一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法，涉及建筑环境技术、智能控制技术和气流解算模型技术领域，所述实验装置包括输送装置、往复清扫装置、物料补给装置、动力单元、控制系统、数据记录系统、存储系统。本发明专利技术能够通过简单的控制系统来完成对颗粒物清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验研究，也可对控制系统的编程以及往复清扫装置的替换来满足多种不同工况下的实验方案要求，为清扫行为激扰颗粒物悬浮实验研究工作提供便利，并且本发明专利技术在确定实验工况以及参数设定后通过控制系统自动控制，在保证实验效率及精确度的同时，有效减轻人工操作的工作量。有效减轻人工操作的工作量。有效减轻人工操作的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法


[0001]本专利技术涉及建筑环境技术、智能控制技术和气流解算模型
，具体涉及一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法。

技术介绍

[0002]据WHO调查研究，空气污染所造成的死亡人数正逐年攀升。在密闭的室内环境下，室内物品及建材散发出有害物质，暖通空调设备运行，人员活动和室外大气污染等都会导致室内污染物超标及一系列室内空气污染问题，从而对人的健康产生重要影响。因此对于颗粒污染物的研究是非常有必要的。
[0003]空气悬浮颗粒物与人类的健康息息悠关。悬浮在空气中的颗粒物以直径小于10μm的可吸入颗粒物(PM10)为主，对人类的健康构成重大威胁，尤其是小于2.5μm的颗粒物(PM2.5)。由于悬浮颗粒物可能夹杂重金属、酸性氧化物、有机污染物，并且可能作为细菌、病毒、真菌等病原体的载体或者就单独的生物颗粒本身，一旦进入呼吸道后沉积在肺部，甚至通过肺泡进入人体血液，极易使人致病。研究室内颗粒物的悬浮机理，并探索合适的方法来抑制空气中悬浮颗粒物的含量，对于提高人们的健康水平具有重大意义。
[0004]早在十多年前，美国环保署的研究报告便指出在室内14％的PM2.5与26％的PM10难于确定其确切的产生源。但是根据颗粒反向溯源研究结果，其中30％的PM10是由沉积在室内的颗粒物通过二次悬浮(Resuspension)所致。而人的活动行为致使沉积颗粒物产生二次悬浮的现象不容忽视。约50年前就有学者发表因地面清扫行为而使得室内积尘二次悬浮的研究。因人的活动行为激扰沉积颗粒二次悬浮可以使得室内可吸入颗粒物的含量增加60％。
[0005]颗粒物的二次悬浮可由空气的流动、附着表面的振动、刮擦、以及颗粒之间的碰撞所致。颗粒物在空气中的再悬浮过程包含复杂的力学机制，即涉及流体运动过程、流体与接触表面间力学作用、流体对颗粒的水力作用、颗粒与附着面的黏附力作用，甚至颗粒与颗粒间碰撞或黏附作用等复杂的力学过程。人体生理行为如清扫、拂袖等活动行为，可以因扰动周边气流而对颗粒物产生水力作用，甚至对颗粒直接施力，弄清人的活动行为致使颗粒物悬浮的力学机制，并探索控制空气中悬浮颗粒物含量的有效策略在学术研究及生产生活实际均具有重大价值。
[0006]而该领域的以往的研究中，获取实验数据非常困难且繁琐，不仅需要设计繁杂的实验过程，并且实验过程往往还非常耗时耗力，为探究目前来说还不是十分清楚的颗粒再悬浮机理以及影响颗粒再悬浮率的因素，亟需一种整合度高且操作简便的实验仪器。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法，以解决在进行清扫行为激扰颗粒物悬浮研究时不便获取数据的技术问题，以便更好的对清
扫行为激扰颗粒物悬浮进行研究。
[0008]为了解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，包括输送装置、往复清扫装置、物料补给装置、动力单元、控制系统、数据记录系统、存储系统；所述往复清扫装置安装于输送装置中后部；所述物料补给装置安装于输送装置前端；所述动力单元包括直流电机、舵机，直流电机安装于输送装置的整体框架中部，舵机安装于物料补给装置的储料罐下方；控制系统安装于输送装置中部；数据记录系统布置于输送装置的输送带上部；存储系统位于整个实验装置右侧。
[0010]进一步地，所述输送装置包括整体框架、输送带、张紧轮、滚筒、挡板，输送带安装于整体框架的上部，通过张紧轮以及滚筒来进行紧固，挡板安装于输送带两侧。
[0011]进一步地，所述往复清扫装置包括减速齿轮组、传动皮带、摇臂、固定轴、摆臂、毛刷，所述摇臂、固定轴分别与摆臂相连，所述摆臂与毛刷相连，所述传动皮带与固定在输送带下方整体框架内的减速齿轮组相连接。
[0012]进一步地，减速齿轮组由一组固定在轴上的齿轮组成。
[0013]进一步地，所述物料补给装置包括储料罐、弯管、舵机连杆、翻板，所述储料罐底部为漏斗状并接有弯管，弯管末端设置有翻板，翻板通过舵机连杆与舵机连接。
