摘要:目的研究厨房油烟复合式净化设备中过滤吸附段的最优结构，建立一套穗定的油烟质重浓度检浏来统，开发出一种新型高效油烟气净化设备.方法从降低能耗和提高油烟捕集效率的角度出发，进行过滤吸附段的研制，利用SPSS软件按照正交设计布兰试验，进行因子方差分析，利用统计学方法建立数学模型，实现产品的结构优化浏试.结果在结构参数设计中，正交设计的应用可以定量地分析结构参数的大小对净化效率、阻力的影响，以及这种影响随因子水平的变化，从而得出设计合理、性能可靠的改造产品，其最优结构为:过滤材料选用YGL-2过滤毡，过滤器档风板宽度为20 mm，气道深度为200 mm.结论未用复合方法获得各种独特的处理效果是油烟污染治理技米的一个主要发展方向，厨房油烟复合式净化设备将两种或多种除油机理综合运用，达到提高油烟气净化效率、减少阻力、降低能耗的作用，具有明显的社会效益和环境效益.
关键词:净化效率;厨房油烟;过滤吸附;正交设计;方差分析;复合式净化设备
中图分类号:TU834.6 + 3 4 文献标识码:A
饮食业油烟含有许多有毒有害成分，主要有烷烃、烯烃、醛、酮、脂肪酸等化合物，其中许多为致癌物质〔‘一“〕.目前油烟的净化技术主要有惯性分离、静电沉降、织物过滤、液体洗涤等，这些方法均存在能耗高、设备复杂特别是造成二次污染的缺陷〔33.公共厨房油烟气净化设备性能的好坏直接关系到排油烟的效果和整个系统的初投资、运行费用与能耗.笔者在分析已有净化方法的基础之上，利用控制油烟气的特点，提出一种新型高效的油烟净化技术，并研制开发出公共厨房油烟的复合式净化设备.
1 实验方法
1.1 实验装置
实验台采用三眼灶台，长、宽、高14 00m mX800 mm X 810 mm.实验台平面布置主要包括灶台、排气罩、复合过滤净化段、排风机和风管等(见图1).
2 厨房油烟复合式过滤设备中过滤吸附段的研制
采用特殊的滤料布置形式— 折叠型气流布置方式，滤料的布置方式采用竖向布置见图2(a)，并在设备底部设置收集槽见图2(b)，为便于产品的维护和更换，采用旁插式的结构形式见图2(c)，设备总体由框架式结构加过滤元件构成.过滤元件制成抽屉形式，滤料布置形式可随意改变，设备由镀锌钢板制成，因而质量较轻，便于各种形式的安装.设备工作心脏的过滤元件中的滤料采用通过试验研究所建立的新型布置方式充填，设备底部设置收集槽，将现场的维护工作降低到最少，便于滤料的更换.
3 过滤材料的选择
本实验根据文献【6]介绍的市售过滤材料，初步选择了10种天然及合成高分子材料:木棉MMX #、聚苯乙烯PSZ # ,聚乙烯PEX #、聚丙烯PPWF #、改性聚丙烯GXPP#,YGL一1过滤毡、YGL - 2过滤毡、SFl#无纺布试制品、SF2#无纺布试制品，鸡绒毛.进行小试实验，在高浓度油烟雾作用下，实验采用单张、垂直气流的布置形式，过滤风速为0.8 m/s，过滤时间为5 min.通过测试滤料吸附油雾后增加的质量与油雾发生器中油蒸发量的比值粗略地确定滤料净化效率，通过测试材料的穿透时间、气流通过过滤器前后的滤层压降来表示过滤设备的消耗.从消除油雾的结果来看，YGL一2过滤毡、改性聚丙烯GXPP # ,聚丙烯PPWF#过滤材料.在一定的时间内仍有效果，因此确定为进一步试验的研究对象.
