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吸油烟机油烟论文

2018-06-15 21:00

  摘 要本文介绍了一种吸油烟机的设计方法,运用计算机CAE 技术对设计方案在厨房的进行仿真计算,并评估分析仿真结果,改进问题点,优化设计,最终提升设计质量、降低设计成本的目的.该方法可以分析台吸油烟机在不同厨房工作时的性能,指导用户正确选用吸油烟机.

  关键词吸油烟机设计 厨房 CAE 优化设计 吸油烟机性能

  生活水平的提高和意识的增强,对室内和吸油烟机性能的要求不断提高.这就要求设计者针对用户状态(特定的风量、风压、电机输入功率)对吸油烟机进行优化设计,以提高产品的吸排油烟性能.在排风量固定的工作状态下,影响吸油烟机吸排油烟性能的因素主要包括产品的外形及布局、厨房形态、家用器具的形状尺寸及分布、门窗分布及开闭.,设计者的主要是优化吸油烟机的外形、结构、功能,并在此基础上针对特定的厨房进行性能分析,指导用户规划厨房及选择吸油烟机.吸油烟机传统的设计分析过程比较繁琐,设计者要根据吸油烟机设计状态的风量和电机输入功率,凭经验设计出产品的初始外形,再加工出实物进行实验研究,分析实验结果改进吸油烟机设计,反复多次,最终才能一个较优的方案.这种设计方法的缺点很明显,消耗大量的人力和财力,设计周期较长.

  现代计算流体力学的飞速发展,数值仿真技术在工业设计领域得到广泛.数值仿真技术的出现与发展给工程设计领域带来了全新的内容和研究手段,传统工业设计方法发生了巨大变化,改变了主要以工程估算和加工实物实验为依据的传统设计方法.将数值仿线;到吸油烟机优化设计分析中,可以大大降低设计成本,缩短产品研发周期.,针对安装吸油烟机的厨房流场进行数值仿真研究,并将研究结果(厨房流场的速度分布、油烟浓度分布等)与实验结果进行对比,最终形成性结论,对吸油烟机性能的评估和方案选择,对于现代家电设计具有现实意义.

  本研究针对两种吸油烟机设计方案进行了分析对比,比较了两种方案的流场、油烟浓度、吸排油烟效果,并选出较优的方案作要的设计方向.笔者希望以此抛砖引玉,探索一种优化的吸油烟机设计方法.

  用数值仿真技术对吸油烟机进行优化设计分析主要有几个步骤几何模型建立、网格生成、数值仿真计算及后处理分析.,几何模型建立与整个流场的网格划分重要,关系到最终分析结果的准确性.,要想得到合理准确的仿线;正确建立几何模型,并合理划分网格.

  情况下,吸油烟机的三维模型不能直接用于非结构网格划分.非结构网格划分对模型的要求比较高,要求整个模型内为封闭空间,不能有多余的点、线、面,并且封闭该空间的表面不能有明显的缝隙和孔洞.,情况对吸油烟机模型进行相应修改才能进行网格划分.在模型修改过程中,某些特定部位的外形不能简化,必须的外形,例如吸油烟机的集烟腔内壁、挡烟板等.这些部件的外形尺寸会对烟气流动产生很大影响,改变这些部件的外形会导致计算出的流场与真实情况存在差异,进而导致整个流场分析结果失真.

  根据本次设计的吸油烟机安装及外流场相关尺寸参数,厨房尺寸为3200mm×2400mm×2800mm,采用CATIA软件建立数值仿真几何模型,几何模型为标准形式的欧式吸油烟机,分别对吸油烟机进口采用式处理不加挡烟板在进口附加一个挡烟板,厨房窗户关闭,厨房门打开.在此厨房下,吸油烟机以额定工况工作,分别计算附加挡烟板和无挡烟板两种情况,并分析对比流场、油烟浓度,最终选出一种较好的方案,作为吸油烟机设计的主要方向.

  本文采用ANSYS FLUENT13.0 对吸油烟机外流场进行数值仿线;准确分析油烟的运动、热量的传递油烟和空气的混合扩散,控制方程组采用Reynolds 时均不可压缩的连续性方程、动量方程、能量方程、组分输运方程和标准k-epsilon 方程构成的封闭方程组.

  本文采用ICEM CFD 非结构网格划分方式对厨房的全流场进行网格划分,并对吸油烟机集烟内腔吸油烟机与灶台之间的空间网格进行了加密,得到更精确的流动仿真结果.这对优化改进吸油烟机的吸油烟效果具有重要意义.

  计算域——设定参考压力为单位大气压,厨房初始温度为300K(27℃);

  锅内烟气出口——采用速度入口边界条件,实验对比,设定锅内产生的气体含5 的水蒸气,温度为320K(47℃),简化为均匀等流速入口;

  吸油烟机出风口——采用Outlet_vent边界条件,根据用户的流量大致为Qv等于8.3m3min,出口处相对应的体积流量为这一流量(吸油烟机气体入口设定为整个厨房的出口,简化为整个截面内均匀气体出口).

  本文分别对加挡烟板与不加挡烟板的吸油烟机外部流场进行了数值仿真,对比分析了流场相关的油烟浓度和温度分布流动形态,并根据计算结果进行方案选择.

  从计算所得的油烟(水蒸气)浓度分布图1、图2、图3、图4 可以看出,增加挡烟板后,吸油烟机吸排油烟的效果更好.

  图2 中的黑色线 中的红色区域为锅的烟气出口,水蒸气浓度从锅出口的0.05逐渐向厨房内空间扩散降低,墙角处浓度为0.01,颜色从红色过渡到蓝色.,图1 的高浓度区域范围比图2 大,这吸油烟机增加挡烟板后,油烟抽吸率更高,吸排油烟效果更好.图1 中吸油烟机右上角处有明显的油烟逃逸现象.

