，推荐拐点处折算半径 。取 ，平均相对速度 拐点处的90=0.550.7090=0.60半径 =(21)+1=0.6（ 0.250.125） +0.1=0.175 根据减速初始段快速减速的原则，绘出截面上平均相对速度 及子午速度 变化曲线，(其中 按线性减速)，如图所示
