趙馳

摘 要：文章介紹了一種雨傘快速干燥裝置的設(shè)計(jì)方案和工作原理。通過 Solidworks Flow Simulation 進(jìn)行了機(jī)廂內(nèi)溫度場及速度場分析，結(jié)合傘面材料分析表明廂內(nèi)溫度分布較均勻，在風(fēng)速較低的局部區(qū)域溫度 40℃左右，遠(yuǎn)未達(dá)到傘面破壞溫度，方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理，具有市場推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)干傘機(jī);數(shù)值模擬;溫度分布

Summary： this paper introduces the design scheme and working principle of an umbrella rapid drying device. The temperature field and velocity field in the box are analyzed by Solidworks Flow Simulation. Combined with the analysis of umbrella surface materials， it is shown that the temperature distribution in the box is uniform， and the temperature in the local area with low wind speed is about 40 ℃， which is far from reaching the damage temperature of the umbrella surface. The design of the scheme structure is more reasonable， and it has the value of market promotion and application.

Key words： automatic umbrella dryer; numerical simulation; temperature distribution

引言

隨著人們生活水平的的提高，人們對生活中的一些瑣碎的事情既討厭又無奈，其中帶雨滴的雨傘就是其中之一，無論怎么抖動(dòng)都或多或少的帶上雨滴，在人群密集的地方，如果集中放置雨傘，雨水就會(huì)聚少成多，使得雨傘上滴落的雨水污染室內(nèi)環(huán)境，使地面變得濕滑，而雨傘自然風(fēng)干的過程時(shí)間非常長，并且需要展開雨傘占用很大的空間，同時(shí)也不美觀。所以針對以上情況研發(fā)出一款雨傘快速干燥裝置。

1 工作原理

自動(dòng)干傘機(jī)，分為上、中、下3層，上層為濕傘放置層，雨傘通過傘夾固定，然后懸掛在輸送帶掛鉤上。其結(jié)構(gòu)，如圖1所示，濕傘懸掛后，設(shè)備左側(cè)放置的傳感器受到感應(yīng)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大齒輪，輸送帶開始運(yùn)作，將濕傘帶入到中間層，經(jīng)過豎置電暖風(fēng)及側(cè)置電暖風(fēng)加熱，軸流風(fēng)機(jī)加速，使空氣中的熱氣轉(zhuǎn)化成熱風(fēng)，快速干燥雨傘上的水滴。在雨傘移動(dòng)到某個(gè)部位時(shí)，掛鉤將觸碰到右側(cè)放置的碰撞裝置上，掛鉤掉落，雨傘也隨之掉落到下層抽屜中。

1.從動(dòng)滾筒;2.電暖風(fēng);3.強(qiáng)力掛鉤;4.輸送帶;5.傳感器;

6.軸流風(fēng)機(jī);7.抽屜;8.出風(fēng)式電暖風(fēng);9.電機(jī)

圖1 干傘機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 流場數(shù)值模擬與分析

2.1 物理模型

為了直觀反映其內(nèi)部流場狀況，以本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)干傘機(jī)為研究對象，進(jìn)行溫度場和速度場的模擬與分析。

2.2 數(shù)學(xué)模型

干傘機(jī)內(nèi)空氣流動(dòng)速度較低，因此，可將空氣看作不可壓縮氣體。在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，對復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，整體使用結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格，局部區(qū)域采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)。采用有限體積法，將建立的微分方程對每一個(gè)控制體積積分，便得出一組離散方程，求解各個(gè)物理量。

2.3 模擬結(jié)果及分析

雨傘干燥區(qū)選取離隔層30 mm。雨傘干燥區(qū)虛線線

框內(nèi)溫度范圍大致為320.5～375 K。截面的左上側(cè)存在熱集中區(qū)，應(yīng)注意該處高溫對雨傘的破壞。當(dāng)遠(yuǎn)離左側(cè)暖機(jī)時(shí)，溫度逐漸降低。溫度在該截面處于350 K以上、350～320 K、320 K以下各約占干燥區(qū)1/3。等溫線干燥區(qū)中部分布密集，說明熱流密度較大，溫度變化較劇烈，這是因?yàn)樵搮^(qū)域正對側(cè)面軸流風(fēng)機(jī)，使得該處速度較大，熱量能及時(shí)帶走，加強(qiáng)了對流換熱。溫度分布圖，如圖2所示。

圖2 溫度分布圖

在雨傘干燥區(qū)內(nèi)，選取5條沿長度方向的軸線作為研究對象，以右端為長度0m，分別表示為A、B、C、D、E軸線，查看其溫度、速度沿軸線變化情況，如圖3所示。

圖3 軸線排布圖

3.傘面材料分析

現(xiàn)今雨傘面料主要為聚酰胺織物，聚酯織物兩種。

聚酰胺（尼龍）織物：聚酰胺俗稱尼龍（Nylon），英文名稱Polyamide（簡稱PA），密度1.15g/cm3，是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱，包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中脂肪族PA品種多，產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛，其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)而定。由美國著名化學(xué)家卡羅瑟斯和他的科研小組發(fā)明的。特性：良好的伸縮性、易磨損、彈性強(qiáng)，易膨脹、易干。耐堿及耐腐蝕，對酸敏感。易變黃，易受高溫影響。

聚酯織物：俗稱“滌綸”。是由有機(jī)二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維，簡稱PET纖維，屬于高分子化合物。于1941年發(fā)明，是當(dāng)前合成纖維的第一大品種?？拱櫺院捅Ｐ涡院芎茫哂休^高的強(qiáng)度與彈性恢復(fù)能力。其堅(jiān)牢耐用、抗皺免燙、不粘毛。特性：抗皺性和保形性很好，具有較高的強(qiáng)度與彈性恢復(fù)能力。其堅(jiān)牢耐用、抗皺免燙、不粘毛。、

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