便携式车用旋风吸尘器设计设计

安徽理工大学毕业设计1本科毕业设计说明书便携式车用旋风吸尘器设计Portablevehiclecyclonevacuumcleanerdesign学院（部）：机械工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：2012年06月05日安徽理工大学毕业设计2便携式车用旋风吸尘器设计摘要现代生活吸尘器已经的使用十分广泛无论在家庭生活中还是工业生产，而且吸尘器种类繁多每种都有各自的优缺点。现阶段旋风吸尘器运用比较广泛，它的性能的好坏主要决定于旋风分离器性能的强弱。这篇文章主要是讨论旋风分离器工艺计算和结构分析与计算。旋风分离器是利用离心力作用净制气体,主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。在本篇文章中，先是对旋风分离器进行工艺计算来确定主要工艺尺寸，然后对旋风分离器的结构分析和计算，最后画出旋风吸尘器的装配图。关键字：吸尘器、旋风分离器、工艺计算安徽理工大学毕业设计3PortablevehiclecyclonevacuumcleanerdesignAbstractModernlifecleanerhasbeenwidelyusedbothinthefamilylifeorindustrialproduction,andthevacuumcleanervarietyeachhavetheirownadvantagesanddisadvantages.Atthisstagecyclonevacuumcleanersarewidelyused,itsperformancequalitymainlydependsonthestrengthoftheperformanceofcycloneseparator.Thisarticleismainlytodiscussthecycloneprocesscalculationandstructureanalysisandcalculation.Cycloneseparatoristheuseofcentrifugalforcenetgas,themainfunctionisascloseaspossibletoremovethetransmissionmediumgasimpuritiesandsolidparticlescarriedbydroplet,reachagasliquidseparation,inordertoensurethenormaloperationofpipelineandequipment.Inthisarticle,firstofthecycloneseparatorforprocesscalculationtodeterminethemainprocessdimension,andthenonthecyclonestructureanalysisandcalculation,thefinaldrawthecyclonevacuumcleanerassemblydrawing.Keywords:dustcollector,cycloneseparator,processcalculation安徽理工大学毕业设计4引言传统吸尘器传统吸尘器工作方式比较简单，就是通过负压将气流先导入一个纸质或者无纺布质地的灰尘袋，通过这些材质自身的过滤能力，让灰尘沉淀在其中。这种吸尘器结构简单，售价也比较低。这类吸尘器虽然价格低，但却存在一个问题，就是尘袋过滤能过滤掉99.99%尺寸低达0.3微米的粒子，但是使用集尘袋的吸尘器随着使用时间的推移，真空度会下降，导致吸力变小，而且作为使用者来说不可能每次使用完就去更换尘袋，所以螨虫之类的微生物会在尘袋中继续滋生，在清理尘袋时这些螨虫就会对周围的环境产生二次的污染。利用尘袋为过滤器特点，清洁方便，不需要每天清理，适合于工厂酒店汽车美容清洁行业等。