阅读说明：本技术 一种基于piv技术的油烟机逃逸量的测试装置及方法 (Device and method for testing escape amount of range hood based on PIV technology ) 是由 刘俊杰 刘智琳 于 2020-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试装置,包括油烟机安装装置、一套2D-3C PIV粒子图像测速系统、干扰装置；所述2D-3C PIV粒子图像测速系统包括一套大功率激光器系统、两台高信噪比的CCD相机及计算机采集系统；所述油烟机安装装置主要由多组导轨组成,采用不锈钢板材进行围挡并喷涂为黑色,以避免PIV拍摄过程中发生反射影响结果,所述油烟机安装装置还包括挂钩及实验用灶台；所述干扰装置,包括滑轨、滑轨平台和假人装置、电机、计算机控制系统。本发明提出了一种可以定量描述了油烟机侧面逃逸的方法,有效解决了难以评估油烟机排出效果的问题。(The invention discloses a device for testing the escape amount of a range hood based on a PIV technology, which comprises a range hood installation device, a set of 2D-3C PIV particle image speed measurement system and an interference device, wherein the range hood installation device is provided with a plurality of 2D-3C PIV particle image speed measurement devices; the 2D-3C PIV particle image speed measurement system comprises a set of high-power laser system, two CCD cameras with high signal-to-noise ratio and a computer acquisition system; the range hood mounting device mainly comprises a plurality of groups of guide rails, is surrounded by stainless steel plates and is sprayed in black to avoid reflection influence in the PIV shooting process, and further comprises a hook and an experimental cooking bench; the interference device comprises a slide rail, a slide rail platform, a dummy device, a motor and a computer control system. The invention provides a method capable of quantitatively describing escape of the side face of a range hood, and effectively solves the problem that the exhaust effect of the range hood is difficult to evaluate.)

一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种油烟机的逃逸量的测试方法，特别涉及一种基于PIV技术的油烟机的逃逸量的测试装置及方法。

背景技术

众所周知，烹饪活动会产生大量污染物，烹饪活动已经是室内污染物物最重要的来源。烹饪产生的污染物包括CO、甲醛、VOCs、SVOCs、PM10、PM2.5、UFPs等，人体长期暴露在厨房环境中，有很大可能会诱发呼吸道症状和肺癌等多种疾病。因烹饪污染物排放对室内空气品质和人体健康的多重暴露影响，一直是人们关注的焦点，而油烟机是一种比较有效的油烟排除装置。

实际上，油烟机已经被广泛用于家用厨房内，但是出厂的油烟机并不能让消费者很好的获得其对烹饪污染物去除效果的信息，中国标准GB/T 17713-2011对油烟机的气味降低度及其测试方法做出了规定，但是一方面实际烹饪活动的污染物散发可以近似为面源，与该方法的发生方式有较大区别，另一方面该方法是基于全面通风的理论，因此这种测试方式的结果使得气味降低度只与油烟机的风量呈正相关的关系，而一味增大风量不仅耗能严重，并且对于污染物的排除不会有更高提升，因此如何采用一种更科学有效的办法，可以对油烟机的排除效果进行定量评价是目前需要解决的问题。

本发明克服现有技术的不足，提出了一种基于PIV技术的、可以定量计算得到不同油烟机逃逸量的测试装置及方法，该方法可以用于评价油烟机对于污染物的排出效果。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种基于PIV技术的、可以定量计算油烟机逃逸量的测试装置及方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试装置，包括油烟机安装装置及一套2D-3C PIV粒子图像测速系统、干扰装置；所述2D-3C PIV 粒子图像测速系统包括一套大功率激光器系统、两台高信噪比的CCD相机及计算机采集系统；所述油烟机安装装置由导轨组成，还包括挂钩及实验用灶台，所述挂钩安装于导轨中，可以左右移动，所述挂钩所在导轨可以上下移动，适用于不同形式、不同型号油烟机的安装并可根据需要调节安装高度；所述灶台设置为单眼电加热、单眼燃气加热，固定放置高度800mm；所述干扰装置包括滑轨、滑轨平台和假人装置、电机、计算机控制系统，所述假人装置安装在所述滑轨平台上，所述计算机控制系统将运动参数，包括速度、加速度、起止时间，传输至电机，所述滑轨平台由电机驱动。

一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试方法，包括如下步骤：

(1)将所述一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试装置安装在适宜的实验厨房内，所述油烟机安装装置、干扰装置安装在实验厨房内，围护结构采用透明的亚克力有机玻璃，所述2D-3C PIV粒子图像测速系统安装在实验厨房外部，所述激光器系统及CCD相机采用导轨相连，根据测试区域调整固定相对位置；

(2)将示踪粒子始终充满至实验厨房内，示踪粒子可选择二异辛基癸二酸酯(DEHS)或其他符合PIV测试要求的示踪粒子；在所述灶台处放置不锈钢锅，锅体整体喷黑，同一组实验不要更换锅具；根据需要采用不同温度的热源在锅具内进行发生，例如260℃玉米油、100℃水等，安装温度控制器控制发生温度；

