太陽(yáng)能暖風(fēng)干衣機(jī)的設(shè)計(jì)

1、.太陽(yáng)能暖風(fēng)干衣機(jī)目錄一 作品介紹.21.1思想來源.21.2作品名稱及使用方法.31.3原理簡(jiǎn)介.4二 外形設(shè)計(jì).5三 原理闡述.63.1集熱原理.63.2追蹤原理.153.3鼓風(fēng)原理.19四 應(yīng)用范圍及前景.234.1社會(huì)背景及調(diào)查.234.2應(yīng)用范圍.274.3應(yīng)用前景.29附錄 調(diào)查問卷.32一 作品介紹1.1思想來源本次作品的想法來源有三個(gè)方面:1.洗衣、晾衣是人們生活中每天都要經(jīng)歷的事，但是，經(jīng)常會(huì)碰上梅雨天氣或沙塵天，衣服就會(huì)干的很慢，尤其是對(duì)于大學(xué)生，白天需要上課，沒有時(shí)間晾衣服收衣服，這時(shí)人們就發(fā)明出來了各種使衣服干的更快的機(jī)器，“干衣機(jī)”就是其中的一種。干衣機(jī)是利用電加熱來

2、使洗好的衣物中的水分即時(shí)蒸發(fā)干燥的清潔類家用電器，但是市場(chǎng)上的干衣機(jī)通過電加熱來達(dá)到烘干效果，不僅限制工作時(shí)間，而且功率大，烘干的衣服少，便浪費(fèi)電能，烘干的衣服多，便浪費(fèi)時(shí)間（因?yàn)楝F(xiàn)在市場(chǎng)上的干衣機(jī)工作一會(huì)之后還要休息）。通過觀察和比較，我們想到，如果收集太陽(yáng)能，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能來加熱空氣，直接讓熱氣流來烘干衣服，從而達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、省時(shí)等目的。2. 特別的，作為當(dāng)代大學(xué)生，我們從生活中的細(xì)節(jié)出發(fā)，試圖將低碳的意義在身邊展開。在宿舍生活中，每所高校幾乎都有上萬(wàn)的學(xué)生有洗衣服晾衣服的需要，但是作為學(xué)生白天需要上課，根本沒有時(shí)間晾衣服，就算利用早上的時(shí)間晾衣服也常常會(huì)由于陰天下雨而來不及收衣服，

3、這也是住校生活的一大難題。我們發(fā)明的太陽(yáng)能暖風(fēng)干衣機(jī)，將晾衣服的地點(diǎn)放在室內(nèi)，首先解決了大家為收衣服擔(dān)心的問題。而且將晾衣服的數(shù)量和質(zhì)量提高，方便了大家的生活。同時(shí)，我們的裝置由太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)熱，自給自足，完全不需要消耗其他資源，節(jié)能減排，低碳環(huán)保。3. 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷飛速發(fā)展，人們的生活水平越來越高，而人們的生活節(jié)奏也在不斷的加快，時(shí)間對(duì)于人們來說尤為寶貴。因此，如果有一個(gè)裝置，它可以再主人不在身邊的時(shí)候自動(dòng)烘干衣服，沒有任何危險(xiǎn)性，且不浪費(fèi)能源的話，這樣對(duì)人們生活質(zhì)量的提高也是很有幫助。（詳見應(yīng)用范圍及前景）4.將濕衣服掛在陽(yáng)臺(tái)，無(wú)疑會(huì)阻礙陽(yáng)光射入室內(nèi)，浪費(fèi)空間。而且衣服上也會(huì)因此感染細(xì)

4、菌，不利于健康。但這個(gè)新型太陽(yáng)能烘干機(jī)卻能夠節(jié)省空間，加快干衣速度，無(wú)需任何復(fù)雜操作，即可達(dá)到干衣效果。1.2作品名稱及使用方法名稱：太陽(yáng)能暖風(fēng)干衣機(jī)使用方法：1.當(dāng)主人想要晾衣服時(shí)，只需把將太陽(yáng)能集熱裝置上的罩取走（此時(shí)太陽(yáng)能集熱裝置開始工作），并將離心通風(fēng)機(jī)的開關(guān)打開（此時(shí)通風(fēng)機(jī)向干衣機(jī)的機(jī)箱里鼓風(fēng)），便會(huì)在機(jī)箱內(nèi)360°散發(fā)熱風(fēng)，形成旋渦式氣流，快速帶走衣服濕氣。2.當(dāng)主人晾完衣服后，只需將離心通風(fēng)機(jī)的開關(guān)關(guān)閉，再將太陽(yáng)能集熱裝置上的罩蓋上，此時(shí)太陽(yáng)能暖風(fēng)干衣機(jī)停止工作，主人將衣服取下即可，或者不取下，不工作時(shí)的暖風(fēng)干衣機(jī)可以當(dāng)做衣柜來存放衣服。通過這種方式，達(dá)到了無(wú)需用電便可

5、快速晾干、熨燙衣物等等的目的。可以節(jié)約時(shí)間，方便快捷的晾曬衣物，節(jié)約了能源，提高了生活質(zhì)量，有使用簡(jiǎn)單方便、受外界環(huán)境影響小以及節(jié)約能源等特點(diǎn)。1.3 原理簡(jiǎn)介傳統(tǒng)的晾衣服方式就是將衣物掛在陽(yáng)光下，讓其自然變干，這種方法受到時(shí)間上和空間上的限制，常常會(huì)有諸如陰雨或沙塵天氣來不及收衣服的情況出現(xiàn)。本次作品我們主要基于的原理是：通過裝置吸收太陽(yáng)輻射能，并向空氣傳遞熱量，利用加熱后的工質(zhì)熱氣流促使衣服的水分蒸發(fā)，達(dá)到干燥衣物的目的。其原理主要分為幾部分：集熱部分、追蹤部分、鼓風(fēng)部分。集熱部分利用吸熱材料吸收太陽(yáng)能，將空氣加熱成熱氣流。追蹤部分可以使裝置實(shí)現(xiàn)每時(shí)每刻追蹤太陽(yáng)光強(qiáng)最大的方向來吸收太陽(yáng)能，

