旋风式吸油烟机吸净效果分析

　　将自然界里龙卷风(又称之为旋风)这一奇特现象及特征，应用到吸油烟机上，使烹饪时产生的油烟全部被灶台上的旋风式吸油烟机抽吸干净，本文作者作为烟灶行业的工程技术人员，比较详细的介绍了两款旋风式吸油烟机的主要结构特征及抽吸原理，从理论上解决了当前所有类型的吸油烟机抽吸油烟不彻底的缺陷，消除了油烟对人体的危害。

　　现有的吸油烟机的形成基于这样一个思想：以风机抽吸口附近形成的轴向柱状主动吸油烟的负压区，即轴向抽吸为基点，寻求一个经济有效的阻止油烟逸散的被动遮挡、控制面。

　　基于上述设计思想，最典型的就是板式吸油烟机(如“超薄型吸油烟机”、“欧式吸油烟机”)。在抽吸油烟时，被其水平遮挡板阻挡的上升油烟仍向四周横向逸散。只有向抽吸口逸散的油烟才能被抽吸走。为了阻止被水平遮挡板阻挡过的油烟再次横向逸散，现有的改进方式是竖直方向围一圈有形挡板(如“亚深型吸油烟机”、“深腔型吸油烟机”)。虽然能吸走大部分被罩住的油烟，但是，由于罩口离油烟源较远(按照装机标准，一般离灶台650~700mm)，仍有许多油烟迅速散逸。

　　为解决油烟逸散而造成抽吸油烟不彻底问题，人们想了很多办法。如：在板式吸油烟机四周另加上风机沿周边吹风或抽吸，企图形成气帘而罩住油烟，效果虽有改善，但几倍增加风机数量，显然是不经济的。又如在灶台上加装一台风机向上吹风，引导油烟集中上升而不是四处扩散。但向上上升的气流不能形成负压区，虽然能使油烟迅速上升，却加速了油烟的散逸速度，得不偿失。在比如：将吸油烟机降到人的眼鼻之下，为了不遮档视线，只好将吸油烟机向上倾斜(如“侧吸式吸油烟机”)，这样使吸油烟机的抽吸口不能直接面对油烟源，减弱了抽吸效果。

　　上述吸油烟机存在的缺点是：吸油烟机（安装）在人的眼鼻之上工作，无法避免油烟对人体的伤害，更重要的是，由于逸散的作用，不能将油烟完全抽吸干净。而导致上述缺陷的原因是，现有的吸油烟机都是利用有限的轴向负压区域抽吸油烟，其主动抽吸半径相当于抽吸口直径，抽吸效果受到一定的限制。

　　一、形成原理

　　从根本上对现有技术改进的有效办法是扩大主动抽吸区域。有人试图利用一种使吸油烟机工作时形成旋涡吸入气流的方法。因为根据气流力学原理，旋涡气流是一种强力的气流，吸附力大，最典型的例子就是龙卷风这种奇特的自然现象。

　　龙卷风是一种涡旋：空气绕龙卷的轴快速旋转，受龙卷中心气压极度减小的吸引，近地面几十米厚的一薄层空气内，气流被从四面八方吸入涡旋的底部。并随即变为绕轴心向上的涡流，龙卷中的风总是气旋性的，其中心的气压可以比周围气压低百分之十。

　　图1 龙卷风

　　二、烟机形式

　　龙卷风的形成可以分为四个阶段：

　　1.大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强。

　　2.由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。

　　3.随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷在气旋内部形成，产生气旋的同样过程，形成龙卷核心。

　　4.龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷风。

　　三、结构及特征

　　为了使吸油烟机能产生旋流效果，有人对吸油烟机作了改进和创新。其中比较典型的两种旋风式吸油烟机有一定的实用价值，一种是在现有的吸油烟机上面加装能产生旋风的装置；另一款是一种全新的旋流式吸油烟机结构。下面分别予以介绍：

　　1.加装式结构及特征(见图2)

　　此款旋风式结构除了包括常规吸油烟机的部件：机壳部件1、风机系统2、V型滤网组件3、油杯9等以外，另加装了一个旋风组件4。该组件位于V型滤网组件3的下方，由吸风管7和轴流叶轮8组成；吸风管壁上设有规则分布的吸气孔或缝隙10；吸风管7、轴流叶轮8与风机系统离心叶轮11的轴线位于同一条轴线上；吸风管7一端固定在V型滤网组件3的低部，另一端设有吊装油杯9；轴流叶轮8与风机系统离心叶轮11固定连接，且深入至吸风管7内；其与离心叶轮同步旋转，并将吸风管7周围的部分油烟气流送至风机系统2的进风处。

　　实际应用中，吸油烟机可采用双风机结构，蒸锅上方的风机可用普通离心风机，而炒锅上方的风机则加装旋风组件，并使其位于炒锅中央，吸气管距炒锅约10~60厘米，最佳距离为30厘米左右。这样烹饪产生的油烟在离开炒锅很小一段距离以后，还未与空气充分混合便抵达吸气管的周围，其气流分布如图2中箭头线12所示。