(3)调试所述干扰装置及2D-3C PIV粒子图像测速系统，设定激光器系统21及CCD相机拍摄的频率及拍摄时长，完成准备工作；

(4)观察实验厨房内的示踪粒子分布状况，打开所述灶台的电加热或燃气加热开关，进行热源发生，同时打开待测试的油烟机；设定干扰装置的速度、加速度、起止时间等，分别考虑开启及关闭干扰装置的情况，利用激光器系统及CCD相机分别从油烟机的正面和一侧面进行拍摄；

(5)通过CCD相机得到的图像数据传输至计算机采集系统，并由电脑程序对油烟机的正面和一侧面的流场进行计算，每时刻得到的图像自动划分若干面积相等的网格，计算油烟机的逃逸流量时，关注垂直于测试截面、方向向外(规定为正，选择>0.1m/s)的速度，累计求和即可得到拍摄时刻截面的逃逸速度(m/s)，将逃逸速度与网格面积求积即可得到该时刻的逃逸流量(m³/s)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提出了一种可以定量描述了油烟机侧面逃逸的方法，有效解决了难以评估油烟机排出效果的问题。

2.本发明可以有效观测油烟机侧面的三维流动状态。

3.本发明增设干扰装置，做到每次实验的干扰情况保持一致，可以定量分析其对油烟机侧面逃逸的影响。

4.本发明提出的方法操作性强、可靠性高，结果可以为下一步如何提升油烟机的捕集效率提供参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的1种实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的较佳实施例的布置情况图-俯视图；

图2是本发明的较佳实施例的油烟机安装装置示意图；

图3是本发明的较佳实施例的干扰装置示意图；

图4是本发明的较佳实施例的逃逸量计算的网格划分情况。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，结合所述一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试装置及测试方法，对本发明进行详细描述。

如附图1所示的本发明的一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试装置布置示意图，包括油烟机安装装置1、一套2D-3C PIV粒子图像测速系统2、干扰装置3；所述2D-3C PIV粒子图像测速系统2包括一套大功率激光器系统21、两台高信噪比的CCD相机22及计算机采集系统23；如附图2所示的所述油烟机安装装置的示意图，主要由多组导轨组成，采用不锈钢板材进行围挡并喷涂为黑色，以避免PIV拍摄过程中发生反射影响结果，所述油烟机安装装置还包括挂钩11及实验用灶台12，所述挂钩11安装于导轨13中，可以左右移动，所述挂钩所在导轨13可以上下移动，适用于不同形式、不同型号油烟机的安装并可根据需要调节安装高度，所述挂钩11及挂钩所在导轨13可通过如附图2所示方式连接并固定；所述灶台 12设置为单眼电加热、单眼燃气加热，固定放置高度800mm；如附图3所示的所述干扰装置，包括滑轨31、滑轨平台32和假人装置33、电机34、计算机控制系统23，所述假人装置33 安装在所述滑轨平台32上，所述计算机控制系统23将运动参数，包括速度、加速度、起止时间，传输至电机34，所述滑轨平台32由电机34驱动，带动假人装置33的运动。

本发明所述一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试方法的具体实施方式，包括如下步骤：

(1)将所述一种基于PIV技术的油烟机逃逸量的测试装置安装在适宜的实验厨房内，所述油烟机安装装置1、干扰装置3安装在实验厨房内，围护结构采用透明的亚克力有机玻璃，所述2D-3C PIV粒子图像测速系统2安装在实验厨房外部，所述激光器系统21及CCD相机 22采用导轨相连，根据测试区域调整固定相对位置；

(2)将示踪粒子始终充满至实验厨房内，示踪粒子可选择二异辛基癸二酸酯(DEHS)或其他符合PIV测试要求的示踪粒子；在所述灶台12处放置直径230mm深120mm的不锈钢锅 121，锅体整体喷黑，根据需要采用不同温度的热源进行发生，例如260℃玉米油、100℃水等，安装温度控制器控制发生温度；

(3)调试所述干扰装置3及2D-3C PIV粒子图像测速系统1，设定激光器系统21及CCD 相机22拍摄的频率及拍摄时长，完成准备工作；

(4)观察实验厨房内的示踪粒子分布状况，打开所述灶台12的电加热或燃气加热开关，进行热源发生，同时打开待测试的油烟机4；设定干扰装置3的速度、加速度、起止时间，分别考虑开启及关闭干扰装置的情况，利用激光器系统21及CCD相机22分别从油烟机的正面和一侧面进行拍摄；

(5)通过CCD相机22得到的图像数据传输至计算机采集系统23，并由电脑程序对油烟机的正面和一侧面的流场进行计算，每时刻得到的图像自动划分若干面积相等的网格，如附图4所示的本发明一次实验的拍摄面积及网格划分情况，拍摄面积的具体尺寸为788.9387mm ×645.4953mm，平均划分为111×91个网格，则每个网格的面积约等于50mm²。计算油烟机的逃逸流量时，关注垂直于测试截面、方向向外(规定为正，选择>0.1m/s)的速度，累计求和即可得到拍摄时刻截面的逃逸速度(m/s)，将逃逸速度与网格面积求积即可得到该时刻的逃逸流量(m³/s)。

依照上面内容结合附图对本发明进行的描述，本发明可达到预期的目的，同时本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。