6、提高效率，實(shí)現(xiàn)自行工作。鼓風(fēng)原理便是將熱氣流通入到烘干箱內(nèi)使?jié)褚路乃终舭l(fā)，并將濕空氣從排氣口排出。二 外形設(shè)計(jì)聚熱板太陽(yáng)光風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口出氣口太陽(yáng)能聚熱板abcd太陽(yáng)能電池板 圖一 外觀設(shè)計(jì)圖一為我們此次作品中外形設(shè)計(jì)圖，通過圖可以清楚我們對(duì)各個(gè)部件的安排及太陽(yáng)能暖風(fēng)干衣系統(tǒng)的整體外觀。圖一中a處是太陽(yáng)能集熱裝置及太陽(yáng)能發(fā)電板部分，b處為鼓風(fēng)及出風(fēng)系統(tǒng)，而c處為放置衣物區(qū)域。鼓風(fēng)機(jī)由太陽(yáng)能電池板供電，太陽(yáng)能集熱裝置用于加熱氣流。d處為太陽(yáng)能集熱裝置的具體構(gòu)造。三 原理闡述本次作品我們主要基于的原理是：吸收太陽(yáng)輻射能，并向空氣傳遞熱量，利用加熱后的工質(zhì)空氣來干燥衣物。其原理主要分為幾部分：太陽(yáng)能

7、集熱部分、太陽(yáng)能追蹤部分、太陽(yáng)能發(fā)電部分、進(jìn)風(fēng)及出風(fēng)部分。3.1太陽(yáng)能集熱原理：太陽(yáng)能集熱裝置主要由太陽(yáng)能聚熱板組成。太陽(yáng)能聚熱板的具體構(gòu)造見圖二 圖二 太陽(yáng)能聚熱板太陽(yáng)能聚熱板的基本工作原理十分簡(jiǎn)單。概括地說，陽(yáng)光透過透明蓋板照射到表面涂有吸收層的吸熱體上，其中大部分太陽(yáng)輻射能為吸收體所吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并傳向流體通道中的空氣。這樣，從集熱裝置進(jìn)去口進(jìn)入的冷空氣，在流體通道中被太陽(yáng)能所加熱，溫度逐漸升高，加熱后的熱空氣，帶著有用的熱能從集熱裝置的出氣口流出，成為我們需要的熱空氣。3.1.1透明蓋板透明蓋板在裝置中中覆蓋吸熱板、并由透明（或半透明）材料組成的板狀部件。它的功能主要有3個(gè)：一是透

8、過太陽(yáng)輻射，使其投射在吸熱板上；二是保護(hù)吸熱板，使其不受灰塵及雨雪的侵蝕；三是形成溫室效應(yīng)，阻止吸熱板在溫度升高后通過對(duì)流和輻射向周圍環(huán)境散熱。太陽(yáng)能集熱裝置透明蓋板的層數(shù)及間距一般情況下，隨著透明蓋板層數(shù)的增多，雖然可以進(jìn)一步減少集熱裝置的對(duì)流和輻射熱損失，但同時(shí)會(huì)大幅度降低實(shí)際有效的太陽(yáng)透射比，因此本裝置選擇雙層結(jié)構(gòu)。對(duì)于透明蓋板與吸熱板之間的距離，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)提出過各種不同的數(shù)值，有的還根據(jù)平板夾層內(nèi)空氣自然對(duì)流換熱機(jī)理提出了最佳間距。本裝置采用的是使透明蓋板與平板太陽(yáng)能集熱裝置吸熱板之間的距離應(yīng)大于20mm。透明蓋板的材料選擇用于透明蓋板的材料主要有兩大類：平板玻璃平板玻璃具有紅外透射比

9、低、導(dǎo)熱系數(shù)小、耐候性能好等特點(diǎn)，在這些方面無(wú)疑是可以很好地滿足太陽(yáng)能集熱裝置透明蓋板的要求。然而，對(duì)于平板玻璃來說，太陽(yáng)透射比和沖擊強(qiáng)度是兩個(gè)需要重視的問題。目前常用的透明蓋板材料是厚度為35mm的平板玻璃，超白低鐵鋼化玻璃或超白低鐵布紋鋼化玻璃，透過率高，能夠抗冰雹，抗擊打，安全可靠。常用玻璃厚度為3.2mm和4.0mm兩種。 獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：A、玻璃的自爆率低：采用高純度原材料，相對(duì)普通玻璃不含各種引爆雜質(zhì)，從而大大降低了鋼化后的自爆率。B、顏色一致性：超白玻璃采用先進(jìn)的色度分析儀和分析軟件，確保了玻璃顏色的一致性。C、可見光透過率高，通透性好：大于93%的可見光透過率，使集熱裝置得到更多太陽(yáng)

