驱动非牛顿流体的自动感应出液控制系统及其制作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种驱动非牛顿流体的自动感应出液控制系统及其制作方法，通过数学模型描述宾汉塑性流体的特性，计算泵送非牛顿流体的粘滞流动值；利用市场主流洗护沐产品的年至流动值范围，计算所需泵送功率；通过损失函数，计算非牛顿流体流转损失；结合非牛顿流体的特性与泵的性能参数，确定自动感应出液装置；根据确定的自动感应出液装置同时设计泵的尺寸，完成制作。本发明专利技术通过泵体功率的计算和结构的设计，适应宽粘度范围的非牛顿流体。使得装置在不同粘度的非牛顿流体，不同温度下有稳定的液体输出量。考虑了管壁、材料等摩擦系数的影响，具有低功耗，长待机的特性。长待机的特性。长待机的特性。

【技术实现步骤摘要】
驱动非牛顿流体的自动感应出液控制系统及其制作方法


[0001]本专利技术涉及智能家居
，具体涉及一种驱动非牛顿流体的 自动感应出液控制系统及其制作方法。

技术介绍

[0002]非牛顿流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力 与剪切应变率之间不是线性关系的流体。具有射流胀大、爬杆效应、 无管缸吸特性、湍流减阻(也称Toms效应)、拔丝性、剪切变稀、连 滴效应等多种奇妙特性。
[0003]非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。在日常生活和 工业生产中，常遇到的各种高分子溶液、熔体、膏体、凝胶、交联体 系、悬浮体系等复杂性质的流体，差不多都是非牛顿流体。如洗发露、 护发素、沐浴露、洗面奶、洗洁精等液体都属于非牛顿流体。
[0004]洗洁精的主要成分是烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、泡沫剂、增 溶剂、香精、水、色素和防腐剂等。烷基磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠都 是阴离子表面活性剂，是石化产品，用以去污油渍。洗发露的主要以 三乙醇胺与氢氧化胺的混合盐、十二酸异丙醇酰胺、甲醛、聚氧乙烯、 羊毛脂、香料、色料和水作为原料。沐浴露的主要成分表面活性剂、 增泡剂、pH调节剂、黏度调节剂、香精、特殊添加剂(各种润肤剂、 天然提取物、杀菌剂等)等。
[0005]粘度是衡量洗洁精、沐浴露等的产品质量和使用性能的重要技术 指标。这些清洁溶液对粘度均有一定的要求，以确保产品具有合理的 流动速度，既不因为粘度过低导致流淌过快，在手中提留时间过短， 造成产品浪费；也不因粘度过高而导致产品不易被挤出。由于溶剂的 pH值的变化，表面活性剂的种类、用量及配比，增稠剂的种类及配方， 其他助剂，搅拌工艺过程中的搅拌速度及时间，甚至各类物料的投料 顺序等因素会影响最终产品的粘度大小，以及产品“冬稠夏稀”粘度 对温度的敏感性。
[0006]因此，市面上常见以手动按压式为主的手动出液装置，此类装置 费力，且无定量以及存在交叉细菌感染等诸多缺点；同时，现有市面 上驱动此类非牛顿液体的自动出液装置一般由于结构设计，或者材料 选择等原因，造成无法更好的驱动此类液体，造成断流、堵塞、无法 驱动等问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种驱动非牛顿流体的自动 感应出液控制系统及其制作方法，用于解决现有市面上驱动此类非牛 顿液体的自动感应出液装置一般由于结构设计，或者材料选择等原因， 造成无法更好的驱动此类液体，造成断流、堵塞、无法驱动等问题。
[0008]本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]第一方面，本专利技术公开了一种驱动非牛顿流体的自动感应出液控 制系统的制作方法，包括以下步骤：
[0010]S1通过数学模型描述宾汉塑性流体的特性，计算泵送非牛顿流体 的粘滞流动值；
[0011]S2利用市场主流洗护沐产品的年至流动值范围，计算所需泵送功 率；
[0012]S3通过损失函数，计算非牛顿流体流转损失；
[0013]S4结合非牛顿流体的特性与泵的性能参数，确定自动感应出液装 置；
[0014]S5根据S4中确定的自动感应出液装置同时设计泵的尺寸，完成制 作。
[0015]更进一步的，所述方法中，计算泵送非牛顿流体的粘滞流动值的 数学模型表达为：
[0016]τ＝κγ
n
+τ
[0017]上述式中，τ为剪切应力单位为N/m2，κ为粘度系数单位为P
a
·
S，γ为 剪切速率单位为S
‑1，n为流动特征系数无量纲，τ0为屈服剪切应力单位 为N/m2，当n＝1，τ0＝0时，就描述了宾汉塑性流体的特性。
[0018]更进一步的，所述方法中，计算泵送所需功率时，对于不可压缩 稳态塑性流体，能量守恒使用下列式子表达：
[0019][0020]式中，g为重力加速度单位为m/s2；Z为离基准面的位压头；P为压 力单位为N/m2或者P
a
