江 飛 卿 剛 熊若蘭 向 波 張 晶 宋 彥

(武漢商學(xué)院機電工程學(xué)院，湖北 武漢 430056)

1 產(chǎn)品背景

國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，當前城鎮(zhèn)與農(nóng)村家庭每百戶吸油煙機產(chǎn)品擁有量分別為69.2臺和15.3臺，每臺抽油煙機都會伴隨著廢油的產(chǎn)生，現(xiàn)在一般家庭都直接將廢油收集起來后扔掉，其中的步驟繁雜，不易操作，且經(jīng)常拆洗會損害抽油煙機。廢油中含有大量可回收再利用的有機物，所以具有污染和回收利用雙重性。燃料化是解決廢食用油危害和實現(xiàn)資源化利用的有效途徑。因此，本團隊設(shè)計出一種廢油循環(huán)燃燒裝置用以處理廢油，達到節(jié)省天然氣的目的。

2 節(jié)能裝置簡介

雖然家庭抽油煙機里的廢油收集一次僅有幾十毫升，但是如果一個城市的家庭同時收集廢油的話，其量還是十分可觀的。由此可以推想，家庭抽油煙機的廢油有潛在的回收價值(圖1)。

2.1 集油槽

在抽油煙機尾部兩端接上集油槽，集油槽采用平緩的弧形結(jié)構(gòu)，讓廢油可以自動流入軟管的同時增強裝置的美觀性。

2.2 軟管

采用不與油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、且耐高溫的材質(zhì)，管壁光滑，讓油在重力勢能的作用下順滑流下。

2.3 收集盒

主要起一個盛放廢油的作用，在需要輸出廢油的時候可以及時提供。

圖1 裝置總覽圖

2.4 控制閥

采用低經(jīng)濟方式：按壓調(diào)節(jié)，低、中、高3檔，杠桿原理控制輸出量，輸出口的截面位置放置適合管口的鐵片，連接到手動控制輸出量的開關(guān)，開關(guān)下按，鐵片上移，輸出量按檔位增大；再按壓，開關(guān)按檔位回至原始，鐵片下移，直到鐵片可以將管口全部擋住，無輸出量。

2.5 廢油走道

橫截面采用如圖2的阿基米德螺線，走油最大橫面積為245mm2，走油最大體積為80mL，走道采用耐高溫且導(dǎo)熱性能良好的材料，既可以保證在天然氣的高溫灼燒下不損壞，又可以使廢油達到燃點。同時，此種環(huán)形走道易于使廢油的燃燒及其熱量分布均勻，又可以使油不易濺到天然氣燃燒的明火中(一旦明火被加大火勢，抽油煙機很可能起火)，大大減少事故的發(fā)生。

圖2 廢油走道截面圖

圖3 廢油走道與支架

2.6 支架

起支撐作用，與灶臺外側(cè)凹槽契合，支撐廢油走道(圖3)。

3 裝置結(jié)構(gòu)圖

本裝置接入抽油煙機廢油集油槽，讓廢油在重力作用下經(jīng)由軟管(材料與油不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、耐高溫，且管壁光滑)進入收集盒，在流動的過程中，通過軟管上的控制閥以控制輸油量，輸出的廢油進入管狀環(huán)形廢油走道(圖4)。該走道不封閉但防外濺。廢油的沸點比燃點低，所以不封閉且防外濺的走道是為了避免在還沒到達燃點的時候，廢油因沸騰而造成的隱藏危險以及難以清洗。廢油走道下側(cè)為支撐廢油裝置的支架(材料與廢油走道相同，與灶臺外側(cè)凹槽契合)。這樣在天然氣燃燒產(chǎn)生的極大溫度(2300℃+)下，廢油(燃點340℃左右)再進行燃燒，產(chǎn)生的熱能能夠等同于燃燒一部分的天然氣，這樣就可以將天然氣的閥門適當關(guān)小一點，在天然氣和廢油的共同作用下完成燃燒供做菜使用，實現(xiàn)廢油再利用。

圖4 廢油走道左右剖視圖

4 產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

3口之家(1個月)，天然氣使用量一頓飯約用1/6m3天然氣，1d 3頓。廢油產(chǎn)生0.72kg 900mL據(jù)測量，抽油煙機在10d左右可產(chǎn)生廢油300mL，廢油的密度為0.8g/mL左右。廢油燃燒消耗的能量426.68kJ。Q= c(廢油)mΔt=1.8kJ/(kg·℃)·0.72kg·(340-10℃)=246.24kJ。

廢油燃燒產(chǎn)生的能量35000kJ，廢油的燃點為200℃，天然氣加熱時燃燒溫度可達2300℃，用氧氣做助燃劑，溫度更高，可達3400℃，遠遠超過廢油的燃點。廢油1加侖燃燒放出熱量140000BTUs，約3785.41mL廢油燃燒產(chǎn)生147000kJ熱量，則10mL產(chǎn)生388kJ熱量，節(jié)省的能量為34573.32kJ，節(jié)省天然氣的量34573.32kJ，經(jīng)濟收益3.006元。目前大部分城市天然氣價格在3元/ m3左右。

5 結(jié)語

根據(jù)本結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)構(gòu)造的簡化和小型化，并且實現(xiàn)操作性和維護性的提高，進而實現(xiàn)運轉(zhuǎn)成本的降低。