10、能量。D、紫外線透過率低：降低對(duì)其他材料的老化影響。玻璃鋼板。太陽(yáng)能集熱裝置玻璃鋼板（即玻璃纖維增強(qiáng)塑料板）具有太陽(yáng)透射比高、導(dǎo)熱系數(shù)小、沖擊強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在這些方面無(wú)疑也是可以很好地滿足太陽(yáng)能集熱裝置透明蓋板的要求。然而，對(duì)于玻璃鋼板來說，紅外透射比和耐候性能是兩個(gè)需要重視的問題。玻璃鋼板的單色透射比與波長(zhǎng)關(guān)系曲線表明，單色透射比不僅在2pm以內(nèi)有很高的數(shù)值，而且在2.5pm以上仍有較高的數(shù)值。 因此，太陽(yáng)能集熱裝置玻璃鋼板的太陽(yáng)透射比一般都在0.88以上，但它的紅外透射比也比平板玻璃高得多。平板太陽(yáng)能集熱裝置玻璃鋼板通過使用高鍵能樹脂和膠衣，可以減少受紫外線破壞的程度。但是，玻璃鋼板的使用

11、壽命是無(wú)論如何不能跟作為無(wú)機(jī)材料的平板玻璃相比擬的。當(dāng)然，玻璃鋼板具有一些平板玻璃所沒有的特點(diǎn)。例如：玻璃鋼板的質(zhì)量輕，便于太陽(yáng)能集熱裝置的運(yùn)輸及安裝；玻璃鋼板的加工性能好，便于根據(jù)太陽(yáng)能集熱裝置產(chǎn)品的需要進(jìn)行加工成型。兩者相比，本裝置采用的是平板玻璃。3.1.2吸熱板吸熱板是太陽(yáng)能集熱裝置內(nèi)吸收太陽(yáng)輻射能并向空氣傳遞熱量的部件，其基本上是平板形狀。 在平板形狀的吸熱板上，通常都布置有排管和集管。排管是指吸熱板縱向排列并構(gòu)成流體通道的部件；集管是指吸熱板上下兩端橫向連接若干根排管并構(gòu)成流體通道的部件。吸熱板的材料種類很多，有銅、鋁合金、銅鋁復(fù)合、不銹鋼、鍍鋅鋼、塑料、橡膠等。太陽(yáng)能集管和支管采

12、用TP2銅TP2銅磷脫氧銅是熔解高純度的原材料把熔化銅中產(chǎn)生的氧氣用親氧性的磷（P）脫氧，使其氧含量降低到100PPm以下，從而提高其延展性、耐蝕性、熱傳導(dǎo)性、焊接性、抽拉加工性，在高溫中也不發(fā)生氫脆現(xiàn)象。太陽(yáng)能集熱裝置吸熱板材料特性及適用范圍：氧的含量極低，純度高，導(dǎo)電導(dǎo)熱性極好，延展性極好，透氣率低，無(wú)“氫病”或極少“氫病”；加工性能和焊接、耐蝕耐寒性均好。本裝置采用蛇管式吸熱板，是將金屬管彎曲成蛇形，然后再與平板焊接構(gòu)成吸熱板。吸熱板材料一般采用銅，焊接工藝可采用高頻焊接或超聲焊接。具體如圖二所示。蛇管式吸熱板優(yōu)點(diǎn)：不需要另外焊接集管，減少泄漏的可能性；熱效率 高，無(wú)結(jié)合熱阻；水質(zhì)清潔，

13、銅管不會(huì)被腐蝕；保證質(zhì)量，整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；耐壓能力強(qiáng)，銅管可以承受較高的壓力。蛇管式吸熱板缺點(diǎn)：流動(dòng)阻力大，流體通道不是并聯(lián)而是串聯(lián)；焊接難度大，焊縫不是直線而是曲線。3.1.3涂層為了使太陽(yáng)能集熱裝置吸熱板可以最大限度地吸收太陽(yáng)輻射能并將其轉(zhuǎn)換成熱能，在吸熱板上應(yīng)覆蓋有深色的涂層，這稱為太陽(yáng)能吸收涂層。吸熱板的涂層材料對(duì)吸收太陽(yáng)輻射能量起非常重要的作用。因?yàn)樘?yáng)輻射的波長(zhǎng)主要集中在0.32.5m的范圍內(nèi)，而吸熱板的熱輻射則主要集中在220m的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，要增強(qiáng)吸熱板對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收能力，又要減小熱損失，降低吸熱板的熱輻射，就需要采用選擇性涂料。選擇性涂料是對(duì)太陽(yáng)短波輻射具有較高吸收率

14、，而對(duì)長(zhǎng)波熱輻射發(fā)射率卻較低的一種涂料，目前國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)廠大多采用磁控濺射的方法制作選擇性涂層，可達(dá)到吸收率0.930.95，發(fā)射率0.120.04，大大提高了產(chǎn)品熱性能。吸收涂層可分為兩大類：非選擇性吸收涂層和選擇性吸收涂層。非選擇性吸收涂層是指其光學(xué)特性與輻射波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的吸收涂層；選擇性吸收涂層則是指其光學(xué)特性隨輻射波長(zhǎng)不同有顯著變化的吸收涂層。一般而言，要單純達(dá)到高的太陽(yáng)吸收比并不十分困難，難的是要在保持高的太陽(yáng)吸收比的同時(shí)又達(dá)到低的發(fā)射率。對(duì)于選擇性吸收涂層來說，隨著太陽(yáng)吸收比的提高，往往發(fā)射率也隨之升高；對(duì)于通常使用的黑板漆來說，其太陽(yáng)吸收比可高達(dá)0.95，但發(fā)射率也在0.90左右，所

