hc120室内空气净化器的开发(附件)【字数：14641】
摘 要摘 要本论文主要目的是按照120平米校舍标准设计的主动加被动式空气净化器，并对其进行有限元分析和流场分析，进而设计相应的控制系统。随着我国工业化的进程，空气污染越来越严重，空气净化器的研发成为现在的新兴产业，目前市场上的空气净化器净化水平和效率参差不齐，学校，医院等公共场所的空气质量急需改善。本文针对学校的校舍设计了一款可以满足学校通用的室内空气净化器。本文设计的空气净化器采用前置滤网，通过离心风机将校舍内的空气吸入净化器内，通过前置滤网将空气净化并从离心风机中排出，在离心风机后面安装有负离子发生器，可以进一步提升空气质量。对所设计的离心风机进行有限元分析和流场分析。运用了ANSYS有限元分析软件对离心风机的叶轮和蜗壳进行了模态分析来验证离心风机设计的合理性，运用ANSYS Workbench软件对离心风机进行了流场分析，来验证噪声的产生。为了使空气净化器更为智能化，本文运用了STC89C54RD+单片机为核心，设计了控制系统中的升压电路、锂电池保护电路和充电电路。关键词空气净化器；离心风机；模态分析；流场分析；电路设计
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本论文研究课题的背景和意义 1
1.2 研究现状以及存在的问题 1
1.3 本论文主要的研究内容 4
第二章 室内空气净化器的结构设计 6
2.1 室内空气净化器的主要结构型式 6
2.2 室内空气净化器的结构选择 6
2.3 室内空气净化器的结构设计 7
2.4 离心风机的设计 7
2.5 空气净化器总体设计总成 9
第三章 室内空气净化器的有限元分析 11
3.1有限元分析软件ANSYS的简介 11
3.2 模态分析基本理论 11
3.3离心风机的有限元分析 12
3.3.1 叶轮的模态分析 12
3.3.2 连接轴的模态分析 17
3.3.3 蜗壳的模态分析 23
3.3本章小结 29
第四章 室内空气净化器的流场分析 30
4.1离心风机流场分析的必要性 30
4.2离心风机流场分析的基本理论 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
0
4.3 离心风机流场分析参数模型的设置 31
4.4 离心风机流场分析计算结果及分析 33
4.5 本章小结 34
第五章 室内空气净化器的控制系统设计 35
5.1控制系统硬件设计 35
5.2控制系统软件设计 37
结论 39
致谢 40
参考文献 41
绪论
1.1 本文研究课题的背景和意义
第三次工业革命以来我国工业化不断发展，人口不断上涨，随之而来的空气污染也越发严重。现代化的进程使得大气污染严重影响到我们每个人的正常生活和身体健康。由于我国现在的能源结构和发展现状，我们还需要很长一段时间才能完成大气污染的改善工作。现如今在国内简单的出门戴口罩和紧闭门窗已经不能有效的用于应对我国的雾霾天气。在建筑物内，越来越华丽的装修和其他一些因素所产生的污染物对室内空气质量造成了严重的影响，这些污染物对人体的呼吸系统，心血管系统和神经系统有严重的危害，使用室内空气净化器能够有效的去除室内的空气污染物。如何解决空气污染问题越来越受到人们的关注，人们对室内空气净化器的购买需求也随之增长。通过乔鑫[1]等人的研究我们得知室内空气污染物是指室内空气中超过国家标准的物质，这些超过国家标准的物质会对人体造成不同程度的危害。物理污染、化学污染和微生物污染是导致室内空气污染的主要因素。其中物理污染是由香烟烟雾、室外空气污染中的颗粒和电器产生的电磁辐射所造成的。微生物污染主要是由于室内环境潮湿所滋生出的细菌、霉菌和真菌。化学污染物主要包括甲醛，苯系物质，挥发性有机物，氮化物，硫化物，各种重金属和放射性气体等。在人群密集的室内要注意定时的换气通风，在吴吉祥[2]的人的探讨中可知在当代社会的前提下，人会在室内度过一天绝大部分的时间，是以室内空气质量也成为决定人体健康的重要因素之一。室内空气净化器能有效的缓解室内空气质，可以起到保护人体健康的作用，因此安装室内空气净化器逐渐成为学校、写字楼、医院等人口密集环境下改善室内空气质量的主要方式。在冬季门窗紧闭的情况下，学校教室学生在室内呼吸所产生的二氧化碳过量的话对人造成人体呼吸系统酸性中毒，中枢麻醉窒息等一系列不良反应。高浓度的二氧化碳会抑制和麻痹人体的中枢神经系统，人在突然进入高浓度二氧化碳环境的时候会发生二氧化碳中毒。因此，室内空气质量需要引起足够的重视。随着人们对空气净化器购买需求的增长，室内空气净化器的生产研究也逐渐成为当下的主流趋势[3]。
