自动干伞机结构和伞面及温度场适应条件分析

赵驰

摘 要：文章介绍了一种雨伞快速干燥装置的设计方案和工作原理。通过 Solidworks Flow Simulation 进行了机厢内温度场及速度场分析，结合伞面材料分析表明厢内温度分布较均匀，在风速较低的局部区域温度 40℃左右，远未达到伞面破坏温度，方案结构设计比较合理，具有市场推广应用价值。

关键词：自动干伞机;数值模拟;温度分布

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

随着人们生活水平的的提高，人们对生活中的一些琐碎的事情既讨厌又无奈，其中带雨滴的雨伞就是其中之一，无论怎么抖动都或多或少的帶上雨滴，在人群密集的地方，如果集中放置雨伞，雨水就会聚少成多，使得雨伞上滴落的雨水污染室内环境，使地面变得湿滑，而雨伞自然风干的过程时间非常长，并且需要展开雨伞占用很大的空间，同时也不美观。所以针对以上情况研发出一款雨伞快速干燥装置。

1 工作原理

自动干伞机，分为上、中、下3层，上层为湿伞放置层，雨伞通过伞夹固定，然后悬挂在输送带挂钩上。其结构，如图1所示，湿伞悬挂后，设备左侧放置的传感器受到感应，电机转动带动大齿轮，输送带开始运作，将湿伞带入到中间层，经过竖置电暖风及侧置电暖风加热，轴流风机加速，使空气中的热气转化成热风，快速干燥雨伞上的水滴。在雨伞移动到某个部位时，挂钩将触碰到右侧放置的碰撞装置上，挂钩掉落，雨伞也随之掉落到下层抽屉中。

1.从动滚筒;2.电暖风;3.强力挂钩;4.输送带;5.传感器;

6.轴流风机;7.抽屉;8.出风式电暖风;9.电机

图1 干伞机结构图

2 流场数值模拟与分析

2.1 物理模型

为了直观反映其内部流场状况，以本文设计的自动干伞机为研究对象，进行温度场和速度场的模拟与分析。

2.2 数学模型

干伞机内空气流动速度较低，因此，可将空气看作不可压缩气体。在进行网格划分时，对复杂结构进行简化，整体使用结构化六面体网格，局部区域采用非结构化网格技术。采用有限体积法，将建立的微分方程对每一个控制体积积分，便得出一组离散方程，求解各个物理量。

2.3 模拟结果及分析

雨伞干燥区选取离隔层30 mm。雨伞干燥区虚线线

框内温度范围大致为320.5～375 K。截面的左上侧存在热集中区，应注意该处高温对雨伞的破坏。当远离左侧暖机时，温度逐渐降低。温度在该截面处于350 K以上、350～320 K、320 K以下各约占干燥区1/3。等温线干燥区中部分布密集，说明热流密度较大，温度变化较剧烈，这是因为该区域正对侧面轴流风机，使得该处速度较大，热量能及时带走，加强了对流换热。温度分布图，如图2所示。

图2 温度分布图

在雨伞干燥区内，选取5条沿长度方向的轴线作为研究对象，以右端为长度0m，分别表示为A、B、C、D、E轴线，查看其温度、速度沿轴线变化情况，如图3所示。

图3 轴线排布图

3.伞面材料分析

现今雨伞面料主要为聚酰胺织物，聚酯织物两种。

聚酰胺（尼龙）织物：聚酰胺俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），密度1.15g/cm3，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称，包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。由美国著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组发明的。特性：良好的伸缩性、易磨损、弹性强，易膨胀、易干。耐碱及耐腐蚀，对酸敏感。易变黄，易受高温影响。

聚酯织物：俗称“涤纶”。是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维，属于高分子化合物。于1941年发明，是当前合成纤维的第一大品种。抗皱性和保形性很好，具有较高的强度与弹性恢复能力。其坚牢耐用、抗皱免烫、不粘毛。特性：抗皱性和保形性很好，具有较高的强度与弹性恢复能力。其坚牢耐用、抗皱免烫、不粘毛。、

参考文献：

[1]王守长.雨伞甩干筒[J].中小企业科技信息，1996，（10）：27 .

[2]徐世虎，金紧虹.雨伞设计中人机工程学分析[J].科技信息，2011 ，（ 16）：422-423.

[3]陈秀宁.现代机械工程基础实验教程（第二版）[M].北京：高等教育出版社， 2009.

[4] 刘佳林 纺织材料（M）中国纺织出版社 2010（5）60-63.

[5] 美凤 线质量与控制 （M）中国纺织出版社 2010（3）50-58（M）.