15、以屬于非選擇性吸收涂層。選擇性吸收涂層可以用多種方法來制備，如噴涂方法、化學(xué)方法、電化學(xué)方法、真空蒸發(fā)方法、磁控濺射方法等。采用這些方法制備的選擇性吸收涂層，絕大多數(shù)的太陽(yáng)吸收比都可達(dá)到0.90以上，但是它們可達(dá)到的發(fā)射率范圍卻有明顯的區(qū)別。從發(fā)射率的性能角度出發(fā)，上述各種方法優(yōu)劣的排列順序應(yīng)是：磁控濺射方法、真空蒸發(fā)方法、電化學(xué)方法、化學(xué)方法、噴涂方法。當(dāng)然，每種方法的發(fā)射率值都有一定的范圍，某種涂層的實(shí)際發(fā)射率值取決于制備該涂層工藝優(yōu)化的程度。按吸熱板涂層可分類為：電鍍涂層、化學(xué)表面轉(zhuǎn)化涂層、真空鍍涂層。電鍍涂層：黑鉻涂層黑鉻涂層的吸收比和發(fā)射比分別為0.930.97和0.070.15，/

16、為613，具有優(yōu)良的光譜選擇性。黑鉻涂層的熱穩(wěn)定性和抗高溫性能也很好，適用于高溫條件，在300能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。此外，黑鉻涂層還具有較好的耐候性和耐蝕性。但是，現(xiàn)在采用的電鍍黑鉻工藝，電流密度大（15200A/dm2），溶液導(dǎo)電性差，電鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的焦耳熱，需要冷卻和通風(fēng)排氣才能維持正常生產(chǎn)。另外，黑鉻鍍?cè)诜倾~件上，需要先預(yù)鍍銅，再鍍光亮鎳，最后鍍黑鉻，生產(chǎn)成本較高。黑鎳涂層黑鎳涂層的吸收比可達(dá)0.930.96，熱發(fā)射比為0.080.15，/接近612，其吸收性能較好。黑鎳涂層很薄，為了提高涂層與基體的結(jié)合力和耐蝕性，常采用中間涂層（如Ni，Cu，Cd）或雙層鎳涂層。由于黑鎳涂層的熱穩(wěn)定性、耐

17、蝕性較差，通常只適用于低溫太陽(yáng)能熱利用。黑鈷涂層黑鈷涂層的主要成分是CoS，具有蜂窩型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其吸收比可達(dá)0.940.96，發(fā)射比為0.120.14，/為6.78。電化學(xué)表面轉(zhuǎn)化涂層 鋁陽(yáng)極氧化涂層鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化可在硫酸介質(zhì)中進(jìn)行，但在太陽(yáng)能熱利用中，主要用磷酸介質(zhì)。鋁氧化涂層著色有多種工藝，其中電解著色工藝獲得的涂層，具有牢固、穩(wěn)定、耐曬優(yōu)良特性，并且可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。鋁陽(yáng)極氧化涂層是一種多孔膜，孔隙率達(dá)22%，電解著色時(shí)金屬易沉積在微孔中。用于電解著色的金屬鹽類有：鎳鹽、錫鹽、鈷鹽和銅鹽等。鋁陽(yáng)極氧化涂層，耐蝕、耐磨和耐光照等性能也相當(dāng)好。CuO轉(zhuǎn)化涂層以陽(yáng)極氧化法制取的CuO轉(zhuǎn)化

18、涂層，NaOH電解液的濃度為1mol/L，電流密度為2mA/cm2，溫度為5057。涂層的吸收比可達(dá)0.880.95，法向發(fā)射比為0.150.30。這種CuO涂層有一層黑色絨面，保護(hù)不好，會(huì)導(dǎo)致吸收比的降低。真空鍍涂層可以采用真空蒸發(fā)和磁控濺射技術(shù)制備選擇吸收性能優(yōu)良的涂層，但后者的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，工藝控制方便，容易在大面積上獲得均勻一致的涂層。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的全玻璃真空集熱管和高檔平板集熱裝置吸熱板都采用磁控濺射技術(shù)制備吸收涂層。 本裝置采用的是電化學(xué)表面轉(zhuǎn)化涂層中的鋁陽(yáng)極氧化涂層3.1.4隔熱層隔熱層是集熱裝置中抑制吸熱板通過傳導(dǎo)向周圍環(huán)境散熱的部件。隔熱層的厚度隔熱層的厚度應(yīng)根據(jù)選用的材料

19、種類、集熱裝置的工作溫度、使用地區(qū)的氣候條件等因素來確定。隔熱層的厚度應(yīng)當(dāng)遵循這樣一條原則：材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大、平板太陽(yáng)能集熱裝置的工作溫度越高、使用地區(qū)的氣溫越低則隔熱層的厚度就要求越大。一般來說，底部隔熱層的厚度選用3050mm，側(cè)面隔熱層的厚度與之大致相同。隔熱層材料用于隔熱層的材料有：巖棉、玻璃棉、聚氨酯、聚苯乙烯等。聚苯乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)很小，但在溫度高于70時(shí)就會(huì)變形收縮，影響它在集熱裝置中的隔熱效果。在實(shí)際使用時(shí)，往往需要在底部隔熱層與吸熱板之間放置一層薄薄的玻璃棉或巖棉，在四周隔熱層的表面貼一層薄的鍍鋁聚酯薄膜，使隔熱層在較低的溫度條件下工作。即便如此，時(shí)間長(zhǎng)久后，仍會(huì)有一定的收縮