1.2 国内外的研究现状以及存在的问题
发达国家对空气净化器质量的重视和对空气净化器的严格检测推动了其市场的迅猛发展[4]。
现如今空气净化器的净化技术日趋成熟，其性能也更为丰富和优越。从表11中我们可以看到几种常见的室内净化器的技术特点。
表11 常见空气净化器技术特点汇总表
空气净化技术
目标污染物
主要技术特点
过滤技术
粉尘、烟雾、细菌
成本低，不能去除VOC
植物净化
颗粒物、化学物质
去除率低，时间久，不稳定
静电除尘
粉尘为主
不能去除VOC
活性炭吸附
颗粒物、化学物质
易二次污染，需要更换再生
臭氧氧化
生物质、化学物质
去除效果不明显，臭氧有毒
负离子净化
颗粒物、生物质、化学物质
产生的例子对身体有害
光催化氧化
化学物质、生物质
能进化绝大部分化学物质
如表11所示，目前国内空气净化器的主要技术有：1.活性碳吸附技术，这一技术主要用于粉尘颗粒，简洁地说，是指在空气中可以被活性炭吸附的微粒活性炭吸附技术有着吸附能力强，能高效地吸收室内空气中的有害物质(如灰尘、颗粒、游离分子、细菌等)的优点[5]。2.负氧离子技术，这项技术主要用于处理二手烟，主要指的是负氧离子发生器的应用，负氧离子发生器作为一种基础的净化技术被应用在大多数空气净化器内。负氧离子与空气中带正电荷的空气粉尘结合沉积，从而净化空气[6]。3.静电集尘技术，静电集尘净化技术是应用高压静电吸附的原理吸附大颗粒污染物，静电除尘可以有效的去除灰尘、煤灰、花粉、烟和厨房烟气等微粒空气污染物，同时也能有效吸附气体污染物和空气中致病的微生物。4.表11中未列出的紫外线杀菌技术，在波长为253.7nm时紫外线的杀菌作用最强。紫外线消毒技术优势是能够快速高效的杀菌。特定波长的紫外线可以快速杀菌，能有效杀死禽流感、SARS等流行病毒同时紫外线还能促进人体骨骼的发育。5.活性氧技术，这种技术主要针对的是细菌病毒，也被广泛应用于绝大多数的空气净化器中。这种技术的优势在于臭氧对细菌的灭活反应很迅速，能彻底的杀灭细菌[7]。6.光触媒催化分解技术。在国内光触媒催化分解技术作为新技术已有十多年应用历史。于此同时，光触媒分解技术在对各种空气污染物的净化上尤其对甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物的分解有着极为明显的作用。光触媒催化分解技术的优点是：光催化技术的实际效果世人皆知这使得该技术更容易被人们所接受，同时光触媒催化净化技术净化效率较高。7.HEPA高效过滤技术，这项技术主要用于过滤悬浮颗粒。HEPA空气净化器在国外的普及度十分高，HEPA的优点是粒子过滤效果好、吸附能力强、吸附容量大、净化效率高、有水。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本论文研究课题的背景和意义 1
1.2 研究现状以及存在的问题 1
1.3 本论文主要的研究内容 4
第二章 室内空气净化器的结构设计 6
2.1 室内空气净化器的主要结构型式 6
2.2 室内空气净化器的结构选择 6
2.3 室内空气净化器的结构设计 7
2.4 离心风机的设计 7
2.5 空气净化器总体设计总成 9
第三章 室内空气净化器的有限元分析 11
3.1有限元分析软件ANSYS的简介 11
3.2 模态分析基本理论 11
3.3离心风机的有限元分析 12
3.3.1 叶轮的模态分析 12
3.3.2 连接轴的模态分析 17
3.3.3 蜗壳的模态分析 23
3.3本章小结 29
第四章 室内空气净化器的流场分析 30
4.1离心风机流场分析的必要性 30
4.2离心风机流场分析的基本理论 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
0
4.3 离心风机流场分析参数模型的设置 31
4.4 离心风机流场分析计算结果及分析 33
4.5 本章小结 34
第五章 室内空气净化器的控制系统设计 35
5.1控制系统硬件设计 35
5.2控制系统软件设计 37
结论 39
致谢 40
参考文献 41
绪论
1.1 本文研究课题的背景和意义