4 厨房油烟复合式过滤设备中过滤吸附段的正交试验设计
正交试验设计方法是解决多因子对比试验问题的重要数学方法，主要使用正交表进行整体设计、综合比较、统计分析.本实验最终目的是从理论提出的过滤器规格中，通过对实验测试结果的分析，根据试验需要考查的结果得出最优结构尺寸.就过滤器结构本身而言，影响空气过滤器效率和阻力的最直接因子是过滤材料、过滤面积和过滤风速，当实验所用过滤风速、风量已定时，可确定实验因子为过滤材料、挡板宽度、气道深度.该过 滤 器 为新型的高效厨房用复合油烟过滤器中的过滤段，影响过滤段结构的关键是其结构参数，额定风量为36 00m 3/b .试验设计考虑影响因子:挡板宽度、气道深度，由理论上分析可知:系统风量不变时，在保证一定过滤效率的前提下，过滤面积越大滤速越小，滤料阻力越小.就过滤器而言，在既定容积的框架内，减少挡板宽度可以增加滤料面积，降低滤料阻力.但由于气流通道变窄，结构阻力将会增加，如果挡扳宽度较大时，挡板宽度减少后总阻力还是下降的，挡扳宽度较少时，总阻力反而增加，因为降低的滤料阻力抵消不了增加的结构阻力.本实验选取挡扳宽度的最小值为15 mm、最大值为25 mm.同时气道深度太长，在气流作用下，相邻滤料两壁几近贴附，原想靠增加气道深度来增加过滤面积，结果适得其反.鉴于以上原因，提出以下3种气道深度规格:150 mm,200 mm,250 mm.为了消除系统误差和人为因子的干扰，在确定各因子的水平号时，采用随机抽样法确定出各因子的水平号.将上述影响因子和水平总结如表1
5 SPSS统计软件正交设计过程
5.1 SPSS统计软件安排实验设计及结果
本实验采用SPSS进行正交试验设计数据处理根据SPSS数据编程产生9个组合(9次实验)，采取随机抽签的方法确定因子的排序，并根据排序进行表头设计和安排实施实验.实验方式及结果见表2，该试验是一个三因子三水平试验.此方案在保证各因子与各水平间均匀搭配的基础上仅制造和试验9次就能达到试验目的.
5.2 SPSS软件正交试验结果及单变最方差分析
将理化指标测定结果输入SPSS系统进行分析、对输出的结果进行评价，SPSS软件通过单变量方差分析可以处理各种不同设计，包括随机区组设计、析因设计.在输出结果中每一个响应包括方差分析(见表3)、估计边缘均数(见表4).(效率输出表略)
5.3 结果分析
(1) 由表中的方差分析结果可知:
① 阻力影响次序:其中材料的显著值为0.038,深度的显著值为0.007、宽度的显著值为0.010，三个因子显著值均小于0.05，都有显著意义，影响次序为材料>深度>宽度.
②净化效率影响次序:其中深度的显著值为0.029、材料的显著值为0.030、宽度的显著值为0.037，三个因子显著值均小于0.05，都有显著意义，影响次序为深度>材料>宽度
(2) 估计边缘均数表给出了每个因子三个水平的均值，标准误差和95%的置信区间.由单因子统计量表分析可知，油烟过滤器阻力最小时，材料应选水平1，即YGL一2，宽度选水平1，即20mm，深度选水平1，即200 mm.
(3) 根据实验结果通过进一步的评价标准进行寻优验证，评价标准为在相同的过滤效率前提下，油烟过滤器阻力最小，综合指标最佳.本设备中过滤吸附段最佳结构组合为过滤材料选用YGL一2过滤毡，过滤器的挡风板宽度为20 mm,气道深度为200 mm.
6 结 论
(1) 在复合式厨房油烟过滤设备中过滤段结构参数设计中，正交设计的应用可以定量地分析结构参数的大小对净化效率、阻力的影响，以及这种影响随因子水平的变化.从而得出设计合理、性能可靠的改造产品.使用计算机统计分析软件处理实验数据，不仅运算速度快、结果准确，而且通过原始数据可获得数据的图像，揭示其内在含义.
(2) 为更有效地优化高效厨房用复合油烟过滤器的产品性能，过滤吸附段最佳结构组合为:过滤材料选用YGL一2过滤毡一种新型高吸油材料，由吸油性的聚合高分子材料纤维制成，其孔隙率高，可连续有效地去除亚微米级的油烟雾颗粒，制造成本很低.过滤器的挡风板宽度为20 mm、气道深度为200 mm时，系统的运行工况为最佳.
(3) 采用复合方法获得各种独特的处理效果是油烟污染治理技术的一个主要发展方向，本设备将两种或多种除油机理综合运用，达到提高油烟气净化效率、减少阻力、降低能耗的作用，具有明显的社会效益和环境效益.
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