20、， 所以使用聚苯乙烯時(shí)，應(yīng)給予足夠的重視。玻璃棉是將熔融玻璃纖維化，形成棉狀的材料，化學(xué)成分屬玻璃類，是一種無(wú)機(jī)質(zhì)纖維，具有成型好、體積密度小、熱導(dǎo)率低、保溫絕熱、吸音性能好、耐腐飾、化學(xué)性能穩(wěn)定。此外，酚醛泡沫是一種新型的可以提高太陽(yáng)能集熱裝置的高效保溫材料。市場(chǎng) 上已逐漸有廠家在使用。酚醛泡沫（PhenolicFoam，簡(jiǎn)稱PF），是以酚醛樹脂和乳化劑、發(fā)泡劑、固化劑及其他助劑等多種物質(zhì)，經(jīng)科學(xué)配方發(fā)泡固化而成的閉孔型硬質(zhì)泡沫塑料。酚醛泡沫材料的特性總結(jié)如下：A、出色的保溫隔熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)<0.03W/m·K。B、較高的工作溫度。酚醛泡沫能在-200160(允許瞬時(shí)250

21、）長(zhǎng)期工作，無(wú)收縮。C、出色的耐候性。長(zhǎng)期暴露在高溫之下，仍然有較好的保溫隔熱性能，不會(huì)釋放任何可能阻隔太陽(yáng)能輻射的揮發(fā)性物質(zhì)。D、不燃性。酚醛泡沫（100mm厚）抗火焰能力可達(dá)1小時(shí)以上不被穿透，且無(wú)煙，無(wú)有害氣體散發(fā)。酚醛泡沫見明火時(shí)，表面形成結(jié)構(gòu)碳，無(wú)滴落物、無(wú)卷曲、無(wú)融化現(xiàn)象。過火后，表面形成結(jié)構(gòu)碳的石墨層，有效地保護(hù)了泡沫的內(nèi)結(jié)構(gòu)。E、環(huán)保。采用無(wú)氟發(fā)泡技術(shù)，無(wú)纖維，符合國(guó)家、國(guó)際的環(huán)保要求。酚醛泡沫與聚氨酯相比：相近的保溫性能，卻具有更高的工作溫度，且不燃。酚醛泡沫與巖棉相比：更好的保溫性能，更干凈，對(duì)人體無(wú)害。因此，本裝置采用酚醛泡沫作為隔熱層。3.2追蹤原理本次作品采用單軸跟蹤

22、系統(tǒng)，摒棄了精密傳感器，而采用簡(jiǎn)易的光敏三極管，雖無(wú)法達(dá)到很高的精度要求，但卻在保證正常的使用的情況下，降低了生產(chǎn)成本。它是根據(jù)太陽(yáng)的周日視運(yùn)行規(guī)律制作的，在一天內(nèi)只需要單軸跟蹤。高度角的跟蹤由手動(dòng)調(diào)節(jié)，這主要是考慮到太陽(yáng)的高度角變化不是很明顯。按照太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律，只需一周左右調(diào)整一次。這樣只要能控制方位角的變化，基本上就能滿足正常使用的要求。 電磁鐵 圖三 感光系統(tǒng)自動(dòng)隨動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)裝置如圖三，太陽(yáng)能自動(dòng)隨動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)裝置，方向角的調(diào)節(jié)是通過偏重實(shí)現(xiàn)的。每天早晨需要人為地把太陽(yáng)集熱面板轉(zhuǎn)向太陽(yáng)，這時(shí)由于偏重的作用，具有和太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)方向一致的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，但為了保證其在偏轉(zhuǎn)過程中的平穩(wěn)性，不發(fā)生傾倒，采用

23、了圖三所示的制動(dòng)裝置。在太陽(yáng)集熱面板的中心位置安裝控制盒，盒中心位置開有小孔，內(nèi)置帶有光敏電阻的控制電路，當(dāng)有光線照射到時(shí)，光敏電阻的阻值降低，使得電路中三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，電磁鐵不吸合，棘爪未被提起，從而保證其不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)太陽(yáng)轉(zhuǎn)過一定角度時(shí)，光線將不會(huì)照到光敏電阻，光敏電阻的阻值會(huì)增大很多，電路近似處于斷路狀態(tài)，這時(shí)電路中的三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電磁鐵通電吸合，提起棘爪，太陽(yáng)能集熱面板在偏重的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，直到光線照到三極管時(shí)，電磁鐵因斷電而斷開，棘爪下放，制動(dòng)太陽(yáng)能集熱面板，開從而達(dá)到制動(dòng)的目的。 但是，制動(dòng)裝置施以反向的力，控制著太陽(yáng)能集熱面板的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)焦面偏離板部中

24、心時(shí)感受元件就發(fā)出訊號(hào)，使制動(dòng)裝置放松制動(dòng)繩鏈，太陽(yáng)能集熱面板就自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一下，焦斑又回到板部中心上。12345 圖四 感光系統(tǒng)自動(dòng)隨動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖四，外側(cè)大圓環(huán)1用于固定太陽(yáng)能集熱追蹤裝置聚光板，采用兩個(gè)相互垂直的軸實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能集熱追蹤裝置沿高度角及方位角的變化，其中豎直方向的軸由固結(jié)在中心的一個(gè)小圓環(huán)2上的兩部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成，太陽(yáng)能集熱追蹤裝置可以繞著此軸旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)方位角的調(diào)整。在此軸的一段連接有制動(dòng)裝置，用以保證太陽(yáng)能集熱追蹤裝置能在與太陽(yáng)垂直的位置靜止不動(dòng)。內(nèi)側(cè)的小圓環(huán)可以通過固結(jié)于其上的這兩個(gè)軸4而帶動(dòng)外側(cè)的大圓環(huán)，繞著水平的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其下方連接一支撐桿5，手動(dòng)調(diào)節(jié)桿的長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)

