廚房食物垃圾處理器的研制.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展及人民生活水平的提高，城市生活垃圾的排放量日益增加，大量的生活垃圾被堆放，占用大量土地的同時還污染地下水資源，給人們的生活環(huán)境及身體健康帶來嚴重的影響。隨著生活結(jié)構(gòu)的改變，煤渣所占的比例逐漸減少，食物垃圾成為生活垃圾的一個主要組成部分。食物垃圾的發(fā)熱值低、易腐爛、易滋生細菌，但另一方面它含有豐富的營養(yǎng)元素，來源固定，可實施資源化，這些特征越來越引起人們的注意。 由于我國垃圾尚未實行規(guī)范分類管理，所以廚房食物垃圾混合

2、在城市生活垃圾中做一般常規(guī)處理。首先為填埋處理，此特點是操作簡單，可處理多種類型的垃圾，但投資大，占地多，濾液滲漏，污染地下水，垃圾處理沒有資源化；焚燒處理是在高溫下燃燒垃圾，能迅速實現(xiàn)垃圾的“減量化”，同時焚燒產(chǎn)生的余熱還可以發(fā)電和供熱，由于我國的生活垃圾中含有大量的食物垃圾，垃圾的含水率高，降低了垃圾的熱值，增加了垃圾的焚燒難度和成本。堆肥為處理食物垃圾的一個較好方法，但垃圾中的重金屬易滲入有機肥中，用這種肥種出的食品危害人體健康；

3、還有常用的方法為作飼料喂牲畜，但由于不具備合格的衛(wèi)生條件，使牲畜受到傷害，從而危害人類。故找尋合適的處理食物垃圾方式是一項緊迫的任務(wù) 目前在美國處理食物垃圾主要使用廚房食物垃圾處理器，一種可以安裝在水槽下面的小型機器。廚房中產(chǎn)生的食物垃圾可以被其快速粉碎為小顆粒，隨流水一起進入排水管道。這種機器源于美國，為全面考察食物垃圾處理器可能造成的影響，紐約市政府曾聯(lián)合多方面力量，進行了一項為期三年的聯(lián)合調(diào)查，結(jié)果表明應用食物垃圾處理器可

4、以為國家節(jié)約成本。目前，這一機器在美國家庭普及率為95％以上，并波及世界其他國家都相繼研究和應用食物垃圾處理器，其中日本普及率達到35％以上。但在我國，此方面的研究仍為空白，國內(nèi)的食物垃圾處理器都是直接照搬國外產(chǎn)品，它不適合中國的住房特點和飲食結(jié)構(gòu)。所以研制一款適合我國國情的食物垃圾處理器十分必要。 本論文依據(jù)我國實際情況，研制適合本國的廚房食物垃圾預處理裝置-廚房食物垃圾處理器，使居民在家中可以直接對廚房垃圾進行初步處理。

5、 設(shè)計中首先對在我國使用廚房食物垃圾處理器的可行性進行了分析，提出能否堵塞下水道的問題。通過有關(guān)部門所做的實驗顯示，被粉碎的顆粒密度小于水的密度，顆粒不會沉淀，由于污水流動的最小速度為0.6m/s，顆粒可以隨流水進入污水處理廠，國外的實踐經(jīng)驗也證明應用垃圾處理器不會堵塞下水管道。但由于具體的國情不同，在我國它能否被人們所接受，大量使用后的狀況如何等問題還需要進一步去驗證。 設(shè)計時，首先對其原理進行闡述，在刀盤高速旋轉(zhuǎn)時，被處

