异向旋转叶片盘设计及对餐饮油烟颗粒物捕集的研究.pdf

摘要

摘要

近年来中国餐饮业持续发展，烹饪方式以煎炒烹炸为主，产生的大量油烟对

环境造成严重的危害。机械分离法是常见的油烟净化方法，其中旋转网盘结构能

够在离心力的作用下将捕集的颗粒物甩向四周，解决了油烟颗粒物沉积导致捕集

体堵塞的问题，但是对油烟颗粒物的捕集效率较低。本文设计异向旋转叶片盘油

烟净化装置，研究旋转叶片盘的结构参数及异向旋转叶片盘参数对油烟颗粒物捕

集效率的影响，具体内容和结果如下：

通过数值模拟研究旋转叶片盘转速与结构参数对捕集效率的影响。使用

Workbench软件仿真模拟旋转叶片盘对餐饮油烟颗粒物的捕集过程，选定合适的网

格数量、湍流模型、边界条件以及离散相模型设置。使用正交试验法研究叶片数

量、叶尖宽度、叶根宽度、叶根倾角与叶尖倾角对颗粒物捕集效率的影响程度。

结果表明：在转速950~2050r/min范围内，捕集效率随转速的增大而提高；叶片

数量是影响旋转叶片盘捕集效率的主要因素。

设计双层异向旋转叶片盘捕集油烟颗粒物装置。针对影响颗粒物捕集效率的

主要因素，使用Box-Behnken设计优化旋转叶片盘结构参数。使用优化后的结构

参数计算双层叶片盘同向旋转与异向旋转的捕集效率。优化后的叶片盘结构参数

为：内圈叶片数量36片、倾角28°，外圈叶片数量76片、倾角14°，中间轮

毂直径为102mm；双层叶片盘旋转时，异向旋转的捕集效率高于同向旋转。

搭建捕集油烟颗粒物实验平台，研究异向旋转叶片盘对餐饮油烟颗粒物的捕

集效率。根据国家标准设计油烟发生装置，选择合适的油锅温度与滴水速度发生

油烟颗粒物，测试单层旋转叶片盘转速、异向旋转叶片盘距离和转速对颗粒物捕

集效率的影响。实验结果表明：选择以2.3mL/min的速度向加热至260℃的油锅

中滴水的方式发生油烟；在转速950~1800r/min范围内，单层旋转叶片盘和异向

旋转叶片盘的捕集效率均随旋转速度的增大而提高；双层异向旋转叶片盘的距离

为60mm，转速1800r/min时捕集效率达到82.53%。

模拟单层旋转叶片盘与双层异向旋转叶片盘结构所在烟道内的流体流场，分

析捕集效率提高的原因。单层叶片盘能扰动流场，增加颗粒物离心力，使颗粒物

在叶片盘区域的流动路径增长，从而增大碰撞概率。双层叶片盘异向旋转时，油

烟气在两层叶片盘之间时，存在切向速度改变方向的过程，增大了颗粒物与叶片

的相对速度，提高了颗粒物碰撞叶片表面的概率，实现油烟颗粒物的有效捕集。

关键词：旋转叶片盘；油烟；颗粒物；捕集效率

I

盐城工学院硕士学位论文

Abstract

Inrecentyears,Chinasfoodandbeverageindustrycontinuestodevelop,cooking

methodstendtofryinganddeep-frying,resultinginalargeamountoflampblackthat

causeseriousharmtotheenvironment.Mechanicalseparationmethodisacommon

methodoflampblackpurification,inwhichtherotatingmeshdiskstructurecanbe

centrifugalforceundertheactionoftheparticlescapturedthrowntothesurrounding

area,tosolvetheproblemoflampblackparticlesdepositedtoblockthecapturegroup,

butthelampblackparticlesofthecaptureefficiencyislow.Inthispaper,wedesignthe

reverserotatingb