；ρ为密度单位为kg/m3；u是流速；α是动能修正系 数，无量纲；W为单位质量输出功单位为J/kg；E1为单位质量摩擦能量 石楠树单位为J/kg；角标1、2代表系统中第1点与第2点位置。
[0021]更进一步的，所述方法中，计算非牛顿流体流转损失的损失函数 使用如下式子表示：
[0022][0023]式中，表示直管段能量损失，用下列式子表达：
[0024]f为摩擦系数，无量纲；L为管长单位是mm；D为管内径单位是mm； b为阀门、管件总数；K
f
为摩擦损失系数，无量纲。
[0025]更进一步的，所述方法中，不同的阀，管件就有不同的K
f
与之对应， 不同的管径、就有不同的u2、K
f
与之对应，
[0026]在层流状态下，摩擦系数f为：
[0027][0028]雷诺准数R
e
为：
[0029][0030]修正系ψ为
[0031][0032]管壁处屈服剪切应力τ0与剪切应力τ
w
之比力ε0为：
[0033][0034]ε0也可以作为R
e
和赫斯特准数H
e
的隐函数给出：
[0035]这里
[0036]更进一步的，所述方法中，计算动能损失首先要确定动能修正 参数α。紊流中，α＝2，在层流中，α可以用以下算式计算：
[0037][0038]其中，当流速u1与u1十分接近时，α在0.74～2之间，洗护沐流体的 n值在0.1～0.4之间变化，当n为常数时，α在整个系统中的变化很小。
[0039]更进一步的，所述方法中，对泵的尺寸设计时，引入有效粘度来 替代牛顿粘度，有效粘度U
e
可用数学公式表达为：
[0040][0041]把公式Q＝πD4、u＝4m/πD4·
ρ带入公式，得出：
[0042]第二方面，本专利技术公开一种驱动非牛顿流体的自动感应出液控制 系统，所述装置由第一方面所述的驱动非牛顿流体的自动感应出液控 制系统的制作方法所述制作得到，包括程序控制模块，所述程序控制 模块通过电源供电接口连接有电源，所述程序控制模块连接有触摸按 键，所述程序控制模块通过红外感应头接口连接红外感应电路获取感 应信号；所述程序控制模块通过出液马达接口连接出液马达，所述程 序控制模块通过所述感应信号控制所述出液马达启停。
[0043]更进一步的，所述红外感应电路设有红外感应头接口和红外感应 头；所述触摸按键为触摸弹簧按键，所述触摸按键连接三色LED指示 灯；所述红外感应电路设置红外发射电路和红外接收电路。
[0044]更进一步的，所述出液马达连接有软管和出液口，所述软管设置 在出液机内，其管口位于出液机储液位置的底部；所述出液马达和电 源均连接有低压检测模块。
[0045]本专利技术的有益效果为：
[0046]本专利技术通过泵体功率的计算和结构的设计，适应宽粘度范围的非 牛顿流体。使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱动非牛顿流体的自动感应出液控制系统的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1通过数学模型描述宾汉塑性流体的特性，计算泵送非牛顿流体的粘滞流动值；S2利用市场主流洗护沐产品的年至流动值范围，计算所需泵送功率；S3通过损失函数，计算非牛顿流体流转损失；S4结合非牛顿流体的特性与泵的性能参数，确定自动感应出液装置；S5根据S4中确定的自动感应出液装置同时设计泵的尺寸，完成制作。2.根据权利要求1所述的驱动非牛顿流体的自动感应出液控制系统的制作方法，其特征在于，所述方法中，计算泵送非牛顿流体的粘滞流动值的数学模型表达为：τ＝κγ
n
+τ上述式中，τ为剪切应力单位为N/m2，κ为粘度系数单位为P
a
·
S，γ为剪切速率单位为S
‑1，n为流动特征系数无量纲，τ0为屈服剪切应力单位为N/m2，当n＝1，τ0＝0时，就描述了宾汉塑性流体的特性。3.根据权利要求1所述的驱动非牛顿流体的自动感应出液控制系统的制作方法，其特征在于，所述方法中，计算泵送所需功率时，对于不可压缩稳态塑性流体，能量守恒使用下列式子表达：式中，g为重力加速度单位为m/s2；Z为离基准面的位压头；P为压力单位为N/m2或者P
a
；ρ为密度单位为kg/m3；u是流速；α是动能修正系数，无量纲；W为单位质量输出功单位为J/kg；E1为单位质量摩擦能量石楠树单位为J/kg；角标1、2代表系统中第1点与第2点位置。4.根据权利要求1所述的驱动非牛顿流体的自动感应出液控制系统的制作方法，其特征在于，所述方法中，计算非牛顿流体流转损失的损失函数使用如下式子表示：式中，表示直管段能量损失，用下列式子表达：f为摩擦系数，无量纲；L为管长单位是mm；D为管内径单位是mm；b为阀门、管件总数；K
f
为摩擦损失系数，无量纲。5.根据权利要求4所述的驱动非牛顿流体的自动感应出液控制系统的制作方法，其特征在于，所述方法中，不同的阀，管件就有不同的K
f
与之对应，不同的管径、就有不同的u2、K...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾科达，王国栋，余杰，
申请(专利权)人：盐城双科智能家居有限公司，
类型：发明
国别省市：