第三次工业革命以来我国工业化不断发展，人口不断上涨，随之而来的空气污染也越发严重。现代化的进程使得大气污染严重影响到我们每个人的正常生活和身体健康。由于我国现在的能源结构和发展现状，我们还需要很长一段时间才能完成大气污染的改善工作。现如今在国内简单的出门戴口罩和紧闭门窗已经不能有效的用于应对我国的雾霾天气。在建筑物内，越来越华丽的装修和其他一些因素所产生的污染物对室内空气质量造成了严重的影响，这些污染物对人体的呼吸系统，心血管系统和神经系统有严重的危害，使用室内空气净化器能够有效的去除室内的空气污染物。如何解决空气污染问题越来越受到人们的关注，人们对室内空气净化器的购买需求也随之增长。通过乔鑫[1]等人的研究我们得知室内空气污染物是指室内空气中超过国家标准的物质，这些超过国家标准的物质会对人体造成不同程度的危害。物理污染、化学污染和微生物污染是导致室内空气污染的主要因素。其中物理污染是由香烟烟雾、室外空气污染中的颗粒和电器产生的电磁辐射所造成的。微生物污染主要是由于室内环境潮湿所滋生出的细菌、霉菌和真菌。化学污染物主要包括甲醛，苯系物质，挥发性有机物，氮化物，硫化物，各种重金属和放射性气体等。在人群密集的室内要注意定时的换气通风，在吴吉祥[2]的人的探讨中可知在当代社会的前提下，人会在室内度过一天绝大部分的时间，是以室内空气质量也成为决定人体健康的重要因素之一。室内空气净化器能有效的缓解室内空气质，可以起到保护人体健康的作用，因此安装室内空气净化器逐渐成为学校、写字楼、医院等人口密集环境下改善室内空气质量的主要方式。在冬季门窗紧闭的情况下，学校教室学生在室内呼吸所产生的二氧化碳过量的话对人造成人体呼吸系统酸性中毒，中枢麻醉窒息等一系列不良反应。高浓度的二氧化碳会抑制和麻痹人体的中枢神经系统，人在突然进入高浓度二氧化碳环境的时候会发生二氧化碳中毒。因此，室内空气质量需要引起足够的重视。随着人们对空气净化器购买需求的增长，室内空气净化器的生产研究也逐渐成为当下的主流趋势[3]。
1.2 国内外的研究现状以及存在的问题
发达国家对空气净化器质量的重视和对空气净化器的严格检测推动了其市场的迅猛发展[4]。
现如今空气净化器的净化技术日趋成熟，其性能也更为丰富和优越。从表11中我们可以看到几种常见的室内净化器的技术特点。
表11 常见空气净化器技术特点汇总表
空气净化技术
目标污染物
主要技术特点
过滤技术
粉尘、烟雾、细菌
成本低，不能去除VOC
植物净化
颗粒物、化学物质
去除率低，时间久，不稳定
静电除尘
粉尘为主
不能去除VOC
活性炭吸附
颗粒物、化学物质
易二次污染，需要更换再生
臭氧氧化
生物质、化学物质
去除效果不明显，臭氧有毒
负离子净化
颗粒物、生物质、化学物质
产生的例子对身体有害
光催化氧化
化学物质、生物质
能进化绝大部分化学物质
如表11所示，目前国内空气净化器的主要技术有：1.活性碳吸附技术，这一技术主要用于粉尘颗粒，简洁地说，是指在空气中可以被活性炭吸附的微粒活性炭吸附技术有着吸附能力强，能高效地吸收室内空气中的有害物质(如灰尘、颗粒、游离分子、细菌等)的优点[5]。2.负氧离子技术，这项技术主要用于处理二手烟，主要指的是负氧离子发生器的应用，负氧离子发生器作为一种基础的净化技术被应用在大多数空气净化器内。负氧离子与空气中带正电荷的空气粉尘结合沉积，从而净化空气[6]。3.静电集尘技术，静电集尘净化技术是应用高压静电吸附的原理吸附大颗粒污染物，静电除尘可以有效的去除灰尘、煤灰、花粉、烟和厨房烟气等微粒空气污染物，同时也能有效吸附气体污染物和空气中致病的微生物。4.表11中未列出的紫外线杀菌技术，在波长为253.7nm时紫外线的杀菌作用最强。紫外线消毒技术优势是能够快速高效的杀菌。特定波长的紫外线可以快速杀菌，能有效杀死禽流感、SARS等流行病毒同时紫外线还能促进人体骨骼的发育。5.活性氧技术，这种技术主要针对的是细菌病毒，也被广泛应用于绝大多数的空气净化器中。这种技术的优势在于臭氧对细菌的灭活反应很迅速，能彻底的杀灭细菌[7]。6.光触媒催化分解技术。在国内光触媒催化分解技术作为新技术已有十多年应用历史。于此同时，光触媒分解技术在对各种空气污染物的净化上尤其对甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物的分解有着极为明显的作用。光触媒催化分解技术的优点是：光催化技术的实际效果世人皆知这使得该技术更容易被人们所接受，同时光触媒催化净化技术净化效率较高。7.HEPA高效过滤技术，这项技术主要用于过滤悬浮颗粒。HEPA空气净化器在国外的普及度十分高，HEPA的优点是粒子过滤效果好、吸附能力强、吸附容量大、净化效率高、有水。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/578.html