25、高度角的調(diào)節(jié)，通過緊固螺栓保持太陽(yáng)能集熱追蹤裝置與太陽(yáng)垂直。采用棘爪和推桿式的電磁鐵相結(jié)合的方式。 為了避免偏轉(zhuǎn)時(shí)慣性過大問題，電路 采用555多諧振電路。圖五 太陽(yáng)能集熱自動(dòng)追蹤系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)采用絲杠傳動(dòng)，用12或220微電機(jī)就能驅(qū)動(dòng)。光敏跟蹤裝置采用單片設(shè)計(jì)。電子控制系統(tǒng)模塊化。整體結(jié)構(gòu)緊湊輕便，安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，無(wú)須維修，室外全天候條件運(yùn)行。此裝置含有橫向和縱向兩種自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)移動(dòng)功能，二維定位，跟蹤精確。晴天時(shí)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。時(shí)晴時(shí)陰，（晴時(shí)跟蹤，陰時(shí)停止）。3.3鼓風(fēng)系統(tǒng)原理3.3.1 鼓風(fēng)過程從風(fēng)機(jī)將空氣鼓入集熱裝置，得到的加熱后的空氣，通過管道進(jìn)入到烘干室，熱氣流促使?jié)褚路乃?/p>

26、蒸發(fā)。利用熱能使固體物料中的水分汽化并擴(kuò)散到空氣中去的過程，物料表面獲得熱量后，將熱量傳入物料內(nèi)部，使物料中所含的水分從物料內(nèi)部以液態(tài)或氣態(tài)方式進(jìn)行擴(kuò)散，逐漸到達(dá)物料表面，然后通過物料表面的氣膜而擴(kuò)散到空氣中去，使物料中所含的水分逐步減少，最終成為干燥狀態(tài)。風(fēng)機(jī)需要的電能由圖二中集熱板上裝有的太陽(yáng)能電池提供。3.3.2.離心風(fēng)機(jī)的工作過程 離心風(fēng)機(jī)主要由葉輪、進(jìn)風(fēng)口及蝸殼等組成。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉道（葉片構(gòu)成的流道）內(nèi)的空氣，受離心力作用而向外運(yùn)動(dòng)，在葉輪中央產(chǎn)生真空度，因而從進(jìn)風(fēng)口軸向吸入空氣（速度為c0）。吸入的空氣在葉輪入口處折轉(zhuǎn)90°后，進(jìn)入葉道（速度為c1），在葉片作用下獲得動(dòng)

27、能和壓能。從葉道甩出的氣流進(jìn)入蝸殼，經(jīng)集中、導(dǎo)流后，從出風(fēng)口排出。1234561.出風(fēng)口 2.蝸殼 3.葉輪 4.進(jìn)風(fēng)口 5.進(jìn)氣室圖5 離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)氣體流動(dòng)方向3.3.3 葉輪的工作原理 （一）速度三角形 空氣在葉道上任一點(diǎn)處，有絕對(duì)速度c，它是氣流與葉輪的相對(duì)速度與牽連速度的向量和。絕對(duì)速度c與牽連速度的夾角以表示。相對(duì)速度與牽連速度的反方向的夾角以表示。通常只畫出葉片入口及出口的速度三角形，并以1點(diǎn)表示葉輪入口；2點(diǎn)表示葉輪出口。絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡圖6 速度分析及速度三角形（二）基本方程歐拉方程 為便于計(jì)算，作假設(shè)如下： 1）、氣體為理想氣體，流動(dòng)中沒有任何能量損失，故驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的功全部轉(zhuǎn)化為氣

28、流的能量。 2）、葉輪葉片數(shù)無(wú)限多、葉片無(wú)限薄。所以氣體在葉道內(nèi)的流線與葉片形狀一致，氣流相對(duì)速度2的出口角2與葉片出口安裝角2A一致。 3）、氣流是穩(wěn)定流，其流動(dòng)不隨時(shí)間而變化。 當(dāng)風(fēng)機(jī)流量為Q（m3/s）、壓力為PT N/m2 時(shí)（PT 葉片數(shù)無(wú)限多時(shí)的理論壓力），氣流則得到的能量為 N=Q PT （N·m/s） 如風(fēng)機(jī)軸上阻力矩為 M（N·m）、角速度為（1/s），）則驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的功為 N=M （N·m/s） 根據(jù)假設(shè)1，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的功全部轉(zhuǎn)換為氣流的能量，則根據(jù)動(dòng)量定律，單位時(shí)間內(nèi)，葉輪中氣流對(duì)風(fēng)機(jī)的動(dòng)量矩的變化，等于外力對(duì)此軸線的力矩和。葉道內(nèi)氣體abcd經(jīng)

29、時(shí)間t后，移動(dòng)到efgh。根據(jù)假設(shè)3，氣流為穩(wěn)定流，截面abgh內(nèi)氣體動(dòng)量矩不變。因而在t時(shí)間內(nèi)，氣體動(dòng)量矩的變化為面積abfe與dcgh動(dòng)量矩之差，而面積abfe與dcgh內(nèi)體質(zhì)量相等，并等于每秒鐘流過葉輪氣體質(zhì)量乘以時(shí)間t，即 m=Qt葉輪入口及出口處的動(dòng)量矩M1及M2分別為單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)量矩的變化為力矩M 或所以上式為離心通過風(fēng)機(jī)的基本方程，又叫歐拉方程。因略去了全部損失，所以PT稱為無(wú)窮多葉片時(shí)的理論全壓。在上式中，C1u是葉輪進(jìn)口處氣流絕對(duì)速度C1在圓周方向的速度分量。由于葉輪入口處具有切線速度u1 ，按速度場(chǎng)作用規(guī)律，氣流在進(jìn)入葉輪時(shí)應(yīng)該存在切向分速。但是空氣的粘性很小，在沒有導(dǎo)流器