　　图2 烟机的加装式结构

　　上述可知，旋风式吸油烟机实际上包含主、副两个风机系统，其中主风机系统是与常规吸油烟机相似的离心风机，而副风机系统是一个相对抽吸风量较小的轴流风机，它垂直安装在离心风机的下方，且与之同轴旋转。因此，主风机吸气口的气流来自两部分：一部分经滤网组件直接吸入进风口，这与常规的吸油烟机的功能相近；而另一部分气流却是副风机吸入的高浓度烟气流。因为副风机的吸风管较长，距离油烟源----炒锅较近，而此范围内油烟扩散较小，浓度较高，并可用较小的排气量获得较佳的抽吸效果。另外，由于吸气口是分布在较长的吸风管壁上，会对周围未被吸走的油烟形成一个向心的卷吸力，从而减弱了油烟的横向扩散，使油烟柱的横截面积大大减小，更利于主风机的有效抽吸。而且，通过对吸气管上的吸气孔或缝隙合理的设计布局，会在吸气管周围形成一个旋转上升的气流，类似于自然现象中的龙卷风。使油烟更加不易横向扩散，抽吸效果更佳。此外，旋风式吸油烟机更易清洗：因为大部分油烟是经过吸风管、轴流风机而后才进入主风机的，相当一部分油烟会被吸风管捕获、冷凝，减轻了对主风机的污染；而吸风管的拆装、清洗要相对方便许多。

　　图3 烟机的全新式结构

　　2.结构及特征

　　此款旋风式吸油烟机由机壳1、电机2、集油槽3、外叶轮4、内叶轮5、连接环6、导向板7、螺栓8、吊头9组成。集油槽3通过螺栓8悬挂在机壳1下；风机叶轮侧面均匀地安装有导向板7，构成侧向抽吸口10；导向板间缝隙进风方向偏向风机叶轮旋转方向，与旋转圆周切向夹角为45°，环形集油槽3中间为轴向抽吸口11；内叶轮5与外叶轮4由连接环6连接形成整体固定在电机2的轴上，内叶轮与旋转平面夹角为45°，或其某部位与旋转平面的夹角随该部位半径减小由外端至内端从61°到45°渐变，外叶轮垂直于旋转平面，朝风机叶轮方向偏转45°角。

　　工作时，风机叶轮旋转，带动外叶片4与导向板7间气体旋转，使之与导向板7外围的气体形成速度差，产生负压区，气流在风机叶轮侧面从由导向板间缝隙构成的侧向抽吸口10抽吸进来。当风机叶轮旋转速度较高时，这一内旋的气流向侧向抽吸口10四周延展，形成一个平面形状的内旋的负压气流，抽吸散逸在四周的油烟。内叶轮5的旋转在轴向抽吸口11产生的柱状负压区域，既继续向上抽吸从侧向抽吸口抽进的油烟，又从轴向抽吸口抽吸竖直上升的油烟。外叶轮4与导向板7间距仅为3毫米~5毫米，可能被甩出的油滴迅速打在导向板7上，或碰碎被抽吸走，或顺导向板7向下滴到集油器3中。

　　3.龙卷风形成原理

　　通过风机叶轮倾斜过垂直于旋转平面的叶片的旋转，在风机叶轮侧面周围产生一个旋转的气流，旋转气流的旋转速度在叶片外端点最大。由于气体的粘滞性，叶轮侧面周围的气体被带动一起旋转，形成一个旋转气流，旋转速度随半径增大而减小。内层速度大、外层速度小，产生一个沿半径的压力差，而形成沿半径方向的二次流。二次流与旋转的主流迭加，在风机叶轮侧面形成一个与旋转圆周切向偏离25°至45°角，流向圆心的旋转气流；在风机叶轮半径区域内，与旋转平面或圆锥形状的负压抽吸区域，被其抽吸的气流到达叶轮半径区域后继续上升，类似龙卷风，气流向旋心不断地内旋上升。

　　4.无形的负压抽吸面罩

　　从结构上看，风机叶轮侧面开有一个侧向抽吸口，利用风机叶轮旋转产生的向内旋转上升的气流，一个平面或圆锥面形状的负压抽吸面罩穿过侧向抽吸口向吸油烟机周围横向延展开，主动地抽吸向吸油烟机侧向抽吸口四周逸散的油烟。在通常情况的吸油烟机风机转速和功率下，平面或圆锥形状负压抽吸面罩有效抽吸半径是风机叶轮半径的2.5至3.5倍。在风机叶轮的下方可开一轴向抽吸口；也可让侧向抽吸口和轴向抽吸口连通为一整体；还可不开轴向抽吸口，而在风机叶轮下方装一与集油盘一体的底壳，但风机叶轮下面要留有负压空腔，以使从侧向抽吸口抽进油烟能被竖直向上抽吸走。为了加速风机叶轮侧面周围的气体旋转，加强内旋转气流的作用，除了提高风机转速外，还可以采取以下办法：其一使风机叶轮的叶片朝风机叶轮旋转方向弯曲或偏转；其二是增大风机叶轮叶片与风机叶轮旋转平面的夹角。

　　从结构上看，该机型的最大外形直径在24厘米~30厘米之间，其无形的负压抽吸面罩有效抽吸直径可达60厘米~100厘米，而且又不存在有形的油烟遮挡的控制面罩，不会遮挡住人的视线，完全避免了油烟对人体的伤害和对房屋的污染。

　　四、抽吸效果

　　旋风式吸油烟机最大的特点就是能将厨房内(灶台上炒菜时)产生的油烟全部吸入烟机中，克服了目前吸油烟机由于油烟逸散而造成抽吸不彻底的缺陷，从而消除了油烟对人体的危害及对室内的污染。它是目前市面上所有类型的烟机中，油烟吸净率最高的吸油烟机。

　　参考文献

　　1、武汉大禹科技营销有限公司.旋流抽吸式抽油烟机[P].中国:专利号(95119320.1), 1997.

　　2、GB/T 17713-1999.吸油烟机[S].

　　3、许大雄.一种在吸油烟机上设置气流导流孔罩的技术方案[P].中国:专利号(02114708.6), 2002.

　　4、杨建华.旋风抽油烟机[P].中国:专利号(02286944.1), 2003.

　　(责编 蒋士桦)