[0014]进一步地，所述的直流电机通过控制芯片用PWM方法实现直流电机调速，所述舵机也受芯片控制，以15
°
的角度开启再关闭，通过芯片对开启时间进行设定从而使颗粒物能够以实验所需定时定量投放。
[0015]进一步地，所述控制系统所用的芯片型号为TB5128。
[0016]进一步地，所述数据记录系统包括烟雾发生器、超声波测速仪、颗粒计数器及颗粒粒径频谱仪测。
[0017]进一步地，所述存储系统包括数据采集计算机。
[0018]本专利技术还提供一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验方法，包括以下步骤：
[0019]步骤一：通过实验所需的颗粒物投放量，除以物料补给装置单位时间颗粒物投放量，确定好舵机开闭时间，以获取到适量的颗粒物；
[0020]步骤二：根据实验所需条件设定电机的工作参数，确定输送带输送速度，并且与舵机开闭间歇相匹配，保证两次颗粒物投放之间的重叠程度不会影响实验结果；
[0021]步骤三：通过对减速齿轮组的齿比设置，来调节往复清扫装置的毛刷清扫速度，以满足实验需求，当实验要求单向清扫时，将毛刷顶端线速度调节至与输送带速度相同；当实验要求双向清扫时，将毛刷顶端线速度调节至大于输送带速度；
[0022]步骤四：根据步骤一、步骤二、步骤三所确定的舵机开闭时间、输送带输送速度以及减速齿轮组的齿比，输入单片机控制器的程序中，通过程序实现整个实验装置的整体控制；
[0023]步骤五：通过计算机采集所需实验数据；
[0024]步骤六：数据处理、建立解算模型。
[0025]本专利技术具有的优点在于：
[0026](1)本专利技术装置将传统的颗粒物悬浮机理研究过程整合集成压缩为一个实验装
置，所述装置的所有系统均由一个电机与一个舵机联动，通过单片机集中控制，只需对单片机控制器输入简单的控制参数便可获得成体系的颗粒物悬浮研究数据。
[0027](2)本专利技术可根据实验不同的工况下，更换往复清扫装置中不同的毛刷、调整电机工作参数，输送带输送速度与物料投放量以及往复清扫装置清扫速度之间的不同配合，以满足不同实验工况的需求。
[0028](3)本专利技术装置设置有从颗粒物物料从投放到回收全过程的系统，便捷高效，令研究人员更加专注于实验本身。
[0029](4)本专利技术结合CFD技术对发生二次悬浮的颗粒在空间内的运动状态进行追踪模拟，获得其在空间内的分布特征，将计算所得的颗粒浓度与颗粒测试设备提供的数据进行比较，可实现正逆向对比增加实验结果精度。
[0030](5)本专利技术解决了传统实验数据获取方法操作复杂，工作量较大的问题，在保证实验效率及精确度的同时，有效减轻人工操作的工作量，使实验工作逐步趋向于智能化数字化，让颗粒物悬浮研究的实验数据获取变得简单且高效。
[0031本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，其特征在于，包括输送装置、往复清扫装置、物料补给装置、动力单元、控制系统、数据记录系统、存储系统；所述往复清扫装置安装于输送装置中后部；所述物料补给装置安装于输送装置前端；所述动力单元包括直流电机、舵机，直流电机安装于输送装置的整体框架中部，舵机安装于物料补给装置的储料罐下方；控制系统安装于输送装置中部；数据记录系统布置于输送装置的输送带上部；存储系统位于整个实验装置右侧。2.根据权利要求1所述的用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，其特征在于，所述输送装置包括整体框架、输送带、张紧轮、滚筒、挡板，输送带安装于整体框架的上部，通过张紧轮以及滚筒来进行紧固，挡板安装于输送带两侧。3.根据权利要求1所述的用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，其特征在于，所述往复清扫装置包括减速齿轮组、传动皮带、摇臂、固定轴、摆臂、毛刷，所述摇臂、固定轴分别与摆臂相连，所述摆臂与毛刷相连，所述传动皮带与固定在输送带下方整体框架内的减速齿轮组相连接。4.根据权利要求3所述的用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，其特征在于，减速齿轮组由一组固定在轴上的齿轮组成。5.根据权利要求1所述的用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，其特征在于，所述物料补给装置包括储料罐、弯管、舵机连杆、翻板，所述储料罐底部为漏斗状并接有弯管，弯管末端设置有翻板，翻板通过舵机连杆与舵机连接。6.根据权利要求1所述的用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，其特征在于，所述的直流电机通过控制芯片用PWM方法实现直流电机调速，所述舵...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蕾，郑皓，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：