基于STC的新型炉灶节能净化装置

闫晓燊

摘 要：针对传统餐厅后厨炉灶使用过程中出现的燃气利用率低、废气排放量大的问题。团队研发了基于STC的新型炉灶节能净化装置。通过火焰自动调节、燃气泄漏自锁报警和高温废气再处理三大系统达到节省燃汽、减少废气、回收利用的绿色使用效果。

关键词：新型 智能 节能 减排 安全

中图分类号：TS914.232 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0110-02

1 研究背景

2001年国家颁布的《饮食业油烟排放标准》中，对于餐饮行业的油烟排放标准做出了详细的规定。减少饮食行业油烟排放，提高燃气利用效率势在必行。

2 装置介绍

2.1 火焰自动调节系统

火焰自动调节系统将STC、测距传感器、继电器设置为控制系统，从而使处于燃气供应管道上的电磁阀可以依据炊具与灶台间距的大小智能调节口径粗细，不必手动调节。当炊具从灶台上拿开时，传感器测量到对应信号，STC依据程序输出指令，继电器控制电磁阀动作，对管道口径进行调整，使火焰减小，达到降低燃气消耗的目的。

2.2 燃气泄漏自锁报警系统

“燃气泄漏自锁报警”系统中的可燃气体检测传感器可检测环境中燃气浓度是否超出安全值，一旦超过安全值，传感器会向单片机控制器发送信号，控制器响应该信号，电磁阀发生动作，及时切断燃气管道，同时发出报警信号。当危险解除，系统自动打开电磁阀，恢复正常燃气供应，并解除报警。

2.3 高温废气再处理系统

烹饪过程中产生的高温废气通过管路进入集热器，并于集热器中进行热量回收。冷却后的废气由管道进入喷淋净化箱，通过喷淋水雾进行净化。

3 理论设计计算

3.1 名词解释

（1）空烧：无功燃烧，当锅不在灶上时耗费燃料燃烧的过程。（2）有功燃烧：锅放置在灶台上时进行的燃烧。

3.2 燃气节能计算

在未安装节能装置之前，炒菜所需燃料总量为：。

使用节能装置后，燃烧过程可分为3段：有功燃烧过程的大流量燃烧，从大流量燃烧到空烧小流量燃烧的转变时间段与空烧小流量燃烧；3个过程中消耗的燃料量分别为：

使用燃料总量Q为：

节能比例为：

查阅相关数据，可以得知本套装置节能系数在30%～50%之间。

3.3 废气热量回收计算

炉灶可以看成一个底部有恒定热源的封闭圆柱体。以炉灶中心为原点建立柱坐标系。

依据假设模型列出热传导方程为：

此处为轴对称情况，则有，那么热传导方程可化为：

假设火焰温度为320 ℃，炉灶中废气基本与火焰温度持平。对于系统所示散热片建模：

有限元分析法建模，建立直角坐标系，取一长为l的立方体作为基元，利用热力学定律进行分析：

其中，k为导热系数，ρQ为废气传入的热量，CT为物质比热容。

此处假定模型中的散热片各个方向导热系数一致，假设散热器总体积为V，总表面积为S，依据变分理可将上述方程导为：

假设介质温度Tf及对流换热系数a已知，则散热器表面满足第三类边界条件：

待入变分方程后得：

将散热片离散为N个单元后便可利用相关数据进行求解。

4 市场前景

该装置在大型餐厅后厨中使用，节能减排效果最佳。该装置安装简单便捷，无需对原有炉灶结构进行改装，基本留存初始炉灶全部功能，可以达到节省燃气、减少废气、回收利用的效果，具有良好的市场推广前景。

参考文献

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[2] 高飞燕.基于单片机的超声波测距系统的设计[J].信息技术，2005，29（7）：128-129.

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[4] 阮成功，蓝兆辉.基于单片机的超声波测距系统[J].应用科技，2004，31（7）：22.