  图4 中黑色线 中红色区域均为锅出口.从两幅正视图可以看出,水蒸气从锅出口向吸油烟机扩散,右侧区域油烟抽吸量大于左侧.吸油烟机所用离心风机为顺时针旋转,右侧进风量大于左侧,吸油烟机右侧的吸油烟效果好于左侧.用户可多右侧炉头作要烹饪用具.另外,对比可知,图3 右上角高浓度范围大,油烟大量向厨房右上角扩散、逃逸,增加挡烟板的方案吸油烟效果优于无挡烟板方案.仿真计算结果表明,增加挡烟板后,出风口处油烟浓度为1.896,高于不增加挡烟板的1.693.此仿线;.

  本文计算所得的空间压力分布对比如图5、图6 所示,参考压力设置为标准大气压,压力为图中压力值加上标准大气压(相对压力).

  根据图5,在没有挡烟板的情况下,计算域内的相对压力从吸油烟机进口处的-10 Pa 逐渐过渡为0,负压区域分布范围小;吸油烟机右侧形成漩涡负压区,空气在此形成漩涡,难以流动到吸油烟机内,最终使烟气扩散到厨房.此方案的负压绝对值小,分布区域小且形成漩涡,吸排油烟效果并不理想.在图6 中,计算域内的相对压力从吸油烟机进口处的-25 Pa 逐渐过渡为0,在吸油烟机和锅之间形成一个很大的负压区,该负压区形状接近于油烟扩散的形状,锅产生的烟气,经此区域最终吸油烟机排出室外.

  产生这种情形的原因在于,增加挡烟板可将流动进口向外扩散,并且通道变窄,负压绝对值升高,扩散的进风口刚好在锅的上方,在挡烟板与锅之间形成分布合理的负压区,改善了吸排油烟效果.

  整个厨房温度变化很小,用户对此体验感受度不强,本文在此不进行对比分析.

  在的对比分析中,有挡烟板的设计方案明显比没有挡烟板的方案吸排油烟效果好,本文只分析了带挡烟板方案的流场流动,后续对挡烟板进行优化设计,进一步改进吸油烟机吸排油烟效果.

  在厨房全流场中,从吸油烟机右端开始,依次截取6 个截面观察厨房流场和吸油烟机集烟区内腔的流动.从截面流线图可以看出,在吸油烟机靠墙处挡烟板与吸油烟机进口处均形成较强的漩涡,而流动漩涡会增加流动损失,降低吸油烟机工作效率,增加噪声,应修正此处形状,以流动,提高吸油烟机效率,降低噪声.

  本文针对吸油烟机设计中的两个方案进行了仿真分析对比,并根据分析结果对方案进行对比,为方案选择提供判断依据.,后续实验也验证了仿真分析的可行性.吸油烟机外流场优化设计仿线;问题具有重要意义,与传统加工实物进行实验分析的设计方法相比,采用该设计分析仿线)产品研发速度快,优化设计仿真对设计方案进行分析和论证,缩短了吸油烟机的设计研发过程,降低了缺陷产品出现的概率,避免了吸油烟机方案的反复修改;

  (2)更好地改进了吸油烟机的性能,采用优化设计仿真进行分析可以对大量的吸油烟机设计方案进行论证,这是传统设计分析方法无法做到的,可以让设计者根据分析结果进行选择修改,改进吸油烟机的性能;

  (3)更低的成本,采用优化设计仿真进行分析评估可以减少样机的加工,只对一种或几种较优的方案加工出实物进行实验验证即可,大大降低了研发成本.

  1. 沈天耀,离心叶轮的内流理论基础.浙江浙江大学出版社, 1986

  4. 谢龙汉,ANSYS CFX 流体分析及仿线;李年平,男,宁波方太厨具有限公司工程师,主要进行吸油烟机设计及厨房研究工作.

  近年来,中国家庭的厨房发生了翻天覆地的变化,从喧闹到,从油烟缭绕到洁净环保,从凌乱无序到美观大方,厨房正逐步改善.2013 年5 月,方太推出升级后的嵌入式恒温电蒸箱,希望借助这一产品帮助中国家庭品质厨房之梦.

  在方太集团董事长兼总裁茅忠群看来,这个梦想是敞开之梦、健康之梦.围绕这个梦想,方太旗下全线产品都在发生微妙的变化,不仅涉及前所未见吸油烟效果的吸油烟机,还包括电蒸箱、微波炉、电烤箱等引领全新生活方式的厨电产品.在烹饪过程中,电蒸箱不产生明火高温、噪声、油烟,不仅可以蒸制菜肴,也可以制作主食,还可以最大限度地保留食材中的营养成分.

  方太希望嵌入式电蒸箱中国人的健康厨房梦.据方太集团产品部长赵雪刚介绍,将食物回复到本原的状态,是方太嵌入式恒温电蒸箱的设计初衷.据了解,方太恒温电蒸箱采用微电脑自动优化控制,配有热敏探头及时装置,可在30 100℃范围内精准控温,让烹饪温度变得更精确、烹制的菜肴更可口.,方太嵌入式电蒸箱的进气和可以在箱体内不断循环,保持了蒸汽的动态平衡,蒸汽始终均匀分布,进而令食材加热更、色泽更饱满、口味更纯正.值得一提的是,升级后的方太嵌入式电蒸箱最大的突破是采用了双蒸汽发生器,令空气进出循环更顺畅,温度控制更精准.

  除了专业技术保障菜肴的营养和色泽,方太嵌入式恒温电蒸箱还了低碳环保的设计,具备快速加热、节省水量等功能,可以帮助用户节约能源.(中天)

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