多功能空氣凈化機設(shè)計及流場仿真分析.pdf

1、隨著室內(nèi)裝潢的盛行和工業(yè)化發(fā)展,室內(nèi)空氣污染越來越嚴重,對室內(nèi)空氣質(zhì)量關(guān)注越來越重視。目前空氣凈化機存在的主要問題有:凈化效果差,凈化模式固定,不能根據(jù)室內(nèi)空氣污染情況切換凈化模式,無需工作的過濾層一直處于工作狀態(tài),增加了風道中通風阻力,導致空氣凈化機運行能耗高和資源浪費。因此,開展多功能室內(nèi)空氣凈化機設(shè)計及仿真分析,實現(xiàn)高效、節(jié)能凈化室內(nèi)空氣,具有重要經(jīng)濟價值和社會價值。
　　 首先,根據(jù)空氣凈化機的使用情況,確定了多功能空氣

2、凈化機的三種凈化功能,包括灰塵凈化、有害氣體凈化和二氧化碳凈化,由這三種凈化功能,組成了七種凈化工作模式。綜合考慮凈化效果、使用方便及經(jīng)濟因素,選擇了三種凈化功能相應凈化方法和凈化材料,并對凈化過程中的空氣阻力進行了理論分析和計算。
　　 然后,對空氣凈化機的機械系統(tǒng)和測控系統(tǒng)進行設(shè)計。機械系統(tǒng)主要包括風道和驅(qū)動裝置。風道設(shè)計中確定了各凈化層的工位,對風道結(jié)構(gòu)參數(shù)和風機風量、風速進行設(shè)計計算。為了實現(xiàn)不同凈化工作模式的切換,設(shè)計

3、了一種分步控制式齒輪齒條機構(gòu)作為驅(qū)動裝置。測控系統(tǒng)包括硬件和軟件。根據(jù)凈化目標,分別選擇了灰塵濃度傳感器、有害氣體濃度傳感器和二氧化碳濃度傳感器,采用凌陽SPCE061A單片機作為控制單元,設(shè)計空氣質(zhì)量采集、處理檢測電路和工作模式的切換控制電路,以及測控系統(tǒng)主程序和主要功能程序。在模擬的室內(nèi)污染環(huán)境中,采用搭建的測控系統(tǒng)和空氣凈化機進行性能試驗,實驗表明單凈化功能下,空氣凈化機可節(jié)約功耗20%-32%:組合凈化功能工作模式下,空氣凈化機

4、可節(jié)約功耗10.6%-18.6%,達到了節(jié)能、高效的設(shè)計要求。
　　 最后,采用多孔介質(zhì)模型模擬空氣凈化機中的HEPA濾紙,通過Fluent軟件仿真分析空氣凈化機內(nèi)部流場,分析了進口速度在1m/s至5m/s變化過程中,高度分別在0.05m、0.10m、0.15m三個截面上壓力場和速度場的變化。結(jié)果表明:風速在1m/s至2m/s時,氣流流動穩(wěn)定;HEPA濾紙在0.10m截面上對氣流的阻力最大;獲得更好的內(nèi)部流場應增大進風口和出風口