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研究生: 張景翔
JING-SIANG JHANG
論文名稱: 雙背吸對排油煙機流場與洩漏 特性的效應
Effect of Dual Back Suction on Flow and Leakage Characteristics of a Range Hood
指導教授: 黃榮芳
Rong-Fang Huang
口試委員: 許清閔
Ching-Min Hsu
林怡均
Yi-Jiun Lin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 253
中文關鍵詞: 排油煙機背吸式
外文關鍵詞: back-suction
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本研究針對雙背吸式(Dual Back Suction, DBS)排油煙機之靜態流場及檯前有假人站立對其性能的影響做實驗分析,探討流場與洩漏的特性。雙背吸式排油煙機擁有數個特徵結構:(1)一狹縫型吸氣槽、(2)十二個橫狀排列的輔助吸氣孔、(3)一狹縫型吹氣槽、(4)兩面側板前方設計一三角形結構、(5)入口邊界層分離控制器。使用雷射輔助煙霧可視化技術,觀察排油煙機在不同火力與吸氣量搭配下流場的特性,推測洩漏原因和尋求最理想的操作參數。由於第(1)項特徵結構所處的位置設計,使絕大部分煙霧立即被排出,少部分因高溫浮力和紊流擾動而未被第(1)項特徵排出的煙霧,再由第(2)項特徵進行排出。由於排油煙機頂部第(3)、(4)、(5)項特徵結構的裝設,形成隔絕渦流,使極少部分未被第(2)項特徵排出的煙霧不易洩漏至外界。在靜態無人時,流場可視化結果顯示,若瓦斯流量Qfuel = 2.0、2.5、3.0、3.4 SLPM (瓦斯爐燃燒加熱率 q ̇fuel = 3.296、4.120、4.945、5.604 kW),當排油煙機之吸氣槽的吸氣速度Vs ≥ 8.5、9.375、10、10.5 m/s (吸氣量Qs ≥ 6.12、6.75、7.20、7.56 CMM),即完全無觀察到煙霧洩漏。若吸氣速度Vs小於以上所提的額定值時,可觀察到煙霧由頂板前方洩漏至外界。SF6追蹤氣體測試結果顯示:若吸氣速度大於等於額定值,在排油煙機開口面所測得的SF6時間平均洩漏濃度Cave ≤ 0.004 ppm,瞬間洩漏濃度Cmax ≤ 0.009 ppm,幾乎達到零洩漏的程度。在靜態假人站立於鍋前以及動態真人炒菜時,流場可視化結果顯示,若瓦斯流量Qfuel = 2.0、2.5、3.0、3.4 SLPM (瓦斯爐燃燒加熱率 q ̇fuel = 3.296、4.120、4.945、5.604 kW),當排油煙機之吸氣槽的吸氣速Vs ≥ 9.75、10.375、11.5、12 m/s (吸氣量Qs ≥ 7.02、7.47、8.28、8.64 CMM),即完全無觀察到煙霧洩漏。若吸氣速度Vs小於以上所提的額定值時,可觀察到煙霧由頂板前方洩漏至外界。SF6追蹤氣體測試結果顯示:若吸氣速度大於等於額定值,在排油煙機開口面所測得的SF6時間平均洩漏濃度Cave ≤ 0.006 ppm,瞬間洩漏濃度Cmax ≤ 0.020 ppm,幾乎達到零洩漏的程度。很明顯地,欲使雙背吸式排油煙機達到近乎零洩漏的程度,靜態假人站立於鍋前以及動態真人炒菜時的吸氣槽速度需要比靜態無人時多1~1.5 m/s。另者,相較於傳統排油煙機,雙背吸式排油煙機可以使用較少的抽風量而得到非常高的排油煙能力,且可達到近乎零洩漏。