缺点是时间长了，尘袋的过滤能力有所下降，布料的毛孔会张开，过滤能力严重下降，需要更换。就是随着尘袋内灰尘数量的增加，整机的吸力会大幅度下降，因此需要频繁的清洗或者更换新的尘袋，不仅麻烦而且花销也不少。此外这类机器还不容易滤除直径比较小的灰尘，普遍存在着对空气二次污染的问题。只有少部分的机器才会配备滤网，在一定程度上缓解这个问题。无尘袋吸尘器鉴于传统尘袋式吸尘器的缺点，现在市面上还有一种较为新颖的吸尘器。这种吸尘器的用可反复重复使用的集尘盒取代了传统的纸质或者布质尘袋，更便于清理。尘盒式吸尘器按照内部风路也可以分为好几种，包括仅仅是将尘袋改为尘盒的普通品种，以及较新的旋风式品种。和传统吸尘器相比，旋风式吸尘器内部的风安徽理工大学毕业设计5道系统进行了较大改变，主要是通过旋转气流的离心力将灰尘和空气进行分离，再通过多重过滤系统排出洁净的空气。不过旋风式吸尘器和尘袋式吸尘器比，吸力普遍要弱一些。但是对于普通家庭来说并不太容易感受到这个问题。而旋风式吸尘器大都拥有耐用的集尘盒，以及可以水洗的滤网，吸力也会保持的比较持久，整体性能和使用体验要明显优于传统的尘袋式吸尘器，因此如果有条件，现在买吸尘器的话购买旋风式吸尘器还是最佳的选择。目前比较常见的吸尘器新技术有：蒸汽刷头、旋风集尘、震动刷头、宠物刷这几种。下面我逐一为大家介绍一下。1.蒸汽刷头把少量的水加到吸尘器的刷头中，通过刷头内的加热器将其加热产生蒸汽，利用蒸汽的高温来进行除菌，可以更容易清除油渍咖啡渍等顽固的污渍，而且刷头附一块抹布，可以边吸边擦，一次完成清洁过程。此项技术最早发明于韩国，目前，在中国市场，LG和美的都推出了蒸汽吸尘器。2.旋风集尘改进集尘盒的结构，使空气在吸尘器内部形成旋风，更好地分离灰尘和空气，以保证吸尘器的吸力更加持久。此项技术的领先者为英国的品牌戴森，目前国内以此为卖点的有吸尘有科沃斯等3.震动刷头为了满足吸尘器对于沙发，被褥，窗帘等的清洁需求，开发人员设计开发出震动刷头，利用刷头内部的塑料板每分钟高达3600次的高频震动，对被褥沙发等进行拍打，以吸出其深层的灰尘，清除细菌和螨虫等。4.宠物刷可以清楚宠物毛安徽理工大学毕业设计6这篇文章主要讨论的是旋风吸尘器，对于旋风吸尘器性能的好坏决定于其中旋风分离器性能的强弱。因此旋风吸尘器设计的好坏主要取决于旋风分离器设计的。所以这篇文章简单的介绍旋风分离器，并对旋风分离器的工艺计算、工艺尺寸的确定、结构分析与计算。旋风分离器旋风分离器是利用离心力作用净制气体的设备，其结构简单，制造方便，分离效率高，并可用于高温含尘气体的分离，而得到广泛运用。旋风分离器被广泛的使用已经有一百多年的历史。它是利用旋转气流产生的离心力将尘粒从气流中分离出来。旋风分离器结构简单，没有转动部分。但人们还是对旋风分离器有一些误解。主要是认为它效率不高。还有一个误解就是认为所有的旋风分离器造出来都是一样的，那就是把一个直筒和一个锥筒组合起来，它就可以工作。旋风分离器经常被当作粗分离器使用，比如被当做造价更高的布袋除尘器和湿式除尘器之前的预分离器。事实上，需要对旋风分离器进行详细的计算和科学的设计，让它符合各种工艺条件的要求，从而获得最优的分离效率。例如，当在设定的使用范围内，一个精心设计的旋风分离器可以达到超过99.9%的分离效率。和布袋除尘器和湿式除尘器相比，旋风分离器有明显的优点。比如，爆炸和着火始终威胁着布袋除尘器的使用，但旋风分离器要安全的多。旋风分离器可以在1093摄氏度和500ATM的工艺条件下使用。另外旋风分离器的维护费用很低，它没有布袋需要更换，也不会因为喷水而造成被收集粉尘的二次处理。在实践中，旋风分离器可以在产品回收和污染控制上被高效地使用，甚至做为污染控制的终端除尘器。安徽理工大学毕业设计7在对旋风分离器进行计算和设计时，必须考虑到尘粒受到的各种力的相互作用。基于这些作用，人们归纳总结出了很多公式指导旋风分离器的设计。通常，这些公式对具有一致的空气动力学形状的大粒径尘粒应用的很好。在最近的二十年中，高效的旋风分离器技术有了很大的发展。