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高效率同軸管道風機 應用於抽油煙機之開發暨風罩流場改善

為了解決Best range hoods的問題，作者劉峻瑋 這樣論述：

市面上所販售的近吸式或倒T型環吸式抽油煙機，皆採用雙吸離心前傾多翼式風機，在本實驗室最近幾年的研究中發現，其實測排風性能遠低於標示值。鑑於同軸管道風機近幾年在通風系統中，有取代離心式風機的趨勢。若應用在抽油煙機，因其進出風口方向相同，風阻較小，流場較為順暢，可大幅提升排煙效率，且較不易堆積油垢。故本研究擬開發出適用於抽油煙機的高效率同軸管道風機以改善其排煙性能。本研究先購入一部市售倒T型環吸式抽油煙機作為參照件，以其圍住內部雙吸離心前傾多翼式風機空間328×330×468 mm(寬深高)為尺寸限制條件，利用專業風機設計軟體，以最大風量22~24 CMM，最大靜壓900~1100 Pa為目標，

設計出IL-Model(1)及IL-Model(2)兩型高效率同軸管道風機，接著利用CFD套裝軟體Fluent分析風機內部流場與性能，結果顯示最高全壓效率分別可達65.37 %及61.31 %。因所開發風機的葉片屬斜流式，具三維幾何結構，本研究採3D列印技術製作，避開複雜且昂貴的傳統加工方式。為了驗證所開發風機性能的提升效果，本研究取出參照件內部之雙吸離心前傾多翼式風機，以通過TAF認證的風洞量測得該風機在「高速」運轉條件下的性能。之後再拆下該多翼式風機的驅動馬達(MotorI)，依次安裝至風機IL-Model(1)及風機IL-Model(2)中，進行風洞性能測試。結果顯示，比起參照件所使用的

多翼式風機，本研究所開發的兩型風機最大風量分別提升了36.45 %與26.29 %，最大靜壓則分別提升了33.04 %與38.30 %。本文再選購一顆動力較高的馬達(MotorII)以取代MotorI，改善IL-Model(2)在高風量軸動力不足的問題。比起參照件所使用的多翼式風機，經測試後最大風量增加百分比從26.29 %再提升至36.51%，最大靜壓增加百分比從38.30 %再提升至50.57 %。改善軸動力後的IL-Model(2)風機，搭配一米長PVC 排煙風管(含彎頭)後。實際風量可達18.57 CMM，最大靜壓可達1028.18 Pa。若PVC風管進口再附上參照件所使用之塑膠濾網，

實際風量亦可達17.69 CMM，最大靜壓可達1020.11 Pa。除了風機以外，本文也針對風罩進行了改良，本文建構了風罩I、風罩II及風罩III共11種組合配對，利用套裝軟體Fluent，在相同的環境條件進行了流場分析。結果顯示風罩II搭配雙環吸板具最佳排煙效果，烹飪者呼吸帶油煙平均濃度可低至2.13 %。與風罩I搭配單環吸板(參照件環吸板結構)的3.27 %濃度相比，改善了34.86 %。本文也透過質點影像測速儀(PIV)設備，觀察同軸管道風機IL-Model(2)，搭配風罩I(單環吸板)及以木板製作的風罩II(雙環吸板)所構成的抽油煙機實際應用時，油煙流動方向及分佈情形。從結果得知，在相

同風機運轉下，風罩II(雙環吸板)可以更有效的排除油煙濃度。

新型排油煙機流場影響特性分析

為了解決Best range hoods的問題，作者連承淵 這樣論述：

烹飪時要維持廚房內的空氣品質須借助排油煙機，但現今各市售排油煙機排煙效果普遍不理想，為所有家庭中的烹飪者健康之計，應對排油煙機是否能完全排除油煙加以深入探討。先前本實驗室已發表了一部利用數值模擬所設計的新型排油煙機論文，本文使用該排油煙機之風罩以CFD數值方法來探討影響油煙排除效率因素，本文依序探討油煙上升初速度、廚房空間和前擋板洩漏改善等三種因素，探討上述三種因素對於溫度、壓力、擴散範圍等之影響，再以本實驗室累積設計同軸管道風機之基礎，重新設計出一部風機，使其性能滿足本研究排油煙機之要求。在長,寬,高為4.2 m×1.8 m×2.4 m的廚房模型中，油煙上升初速度模擬結果顯示，油煙上升初速

度為0.1 m/s、0.5 m/s與1.0 m/s時排除風量需各高於14 CMM、16 CMM與20 CMM；廚房空間模型設定寬4.2 m、高1.8 m，長度分為1.0 m、2.0 m、3.0 m、4.0 m，四種廚房空間模擬結果得知，在12 CMM風量下，長度方向2.0 m排煙效率最佳，當風量提高至14 CMM時，則為3.0 m長度方向。綜合而言，廚房空間大小對油煙排除影響較小，但對溫度影響較明顯；洩漏改善模擬可知，加前檔板時，對阻擋油煙逸散有明顯改善，且高度越高效果越佳，但若油煙無法及時被排除而停留在檔板內時，依然會越過檔板朝向烹飪者臉部方向逸散；但若前檔板高度增加至150 mm時，即可延

緩此現象。排油煙機設置較高檔板且排除風量不足時，油煙將在風罩下方檔板所圍區域逐漸堆積，當油煙堆積厚度超過檔板高度時，即會有較高濃度的油煙逸散。本文以CFD修改本實驗室曾設計過之風機，使其在21 CMM風量與399.6 Pa靜壓下有最高效率為70%。該風機性能曲線與排油煙機連接排煙管系統風阻曲線相交的操作點風量為23 CMM，效率約63 %，其性能滿足能完全排除油煙21 CMM風量的要求。