文档介绍：家用抽油烟机用静电除油烟装置研究
北京市第八十中学关雪映
摘要
人们目前比较关心自家的环境,而时常忽略大家——地球的环境,抽油烟机就是一例,人们重视得比较多的是如何将自家油烟尽可能多地排出,而排到大自然中会怎样就不考虑了。家用抽油烟机除油烟效率较低,仍有相当部分剩余油烟污染大气。针对这个问题,本研究将静电除油烟技术引入家用抽油烟机中,研究设计了家用抽油烟机用静电除油烟装置,通过巧妙设计抽屉式电极及整体结构,将家用抽油烟机对大气的油烟污染降低84%,通过增加电极个数还可进一步降低;装置使用安全、方便,成本低廉。本研究设计目前正在申请国家实用新型专利并已受理。本研究设计工程化后,可广泛应用于家用抽油烟机制造业,只需增加较少成本即可生产环保型产品,减少千家万户家庭油烟排放对大气的污染。
一、研究背景及目的
民以食为天,百姓人家一日三餐,都离不开烹饪食物,但煎、炒、烹、炸等过程往往散发出大量的油烟。城市家庭厨房空间有限,油烟若不及时排走,在相当长的一段时间内,整个厨房都会弥漫着油烟。油烟对人体带来的危害,轻则使人感觉难受,重则影响人体健康,甚至致癌。因此,为防止油烟滞留室内,城市家庭普遍安装家用抽油烟机,及时抽排烹饪过程中产生的油烟,以保持厨房空气的清新,这也难怪每次在做饭时间路过居民楼的楼道口时,都会或多或少闻到从较低楼层人家的抽油烟机中排放出来的油烟味。
积少成多、聚沙成塔,这千家万户日复一日,年复一年排放出来的油烟,对大气将造成怎样的污染啊!尤其是在人口高度密集的现代大都市!以北京市为例,北京总人口1500万,以平均每个家庭4~5口人计算,约有300~375万个家庭;再以每家抽油烟机排风量15m3/min、排放浓度3mg/m3、全天工作时间2小时计算,这一天下来,全北京市家庭油烟排放16~20吨/天,5840~7300吨/年。
在提倡构建和谐社会、坚持可持续发展的今天,人们对环境保护的意识越来越强,为什么不能使用环保型家用抽油烟机呢?为此,我特地调研了目前的家用抽油烟机市场,发现目前的家用抽油烟机的功能都只能实现将油烟直接抽排到室外,不管是价格为四五百元的普通抽油烟机,还是两三千元的高档抽油烟机,都只是采用机械离心力法除油烟,大部分产品没有标明除油烟效率,部分产品标示出来的除油烟效率也多在40%左右,价格的差异主要在于家用抽油烟机品牌、材质等因素罢了。
尽管现在国家在解决大气污染上下了很大功夫,但多用在了在解决汽车尾气排放、工矿及大型公共设施排烟、采用环保型能源上面,对这千家万户厨房产生的油烟污染大气却一直没有人关注。
在调研市场的同时,我还发现目前不少高档空调都具有负离子空气净化功能,原来在工业上应用广泛的静电除尘技术已经应用到现代家电上来了。由此我得到了启发,开展了本项目研究,旨在每个家庭都能用上环保型抽油烟机,为治理大气污染、为人们创造一个良好的生活环境,为北京成功举办2008年绿色奥运作出自己的贡献。
二、家用抽油烟机工作原理分析
在烹饪、加工食物的过程中,油烟气体的形成主要包括以下几个方面:
a. 部分油脂受热挥发变成液态小液珠;
b. 部分油脂及其杂质、部分食物烧焦形成烟;
c. 少部分油脂及其中的有机质受热分解和裂解,形成其他小分子物质;
d. 食物中可能含有的水分受热蒸发形成水蒸气。
由于水蒸气不对大气造成污染,因此,进入家用抽油烟机需要处理的油烟气成分主要包括液态的小油珠和固态的烟颗粒。
受热蒸发、氧化
大部分油
受热炭化
受热炭化
油脂
杂质、食物
抽油烟机
烟
细雾油
机械离心力法
烟
(固体小颗粒)
油
(液态小液珠)
家用抽油烟机工作时,其转动装置在电机的作用下带动油烟气体旋转,由于离心力的作用,油烟气体中的较大油珠被甩到转动装置四周的壁面上,然后经导流槽汇集到集油盒中以便进行定期处理,同时经离心力除掉部分油珠的油烟气体继续经烟道排放到室外。因此,家用抽油烟机在这个过程中只是分离出了较大颗粒的油珠,排放出来的油烟气体仍包括细雾油和烟,如图1所示。
油烟机工作原理示意图
三、设计方案的提出
目前除油烟可采取的方法有三种:一是机械离心分离法,二是过滤法,三是静电除油烟方法,其各自的优缺点及应用情况如表1所示。其中,机械离心力法除油烟在抽油烟机中已经得到普遍应用,但由于其除油烟效率一般在40%左右,因此仍有相当部分油烟被排放到室外污染大气。过滤法和静电除油烟法,如果单独使用,都只能被动收集油烟,除油效果不佳,所以都需要与机械离心力方法结合使用。
过滤法与静电除油烟法优缺点比较
方法
优点
缺点
需要解决的问题
应用情况
机械离心分离法
能够抽排油烟,实现容易,相对简单
除油烟效率40%~50%,仍有剩余油烟
提高效率或