这种技术可以对粒径小到5微米粒子达到超过99%的分离效率。这种高效旋风分离器的设计和使用很大程度上是由被处理气体和尘粒的特性以及旋风分离器的形状决定的。同时，对进入和离开旋风分离器的管道和粉尘排放系统都必须进行正确的设计。工艺过程中气体和尘粒的特性的变化也必须在收集过程中被考虑。当然，使用过程中的维护也是不能忽略的。气流在旋风分离器内的流动情况和分离机理均非常复杂，因此影响旋风分离器性能的因素较多，其中最重要的是物系性质及操作条件。一般说来，颗粒密度大、粒径大、进口气速度高及粉尘浓度高等情况均有利于分离。如含尘浓度高则有利于颗粒的聚结，可以提高效率，而且可以抑制气体涡流，从而使阻力下降，所以较高的含尘浓度对压力降与效率两个方面都是有利的。但有些因素对这两方面的影响是相互矛盾的，如进口气速稍高有利于分离，但过高则导致涡流加剧，增大压力降也不利于分离。因此，旋风分离器的进口气速在10～25m/s范围内为宜。气量波动对除尘效果及压力降影响明显。1、进入旋风分离器的气体必须确保用于计算和设计的气体特性是从进入旋风分离器的气体中测量得到的，这包括它的密度，粘度，温度，压力，腐蚀性，和实际的气体流量。我们知道气体的这些特性会随着工艺压力，地理位置，湿度，和温度的变化而变化。改变入口切入角及外筒直径对旋风分离器性能的影响影响旋风分离器性能的因素中，可以从改变其入口切入角和外筒直径这两个方面考虑工艺的优化。根据模拟结果显示，r=6000mm、θ=7.5°构造的旋风分离器效率接近95%，分离效果较好。现实验人员研究的就是在此基础上的设计优化。首先，把入口切入角θ改为θ=9°及θ=6°两组，发现θ=9°比θ=6°入口速度高，但速度衰减慢，速度场分布均匀，速度偏差小，减少了对颗粒的二次卷吸，在外筒壁面处速度高，分离效率提高了。其次，实验人员将外筒直径由6000mm变更为5600mm、5800mm、6200mm、6400mm，发现当直径增大，离安徽理工大学毕业设计8心力作用小，分离效率降低；直径减少后，分离效果好，但由于在下部形成内旋涡卷吸了一些下沉颗粒，分离效果下降。故可利用此外筒直径与分离效率的变化关系，寻找最合适的外筒直径大小，以达到最佳的分离效率。2、进入旋风分离器的尘粒和气体特性一样，我们也必须确保尘粒的特性参数就是从进入旋风分离器的尘粒中测量获得的。很多时候，在想用高效旋风分离器更换低效旋风分离器时，人们习惯测量排放气流中的尘粒或已收集的尘粒。这种做法值得商榷，有时候是不对的。获得正确的尘粒信息的过程应该是这样的。首先从进入旋风分离器的气流中获得尘粒样品，送到专业实验室决定它的空气动力学粒径分布。有了这个粒径分布就可以计算旋风分离器总的分离效率。实际生产中，进入旋风分离器的尘粒不是单一品种。不同种类的尘粒比重和物理粒径分布都不相同。但空气动力学粒径分布实验有机地将它们统一到空气动力学粒径分布中。3、另外影响旋风分离器的设计的因素包括场地限制和允许的压降。例如，效率和场地限制可能会决定是否选用并联旋风分离器，或是否需要加大压降，或两者同时采用。4、旋风分离器的形状旋风分离器的形状是影响分离效率的重要因素。例如，如果入口尺寸，锥体尺寸，排气管，以及排放口不一样，两个相同筒径的旋风分离器会有相当大的效率差别。安徽理工大学毕业设计9图1分离器在图1中，分离器A的设计形式会造成一些问题：入口设计可能不能提供充分的入口速度和想要的速度分布。切线式入口可能造成排气管的磨损和因为排气管的干扰造成入口气流紊乱。还有就是可能会造成入口气流和排出气流的短路，夹带尘粒而出造成分离效率下降。考虑不周的内部设计会造成气流紊乱。这种情况下就会把本来应被收集的尘粒裹挟到向上的排出气流中而逃出分离器。急速的锥体直径变化，会造成筒体和锥体连接处的磨损。它也阻止了收集到的尘粒平滑地从筒体到锥体的运动。这样的锥体下部很容易被磨损。很明显，在分离器和卸灰阀之间没有用以帮助分离的灰斗。5、入口管道的设计不合适的管道设计是最常见的造成进入旋风分离器流量不足的重要