30、時(shí)，可以認(rèn)為氣流是徑向進(jìn)入葉輪的，即在葉輪入口處，1=90°，C1=C1r，C1u=0。代入歐拉方程，可得： PT=u2C2u四 應(yīng)用前沿與背景4.1社會(huì)背景及調(diào)查（一）社會(huì)背景據(jù)中國(guó)人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院等機(jī)構(gòu)發(fā)布的 中國(guó)城市空氣質(zhì)量管理績(jī)效評(píng)估顯示，空氣質(zhì)量好的城市個(gè)數(shù)占10.67%，差的城市占 75.80% ，極 差 的 城 市 占13.52%。并且空氣質(zhì)量水平正在整體惡化之中。這些顆粒物漂浮在空氣中，當(dāng)人們把衣服掛在外面曬時(shí)，晾曬衣物對(duì)微生物的殺滅不徹底，其中的細(xì)菌、病毒以及各種顆粒物便會(huì)吸附在衣服上，從而感染致病。如果遇到梅雨天氣，衣服上的細(xì)菌更是會(huì)成倍增長(zhǎng)，這對(duì)兒童和老人的危害

31、更大。但是如果用干衣機(jī)來晾干衣服，干衣機(jī)中的溫度足以將衣服中的細(xì)菌、病毒消滅。而快節(jié)奏的生活，高強(qiáng)度的工作更是讓家務(wù)這種原本輕松的事變得難以承受，不同的工作場(chǎng)合，需要不同的工作服飾，干衣速度提高才能讓我們的生活質(zhì)量顯著提升。近年來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)于可再生能源的關(guān)注越來越多。 在太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等各類可再生能源中，太陽(yáng)能成為了專家們的首選。能源專家指出，在可再生能源中，太陽(yáng)能取之不盡，清潔安全，是理想的可再生能源。不管從資源的數(shù)量、分布的普遍性，還是從清潔性、技術(shù)的可靠性來看，太陽(yáng)能都比其它可再生能源更具有優(yōu)越性。根據(jù)預(yù)測(cè)，到 2050 年各種一次性能源在世界能源消費(fèi)構(gòu)成中所占的

32、比例將為：天然氣 13%、煤 20%、核能 10%、水電 5%、可再生能源（含太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等）50%。太陽(yáng) 能以其儲(chǔ)量的“無(wú)限性”、存在的普遍性、開發(fā)利用的清潔性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性等絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，將成為人類最理想的替代能源。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。目前太陽(yáng)能的利用主要有兩大重點(diǎn)方向，一是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能， 另一個(gè)就是將太陽(yáng) 能轉(zhuǎn)化為電能（即通常所說的光伏發(fā)電），其中將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能是發(fā)展的重點(diǎn)。而本作品正是利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能這一熱門技術(shù)。并且，本作品充分考慮到太陽(yáng)太陽(yáng)能受時(shí)間、天氣的影響,利用了太陽(yáng)能追蹤技術(shù)，這一利用大大方便了使用者，使他們無(wú)需顧慮太陽(yáng)變化對(duì)晾曬衣物快慢的

33、影響，總能高效快速的晾干衣物。(二) 調(diào)查問卷調(diào)查對(duì)象采取隨機(jī)抽樣法對(duì)沈陽(yáng)商業(yè)區(qū)及周邊郊區(qū)進(jìn)行了調(diào)查問卷，包括學(xué)校學(xué)生，城區(qū)和郊區(qū)群眾，還有醫(yī)院工作者共計(jì)2092人次，被調(diào)查者對(duì)我們的問卷很感興趣。有近70%的人遇到衣服干的太慢或者沒有時(shí)間晾曬衣物的尷尬。有個(gè)白領(lǐng)李某，因在今年春節(jié)假后第一天衣服未干，而不得不請(qǐng)假等衣服干了再上班工作。 調(diào)查統(tǒng)計(jì)匯總表 居住環(huán)境項(xiàng)目學(xué)生宿舍城區(qū)家庭農(nóng)村家庭醫(yī)院每周晾衣次數(shù)3.75.25.67.0每周因天氣潮濕衣服難晾干次數(shù)1.13.22.64.8每周衣服難晾干比率0.300.6150.4640.56擁有干衣機(jī)比率0.100.310.110.686對(duì)衣服難以晾干的

34、態(tài)度很不能接受287156214324不能接受12312414589一般561564578調(diào)查內(nèi)容和方法： 參照相關(guān)隨機(jī)調(diào)查表，自行設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，主要內(nèi)容包括，（1）調(diào)查對(duì)象的基本信息（2）對(duì)晾干衣物不方便的看法（3）對(duì)節(jié)能干衣機(jī)的需求（4）可以接受的價(jià)格等通過直觀圖，可以反映出人們?cè)谌粘Ｉ钪械牧酪聠栴}還是很大的，那么為了解決這些顧慮，我們可以改善晾衣的設(shè)備，這將會(huì)幫助人們節(jié)省大量時(shí)間，會(huì)帶給我們方便快捷的感覺，也會(huì)讓我們穿的更舒適些。從調(diào)查中我們了解到，在日常生活中女性比男性花費(fèi)更多的時(shí)間洗衣服，由此看出，晾衣服所需的時(shí)間也是很重要的，若碰上糟糕的天氣，會(huì)浪費(fèi)我們更多的時(shí)間和精力，所以，對(duì)