6、理物不會與刀盤同步旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生一個速度差，加上離心力對被處理物的作用，使被處理物與刀盤的運動又不同向，這樣，依靠內(nèi)齒環(huán)和端齒環(huán)及高速旋轉(zhuǎn)的刀共同對被處理物的破碎，撕拉等作用，使食物垃圾迅速變?yōu)?-5mm顆粒。垃圾處理器由投入口、粉碎室、驅(qū)動電機和排污口四部分組，驅(qū)動電機為處理器提供動力來源，粉碎室內(nèi)裝有多重多向粉碎功能的粉碎刀盤，是食物垃圾進行粉碎的場所，驅(qū)動電機和粉碎刀盤為垃圾處理器的關(guān)鍵部分，直接影響垃圾處理器的使用效果，所以本論

7、文著重對粉碎刀盤和驅(qū)動電機進行論述。 對于粉碎刀盤和刀片，先對工作載荷進行力學分析。利用流體力學的知識計算流體阻力，通過實驗獲取垃圾破碎時的阻力，進而選擇材料及對刀盤、刀片進行強度校核。設(shè)計中選用的材料為1Cr13，比國外同類產(chǎn)品所用材料9Cr18在滿足使用要求的條件下經(jīng)濟、易加工，符合我國的實際情況。根據(jù)我國食物垃圾種類多，硬度、粘性差別大的特點，我們設(shè)計的組合刀盤式粉碎刀共由幾個部分組成：固定刀、擺動刀、刀片和旋轉(zhuǎn)刀盤，在它

8、們共同作用下，食物垃圾被迅速粉碎。 設(shè)計中驅(qū)動電機的運行特征為時間短，啟動頻繁，斷續(xù)工作，其性能直接影響著廚房食物垃圾處理器質(zhì)量的好壞，所以選擇一款合適的電機尤為必要。本設(shè)計選取電機類型為立式封閉永磁直流電動機，電機型號為：ZYT104/12，技術(shù)數(shù)據(jù)為：轉(zhuǎn)速為3000r/min功率為390W，電壓為220V，重量為3Kg。此為國產(chǎn)電機，價格較低，適合我國國情。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、出力大、效率高。 設(shè)計中還首次增

9、加一套控制電路系統(tǒng)。其目的是為了克服同類產(chǎn)品的不足，提高機器的安全性、方便性。該電路要實現(xiàn)的功能是按動啟動按鈕，使廚房垃圾處理器開始運轉(zhuǎn)，進行垃圾的粉碎工作，工作1-3分鐘后能夠自動的切斷電源使機器停止工作。工作模式中依據(jù)控制機器運轉(zhuǎn)時間的不同可分為1、2、3這三個檔位，用戶在使用時根據(jù)不同的垃圾量和垃圾成分來選擇擋位。該控制電路的實現(xiàn)主要采用CH7555構(gòu)成單穩(wěn)定時電路。其中主要元件型號：繼電器J選用JQX-13型中的12V、500Ω

10、小型中功率繼電器；變壓器選用220V、50Hz，輸出交流12V；整流橋選用的型號為PB206M。 設(shè)計的圖紙是在CAXA電子圖板XP軟件下完成的，全部圖紙共29張見附錄。 依據(jù)圖紙進行加工，并對機器進行裝配。 最后，進行了簡單的驗證實驗，其目的是要檢驗所設(shè)計的機器能否使食物垃圾迅速變?yōu)?mm～5mm顆粒，并分別測量食物垃圾處理器的耗水量和耗電量，結(jié)果為滿足設(shè)計要求，使用時，全年耗水量為1.92噸，耗電量為1.62

11、度，每個家庭每月為之付出約0.65元，全年的支出費用為7.76元，完全可以被家庭接受。 此次設(shè)計的食物垃圾處理器，更加適合我國的食物結(jié)構(gòu)和住宅特點。增加的一套控制電路為同類產(chǎn)品的先例，可更好的滿足用戶的使用。避免了目前同類產(chǎn)品完全采用交流電機、國外進口電機、選用昂貴材料的做法，使機器的制造和使用成本降低。 食物垃圾處理器為新事物，它進入千家萬戶還需政府的大力支持，但隨著居民環(huán)保意識的增強，參與性的提高，其利用前景仍很廣闊