基于STC的新型爐灶節(jié)能凈化裝置

閆曉燊

摘 要：針對傳統(tǒng)餐廳后廚爐灶使用過程中出現的燃氣利用率低、廢氣排放量大的問題。團隊研發(fā)了基于STC的新型爐灶節(jié)能凈化裝置。通過火焰自動調節(jié)、燃氣泄漏自鎖報警和高溫廢氣再處理三大系統(tǒng)達到節(jié)省燃汽、減少廢氣、回收利用的綠色使用效果。

關鍵詞：新型 智能 節(jié)能 減排 安全

中圖分類號：TS914.232 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0110-02

1 研究背景

2001年國家頒布的《飲食業(yè)油煙排放標準》中，對于餐飲行業(yè)的油煙排放標準做出了詳細的規(guī)定。減少飲食行業(yè)油煙排放，提高燃氣利用效率勢在必行。

2 裝置介紹

2.1 火焰自動調節(jié)系統(tǒng)

火焰自動調節(jié)系統(tǒng)將STC、測距傳感器、繼電器設置為控制系統(tǒng)，從而使處于燃氣供應管道上的電磁閥可以依據炊具與灶臺間距的大小智能調節(jié)口徑粗細，不必手動調節(jié)。當炊具從灶臺上拿開時，傳感器測量到對應信號，STC依據程序輸出指令，繼電器控制電磁閥動作，對管道口徑進行調整，使火焰減小，達到降低燃氣消耗的目的。

2.2 燃氣泄漏自鎖報警系統(tǒng)

“燃氣泄漏自鎖報警”系統(tǒng)中的可燃氣體檢測傳感器可檢測環(huán)境中燃氣濃度是否超出安全值，一旦超過安全值，傳感器會向單片機控制器發(fā)送信號，控制器響應該信號，電磁閥發(fā)生動作，及時切斷燃氣管道，同時發(fā)出報警信號。當危險解除，系統(tǒng)自動打開電磁閥，恢復正常燃氣供應，并解除報警。

2.3 高溫廢氣再處理系統(tǒng)

烹飪過程中產生的高溫廢氣通過管路進入集熱器，并于集熱器中進行熱量回收。冷卻后的廢氣由管道進入噴淋凈化箱，通過噴淋水霧進行凈化。

3 理論設計計算

3.1 名詞解釋

（1）空燒：無功燃燒，當鍋不在灶上時耗費燃料燃燒的過程。（2）有功燃燒：鍋放置在灶臺上時進行的燃燒。

3.2 燃氣節(jié)能計算

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，燃燒過程可分為3段：有功燃燒過程的大流量燃燒，從大流量燃燒到空燒小流量燃燒的轉變時間段與空燒小流量燃燒；3個過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：

查閱相關數據，可以得知本套裝置節(jié)能系數在30%～50%之間。

3.3 廢氣熱量回收計算

爐灶可以看成一個底部有恒定熱源的封閉圓柱體。以爐灶中心為原點建立柱坐標系。

依據假設模型列出熱傳導方程為：

此處為軸對稱情況，則有，那么熱傳導方程可化為：

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

有限元分析法建模，建立直角坐標系，取一長為l的立方體作為基元，利用熱力學定律進行分析：

其中，k為導熱系數，ρQ為廢氣傳入的熱量，CT為物質比熱容。

此處假定模型中的散熱片各個方向導熱系數一致，假設散熱器總體積為V，總表面積為S，依據變分理可將上述方程導為：

假設介質溫度Tf及對流換熱系數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個單元后便可利用相關數據進行求解。

4 市場前景

該裝置在大型餐廳后廚中使用，節(jié)能減排效果最佳。該裝置安裝簡單便捷，無需對原有爐灶結構進行改裝，基本留存初始爐灶全部功能，可以達到節(jié)省燃氣、減少廢氣、回收利用的效果，具有良好的市場推廣前景。

參考文獻

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