多功能空气净化机设计及流场仿真分析

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1、江苏大学硕士学位论文摘要随着室内装潢的盛行和工业化发展。室内空气污染越来越严重，对室内空气质量关注越来越重视。目前空气净化机存在的主要问题有：净化效果差，净化模式固定，不能根据室内空气污染情况切换净化模式，无需工作的过滤层一直处于工作状态，增加了风道中通风阻力，导致空气净化机运行能耗高和资源浪费。因此，开展多功能室内空气净化机设计及仿真分析，实现高效、节能净化室内空气，具有重要经济价值和社会价值。首先，根据空气净化机的使用情况，确定了多功能空气净化机的三种净化功能，包括灰尘净化、有害气体净化和二氧化碳净化，由这三种净化功能，组成了七种净化工作模式。综合考虑净化效果、使用方便及经

2、济因素，选择了三种净化功能相应净化方法和净化材料，并对净化过程中的空气阻力进行了理论分析和计算。然后，对空气净化机的机械系统和测控系统进行设计。机械系统主要包括风道和驱动装置。风道设计中确定了各净化层的工位，对风道结构参数和风机风量、风速进行设计计算。为了实现不同净化工作模式的切换，设计了一种分步控制式齿轮齿条机构作为驱动装置。测控系统包括硬件和软件。根据净化目标，分别选择了灰尘浓度传感器、有害气体浓度传感器和二氧化碳浓度传感器，采用凌阳SPCE061A单片机作为控制单元，设计空气质量采集、处理检测电路和工作模式的切换控制电路，以及测控系统主程序和主要功能程序。在模拟的室内污染

3、环境中，采用搭建的测控系统和空气净化机进行性能试验，实验表明单净化功能下，空气净化机可节约功耗20％．32％：组合净化功能工作模式下，空气净化机可节约功耗10．6％．18．6％，达到了节能、高效的设计要求。最后，采用多孔介质模型模拟空气净化机中的HEPA滤纸，通过Fluent软件仿真分析空气净化机内部流场，分析了进口速度在lm／s至5m／s变化过程中，高度分别在0．05m、0．10m、0．15m三个截面上压力场和速度场的变化。结果表明：风速在lm／s至2m／s时，气流流动稳定；HEPA滤纸在0．10m截面上对气流的阻多功能空气净化机设计及Fluent仿真分析力最大；获得更好的内

4、部流场应增大进风口和出风口截面积。关键词：空气净化机，机械设计，控制，Fluent仿真Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofindustrializationanddecoration，theairpollutionindoorsisbecomingmoreandmoreserious．Sopeopleattachmoreimportancetotheairqualityindoors．Atpresent，thereareseveralmainproblemsinAirPurifier．Forexample，theeffectofairp

5、urificationisnotgoodenough，purificationmodeisnotflexible，AirPurifiercannotchangeitspurificationmodeonthebasisoftheindoorairpollutioncondition，andthefilterlayerisworkingcontinuouslyandunnecessarily，whichcausestheadditionalresistanceaswellasthewasteoftheresourceandenergyconsumptionoftheAirPuri

6、fier．Therefore，itisofgreateconomicandsocialsignificancetodevelopthedesignandCAEabouttheMultifunctionalindoorairpurificationmachineandrealizetomaketheaircleanmoreefficientandenergysaving．Fimtofall，accordingtoserviceconditionofAirPurifier，wedeterminethreefunctionsofpurification,includingdustsp

7、urifying,harmfulgaspurifyingandcarbondioxidepurifying，anditincludesevenkindsofpurification'sworkpauerns．Consideringtheeffectofpurification,convenienttouseandeconomicfactors,wechoosethreekindsofPurificationfunctioncorrespondtopurificationmethodsandP