厨房油烟在自由扩散下的实验研究

2016-04-28王梦伟

四川建筑 2016年1期

关键词：烹饪特征

王梦伟

(四川大学建筑与环境学院, 四川成都 610065)

厨房油烟在自由扩散下的实验研究

王梦伟

(四川大学建筑与环境学院, 四川成都 610065)

【摘要】厨房，特别是公共厨房,是宾馆、饭店以及工厂机关学校食堂必备的重要房间，排油烟技术对它的使用功能影响很大。文中通过实验测试，研究烹饪热射流在自由扩散下油烟扩散的特点，并分析其特征参数，得出热射流的轴心速度公式，为研究厨房通风设计提供了一定的依据。

【关键词】烹饪；热射流；自由扩散；特征；参数；轴心速度

厨房，特别是公共厨房，是宾馆、饭店以及工厂机关学校食堂必备的重要房间，排油烟技术对它的使用功能影响很大。我国在2001年颁布了GB18483-2001《饮食业油烟排放标准(试行)》，为治理油烟提供了法律依据，使城市中饮食业油烟污染问题得到了有效的控制。但在运行实际中，仍存在部分油烟净化设备由于设计不合理或管理不善，净化效率没有达到预想的效果。

因此，迫切需要研究油烟气的运动规律，参考此规律，研制出高效、节能、安全、实用的公共厨房排油烟设备，以防止公共建筑内空气污染, 提高建筑的使用功能质量是非常重要而迫切的任务。

1烹饪热射流的理论分析

本研究采用赵鸿佐《室内热对流与通风》第二章浮力羽流进行理论分析。

将油烟的出口类比作面热源，面热源表面空气被加热向上浮力，同时在水平方向的负压力梯度驱使周围空气沿热源表面流向中心并使边界层厚度由外向内逐渐增大，并在板的中部由于向上浮力诱发的重力不稳定而发生边界层分离形成紊乱的向上羽流运动。面热源在其表面轴线上的气流初速为0，并随着流程的增大而逐渐加速到某一最大值后再逐渐降低。

将油烟的出口类比作面热源，圆形平面热源是轴对称问题，可将圆板上的每一个微元面积视同一个点热源，则有

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任一微分热源上浮力羽流在主轴上的速度的三次方

du3=df(Q0,Z)

(2)

(3)

式中： Q0为热源负荷量(kW)；Z为距热源的高度(m)；uZ为各断面的轴心速度(m/s)。

由以上公式可以看出，热射流断面的轴心速度随着距热源高度的增加呈现出先增大后减小的趋势。而在轴心速度达到最大的时候，其所在截面的直径与热源直径存在一定联系。

2烹饪热射流的试验研究

2.1研究内容

在此试验研究中，进行了温度和空气流速的测量，描绘在实验室环境中典型液化石油气灶炒锅的热射流。热射流气流组织扩散见图1。

图1　热射流气流组织扩散示意

2.2试验装置及仪器

根据厨房烹饪使用情况，热源锅型选用了一个3.6kW的液化石油气灶、一个口径为28cm，一口径为40cm的砂锅，深50cm的平底深锅,使用液化石油汽为燃料。辅助装置设有移动测量支架两根、径向定点铁丝一根、烹饪操作试验台一个(热源高度可调)。由于油烟气热射流扩散与水蒸气的热射流扩散极为相似，本实验研究中用水蒸气的扩散模拟油烟的扩散。

2.3试验方案

为了测试烹饪热射流的扩散流动规律，本试验通过液化石油气燃气炉加热圆底炒锅进行两个试验方案，即两组相对稳定的试验。每组试验的测量顺序均为：从0.90m断面依次测到1.85m断面为第一次(从下至上)，从1.85m断面依次测到0.90m断面为第二次(从上至下)，每个断面上的各个布点是从左往右测。将测得烹饪热射流的数据进行整理，每组数据中求得两次实验的平均值作为该组的实验值。

2.4试验结果分析

选用3.6kW燃气炉进行烹饪热射流。由实验测得各断面速度分布，找到各断面的最大速度作为次断面的初步轴心速度，求得每个实验(分别对每个实验进行断面速度测量从上往下和从下往上两次分实验，求各断面平均值，以减小系统误差)各个断面初步轴心速度的平均值作为该断面的轴心速度，最后各断面轴心速度的平均值作为实验最终轴心速度，各实验各断面的轴心速度列于表1、表2。

对各实验各断面轴心速度的理论分布，采用自由热射流轴心速度的经验公式[2]：

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