閆曉燊

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)餐廳后廚爐灶使用過(guò)程中出現(xiàn)的燃?xì)饫寐实?、廢氣排放量大的問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)研發(fā)了基于STC的新型爐灶節(jié)能凈化裝置。通過(guò)火焰自動(dòng)調(diào)節(jié)、燃?xì)庑孤┳枣i報(bào)警和高溫廢氣再處理三大系統(tǒng)達(dá)到節(jié)省燃汽、減少?gòu)U氣、回收利用的綠色使用效果。

關(guān)鍵詞：新型 智能 節(jié)能 減排 安全

中圖分類號(hào)：TS914.232 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（c）-0110-02

1 研究背景

2001年國(guó)家頒布的《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)于餐飲行業(yè)的油煙排放標(biāo)準(zhǔn)做出了詳細(xì)的規(guī)定。減少飲食行業(yè)油煙排放，提高燃?xì)饫眯蕜?shì)在必行。

2 裝置介紹

2.1 火焰自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

火焰自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)將STC、測(cè)距傳感器、繼電器設(shè)置為控制系統(tǒng)，從而使處于燃?xì)夤?yīng)管道上的電磁閥可以依據(jù)炊具與灶臺(tái)間距的大小智能調(diào)節(jié)口徑粗細(xì)，不必手動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)炊具從灶臺(tái)上拿開(kāi)時(shí)，傳感器測(cè)量到對(duì)應(yīng)信號(hào)，STC依據(jù)程序輸出指令，繼電器控制電磁閥動(dòng)作，對(duì)管道口徑進(jìn)行調(diào)整，使火焰減小，達(dá)到降低燃?xì)庀牡哪康摹?/p>

2.2 燃?xì)庑孤┳枣i報(bào)警系統(tǒng)

“燃?xì)庑孤┳枣i報(bào)警”系統(tǒng)中的可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器可檢測(cè)環(huán)境中燃?xì)鉂舛仁欠癯霭踩?，一旦超過(guò)安全值，傳感器會(huì)向單片機(jī)控制器發(fā)送信號(hào)，控制器響應(yīng)該信號(hào)，電磁閥發(fā)生動(dòng)作，及時(shí)切斷燃?xì)夤艿?，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)危險(xiǎn)解除，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)電磁閥，恢復(fù)正常燃?xì)夤?yīng)，并解除報(bào)警。

2.3 高溫廢氣再處理系統(tǒng)

烹飪過(guò)程中產(chǎn)生的高溫廢氣通過(guò)管路進(jìn)入集熱器，并于集熱器中進(jìn)行熱量回收。冷卻后的廢氣由管道進(jìn)入噴淋凈化箱，通過(guò)噴淋水霧進(jìn)行凈化。

3 理論設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 名詞解釋

（1）空燒：無(wú)功燃燒，當(dāng)鍋不在灶上時(shí)耗費(fèi)燃料燃燒的過(guò)程。（2）有功燃燒：鍋放置在灶臺(tái)上時(shí)進(jìn)行的燃燒。

3.2 燃?xì)夤?jié)能計(jì)算

在未安裝節(jié)能裝置之前，炒菜所需燃料總量為：。

使用節(jié)能裝置后，燃燒過(guò)程可分為3段：有功燃燒過(guò)程的大流量燃燒，從大流量燃燒到空燒小流量燃燒的轉(zhuǎn)變時(shí)間段與空燒小流量燃燒；3個(gè)過(guò)程中消耗的燃料量分別為：

使用燃料總量Q為：

節(jié)能比例為：

查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，可以得知本套裝置節(jié)能系數(shù)在30%～50%之間。

3.3 廢氣熱量回收計(jì)算

爐灶可以看成一個(gè)底部有恒定熱源的封閉圓柱體。以爐灶中心為原點(diǎn)建立柱坐標(biāo)系。

依據(jù)假設(shè)模型列出熱傳導(dǎo)方程為：

此處為軸對(duì)稱情況，則有，那么熱傳導(dǎo)方程可化為：

假設(shè)火焰溫度為320 ℃，爐灶中廢氣基本與火焰溫度持平。對(duì)于系統(tǒng)所示散熱片建模：

有限元分析法建模，建立直角坐標(biāo)系，取一長(zhǎng)為l的立方體作為基元，利用熱力學(xué)定律進(jìn)行分析：

其中，k為導(dǎo)熱系數(shù)，ρQ為廢氣傳入的熱量，CT為物質(zhì)比熱容。

此處假定模型中的散熱片各個(gè)方向?qū)嵯禂?shù)一致，假設(shè)散熱器總體積為V，總表面積為S，依據(jù)變分理可將上述方程導(dǎo)為：

假設(shè)介質(zhì)溫度Tf及對(duì)流換熱系數(shù)a已知，則散熱器表面滿足第三類邊界條件：

待入變分方程后得：

將散熱片離散為N個(gè)單元后便可利用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行求解。

4 市場(chǎng)前景

該裝置在大型餐廳后廚中使用，節(jié)能減排效果最佳。該裝置安裝簡(jiǎn)單便捷，無(wú)需對(duì)原有爐灶結(jié)構(gòu)進(jìn)行改裝，基本留存初始爐灶全部功能，可以達(dá)到節(jié)省燃?xì)狻p少?gòu)U氣、回收利用的效果，具有良好的市場(chǎng)推廣前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 張福學(xué).傳感器應(yīng)用及其電路精選[M].北京：電子工業(yè)出版社，1991.

[2] 高飛燕.基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2005，29（7）：128-129.

[3] 張友德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].3版.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2000.

[4] 阮成功，藍(lán)兆輝.基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)[J].應(yīng)用科技，2004，31（7）：22.