35、于我們所設(shè)計(jì)的晾衣設(shè)備將會(huì)替人們解決許多麻煩，這也使我們對(duì)發(fā)明前景更加充滿希望。4.2應(yīng)用范圍此烘干機(jī)可用來衣物干燥、被褥干燥、干鞋、物品干燥、平整衣服、防霉、防菌等。不占房間面積、收放簡(jiǎn)單、環(huán)保高效。它利用可再生的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，既環(huán)保又節(jié)能，方便快捷。而且屬于普及型、低價(jià)位、高效實(shí)用的多功能干衣干燥機(jī)產(chǎn)品，適合居家使用、企業(yè)、社團(tuán)、醫(yī)院、學(xué)校、集體宿舍使用。它實(shí)用性強(qiáng)，晾曬衣物不須熨燙，平整。使用安全，采用低溫烘干，以防高溫?fù)p傷衣物料質(zhì)，同時(shí)可以維護(hù)衣物原色，使衣物亮麗如新。這對(duì)家庭中一些名貴衣服的保存是非常有效的，特別是對(duì)一些只能手洗的衣物，例如羽絨服，貂皮衣等必須得自然晾曬，否則會(huì)影

36、響衣服的光澤，平滑度，以及保暖性能等。對(duì)于企業(yè)、社團(tuán)、醫(yī)院、學(xué)校、集體宿舍，我們也可以加大晾衣機(jī)的表面積，這樣就解決了大量衣服的晾曬問題。不僅如此，對(duì)于天氣寒冷潮濕的地方，晾衣機(jī)也不只針對(duì)洗的衣服，還可以對(duì)潮濕的衣服進(jìn)行晾曬，殺菌消毒，以防長(zhǎng)期存放產(chǎn)生對(duì)人體有害的細(xì)菌等，方便而科學(xué)。另外國(guó)內(nèi)這幾年旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展也使酒店賓館業(yè)的發(fā)展紅火起來，而酒店賓館出于對(duì)衛(wèi)生干凈的考慮，基本都是采用烘干方式來處理衣服，毛巾，被套等物品，然后在集體進(jìn)行消毒的。新型晾衣機(jī)的出現(xiàn)，一改往日用電式烘干機(jī)的風(fēng)格，轉(zhuǎn)而從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，利用新能源，直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，有效地解決了大量能源消耗的問題。而且還能在

37、晾曬衣服的同時(shí)起到殺毒的作用，可謂一機(jī)多用，為賓館的服務(wù)又省了一道工序，而且利用太陽(yáng)能烘干成為賓館酒店的一大特色，顧客也將對(duì)其評(píng)價(jià)更上一層樓，酒店的發(fā)展也將呈現(xiàn)一番新的面貌。太陽(yáng)能的利用，符合新世紀(jì)發(fā)展的要求，對(duì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展起著非常重要的作用，奠定了可持續(xù)發(fā)展的道路。4.3應(yīng)用前景產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：干衣機(jī)市場(chǎng)隨寒流的到來逐漸升溫，在寒潮的一次次侵襲中，三九嚴(yán)冬按時(shí)而至，不但北方氣溫急劇下降，南方天氣也倍加陰冷潮濕。就是在這個(gè)寒冷陰濕的季節(jié)里，干衣機(jī)逐漸走進(jìn)人們的生活。今年入冬，天氣愈加干冷，因此干衣機(jī)迎來了它渴盼已久的“春天”，多年來一直不溫不火的市場(chǎng)如今正突發(fā)需求“井噴”，各大家電賣

38、場(chǎng)的干衣機(jī)銷量再創(chuàng)歷史新高，在南方許多城市甚至出現(xiàn)了斷貨的情況。在各家家電賣場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，如今干衣機(jī)已不再是昔日高收入階層的專有用品了，普通百姓逐漸成為其主要的消費(fèi)人群。根據(jù)調(diào)查顯示，很多家庭有老人和小孩，因此衣服換洗比較頻繁，但由于天氣太冷，屋里沒法晾，晾在外面又很快會(huì)結(jié)冰，難以晾干不說，晾干后的衣服上仍然存在潮濕的氣息，這也就成為家庭里的一大難題。因此，多功能環(huán)保節(jié)能干衣機(jī)的上市必然會(huì)在家電市場(chǎng)卷起一場(chǎng)搶購(gòu)風(fēng)暴。對(duì)于住在樓房的家庭，室內(nèi)晾衣弊病很多，除了晾曬時(shí)間長(zhǎng)、干燥效果差、影響家居美觀外，更嚴(yán)重的是，室內(nèi)的紫外線強(qiáng)度根本達(dá)不到必要的殺菌效果，沾附于衣物上的細(xì)菌、螨蟲等微生物長(zhǎng)期潛伏下來，

39、會(huì)對(duì)人體健康造成威脅?？茖W(xué)研究證明，在室內(nèi)晾曬衣物對(duì)大腸桿菌、酵母菌、螨蟲等微生物的殺滅率只有不到15%。而且如果遇到陰雨天氣，衣服長(zhǎng)時(shí)間不干，微生物就會(huì)在潮濕環(huán)境下大量繁殖導(dǎo)致衣物發(fā)霉。尤其在南方的梅雨季節(jié)，長(zhǎng)期潮濕的衣物還會(huì)散發(fā)出讓人不愉快的味道。在這種情況下，干衣機(jī)的優(yōu)勢(shì)便體現(xiàn)得淋漓盡致。使用干衣機(jī)不僅可以避免戶外晾曬過程中出現(xiàn)的二次污染、解決室內(nèi)晾衣的不便，同時(shí)，也有效解決了城市的“萬(wàn)國(guó)旗”現(xiàn)象和室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)晾曬造成的家居環(huán)境不協(xié)調(diào)問題，提高了城市形象和家庭品位。有關(guān)資料顯示，在歐美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，人們已經(jīng)普遍使用干衣機(jī)來干燥衣物，但目前在我國(guó)家用干衣機(jī)的作用還未被廣大百姓所認(rèn)識(shí)，因此市場(chǎng)還基本處于萌芽狀態(tài)。我