自動干傘機結構和傘面及溫度場適應條件分析

趙馳

摘 要：文章介紹了一種雨傘快速干燥裝置的設計方案和工作原理。通過 Solidworks Flow Simulation 進行了機廂內溫度場及速度場分析，結合傘面材料分析表明廂內溫度分布較均勻，在風速較低的局部區域溫度 40℃左右，遠未達到傘面破壞溫度，方案結構設計比較合理，具有市場推廣應用價值。

關鍵詞：自動干傘機;數值模擬;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，雨水就會聚少成多，使得雨傘上滴落的雨水污染室內環境，使地面變得濕滑，而雨傘自然風干的過程時間非常長，并且需要展開雨傘占用很大的空間，同時也不美觀。所以針對以上情況研發出一款雨傘快速干燥裝置。

1 工作原理

自動干傘機，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。其結構，如圖1所示，濕傘懸掛后，設備左側放置的傳感器受到感應，電機轉動帶動大齒輪，輸送帶開始運作，將濕傘帶入到中間層，經過豎置電暖風及側置電暖風加熱，軸流風機加速，使空氣中的熱氣轉化成熱風，快速干燥雨傘上的水滴。在雨傘移動到某個部位時，掛鉤將觸碰到右側放置的碰撞裝置上，掛鉤掉落，雨傘也隨之掉落到下層抽屜中。

1.從動滾筒;2.電暖風;3.強力掛鉤;4.輸送帶;5.傳感器;

6.軸流風機;7.抽屜;8.出風式電暖風;9.電機

圖1 干傘機結構圖

2 流場數值模擬與分析

2.1 物理模型

為了直觀反映其內部流場狀況，以本文設計的自動干傘機為研究對象，進行溫度場和速度場的模擬與分析。

2.2 數學模型

干傘機內空氣流動速度較低，因此，可將空氣看作不可壓縮氣體。在進行網格劃分時，對復雜結構進行簡化，整體使用結構化六面體網格，局部區域采用非結構化網格技術。采用有限體積法，將建立的微分方程對每一個控制體積積分，便得出一組離散方程，求解各個物理量。

2.3 模擬結果及分析

雨傘干燥區選取離隔層30 mm。雨傘干燥區虛線線

框內溫度范圍大致為320.5～375 K。截面的左上側存在熱集中區，應注意該處高溫對雨傘的破壞。當遠離左側暖機時，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1/3。等溫線干燥區中部分布密集，說明熱流密度較大，溫度變化較劇烈，這是因為該區域正對側面軸流風機，使得該處速度較大，熱量能及時帶走，加強了對流換熱。溫度分布圖，如圖2所示。

圖2 溫度分布圖

在雨傘干燥區內，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酰胺基團—[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，產量大，應用廣泛，其命名由合成單體具體的碳原子數而定。由美國著名化學家卡羅瑟斯和他的科研小組發明的。特性：良好的伸縮性、易磨損、彈性強，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”。是由有機二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經紡絲所得的合成纖維，簡稱PET纖維，屬于高分子化合物。于1941年發明，是當前合成纖維的第一大品種。抗皺性和保形性很好，具有較高的強度與彈性恢復能力。其堅牢耐用、抗皺免燙、不粘毛。特性：抗皺性和保形性很好，具有較高的強度與彈性恢復能力。其堅牢耐用、抗皺免燙、不粘毛。、

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