The flow patterns and leakage levels of a dual back-suction range hood (DBS range hood) were studied experimentally. The DBS range hood consisted of five featured structures: (1) a suction slot near the pots, (2) twelve suction holes at high level, (3) one slot jets, (4) two small triangular plates on the upper left and right corners of the hood face, (5) inlet boundary-layer separation controllers (BSC). Due to the locations of structures (1) and (2), most of the oil mist was attracted and exhausted outdoors. Due to the arrangement of the structures (3), (4), and (5), outward leakage from structure (2) was isolated. Laser light-sheet assisted smoke flow visualization method was used to examine the flow patterns. Tracer gas (Sulfur Hexafluoride, SF6) detection method was applied to measure the leakage concentration of containments. For the static tests without manikine standing in front of the counter, at the propane fuel flow rate Qfuel = 2.0、2.5、3.0、3.4 SLPM (corresponding to the heating rate q ̇fuel = 3.296、4.120、4.945、5.604 kW, respectively), no oil-mist leakage was observed at the suction velocity Vs ≥ 8.5、9.375、10、10.5 m/s (suction flow rate Qs ≥ 6.12、6.75、7.20、7.56 CMM), respectively. The tracer-gas (SF6) detection experimental results corresponding to the aforementioned flow conditions revealed that the time-averaged and instantaneous leakage concentrations were Cave ≤ 0.004 and Cinst ≤ 0.009 ppm, respectively. For the static tests with a manikine standing in front of the counter and the dynamic tests with a man cooking in front of the counter, the flow visualization results showed that at the propane fuel flow rate Qfuel = 2.0、2.5、3.0、3.4 SLPM (corresponding to the heating rate q ̇fuel = 3.296、4.120、4.945、5.604 kW, respectively), no oil-mist leakage was observed at the suction velocity Vs ≥ 9.75、10.375、11.5、12 m/s (suction flow rate量Qs ≥ 7.02、7.47、8.28、8.64 CMM). Apparently, the DBS range hood presented significantly higher oil smoke removing capability than conventional range hood did. To attain almost zero leakage, the DBS range hood required significantly smaller suction velocity than the conventional range hoods did.

摘要 I ABSTRACT III 致謝 V 目錄 VI 符號索引 IX 表圖索引 X 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 文獻回顧 2 第二章 實驗方法與設備 5 2.1 實驗設備 5 2.1.1 雙背吸式排油煙機 5 2.1.2 離心式鼓風機 6 2.1.3 瓦斯爐 6 2.1.4 電子式流量計 7 2.1.5 浮子式流量計 7 2.2 流場可視化設備 8 2.2.1 煙霧微粒產生器 8 2.2.2 雷射光頁產生器 10 2.2.3 數位攝影機 10 2.3 追蹤氣體濃度實驗設備 10 2.3.1 MIRAN濃度測量儀 10 2.3.2 六氟化硫釋放器 11 2.4 量測儀器 11 2.4.1 文氏管 11 2.4.2 熱線風速計 12 2.4.3 壓力計 12 2.5 實驗方法 12 2.5.1 流場可視化 13 2.5.2 追蹤氣體濃度測試 13 第三章 雷射輔助煙霧流場可視化 15 3.1 無人靜態流場特性 15 3.1.1 垂直截面中央對稱面x = 0 15 3.1.2 垂直截面右側鍋子中央x = 20 cm 17 3.1.3 垂直截面x = 42 cm 19 3.1.4 水平截面右側側板z = 60 cm 22 3.1.5 水平截面z = 16 cm 24 3.2 假人站立於檯前靜態流場特性 24 3.2.1 垂直截面右側鍋子中央x = 20 cm (假人靜態站立D = 15 cm) 25 3.2.2 假人靜態流場與無人靜態流場比較 27 3.3 真人炒菜動態流場特性 29 3.3.1 垂直截面鍋子中央x = 20 cm (真人炒菜站立D = 15 cm) 30 第四章 靜態測試洩漏濃度 33 4.1 無人靜態濃度測試 33 4.1.1 無人靜態濃度測試位置 33 4.1.2 無人靜態濃度測試方法 34 4.1.3 無人靜態濃度測試結果 34 4.2 假人靜態濃度測試 38 4.2.1 假人靜態濃度測試位置 38 4.2.2 假人靜態濃度測試方法 38 4.2.3 假人靜態濃度測試結果 40 4.3 假人鼻部及腹部靜態濃度測試 42 4.3.1 假人鼻部及腹部靜態濃度測試位置 42 4.3.2 假人鼻部及腹部靜態濃度測試方法 43 4.3.3 假人鼻部及腹部靜態濃度測試結果 43 第五章 結論 46 5.1 結論 46 參考文獻 49

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無法下載圖示 全文公開日期 2023/07/30 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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