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便携式室内空气净化器的研制http://www.jiuliangmei.com/
信息来源:http://www.jiuliangmei.com/ 发布时间:2019/5/13 TAGS:$cvcvtt$

1 引言

近年来, 我国空气质量不容乐观, 杭州也曾发生严重的连续雾霾天气, 即使紧闭门窗, 也无法阻止PM2.5对室内空气的污染。与此同时, 现代装修所用的大量装饰材料也会造成室内空气污染。室内空气污染的程度甚至可以达到室外空气污染的100倍以上[1], 已经严重地危害到人们的健康。随着社会的发展和进步, 现代人需要长时间地待在室内进行工作学习和开展各项活动, 由此人们也越来越关注和重视室内空气的污染问题, 必须加强室内空气净化技术的研究, 努力改善室内空气质量状况。

2 空气净化器的设计思路

2.1 室内污染物

SHINEIKONGQIWURANWUZHUYAOYOU4GEBUFENZUCHENG:YISHISHENTOUDAOSHINEIDESHIWAIDAQIWURAN, RUWUMAI、QICHEWEIQIHEGONGYEPAIFANGDENG;ERSHIZHUANGXIUZHUANGSHIGUOCHENGZHONGSHIYONGDETULIAO、YOUQI、ZHANHEJIHERENZAOFUHEBANCAIDENGHUAXUECAILIAOSANFACHUDEJIAQUAN、JIABENHEBENFENDENGWURANWU;SANSHIYINPENGREN、XIYANHEDIANWENXIANGDENGXINGWEICHANSHENGDEGEZHONGRANSHAOCHANWU;SISHIRENTIZISHENHUODONG, RUHUXI、PAIHAN、HUAZHUANG、XIDI、YANGCHONGWUHEKAIKONGDIAODENG, CHANSHENGDEFENMIWU、HUAXUEPIN、WEISHENGWUHEFENCHENDENGWURANWU。KEJIAN, JINGHUASHINEIKONGQIBUDANYAOXIFUFENCHEN, HAIYAOFENJIEYOUHAIWUZHIHESHAJUNXIAODU。

2.2 空气净化技术

KONGQIJINGHUAJISHUZHUYAOFENWEIXUYAOGUFENGJIDONGLIDEZHUDONGSHIKONGQIJINGHUAJISHUHEBUXUYAOGUFENGJIDONGLIDEBEIDONGSHIKONGQIJINGHUAJISHU, JIEHESHINEIKONGQIWURANDESHIJIQINGKUANG, ZHUYAOCAIYONGYIXIAJILEIZHUDONGSHIKONGQIJINGHUAJISHU。

2.2.1 活性炭

活性炭是一种多孔碳, 根据吸附孔的大小可以分为吸附小分子的微孔 (孔径<2nm) 、吸附大分子的中孔 (孔径2~50nm) 和吸附细菌及其他微生物的大孔 (孔径>50nm) [2]。活性炭物理性质和化学性质都很稳定, 因此作为吸附材料广泛应用在环保领域。

2.2.2 HEPA

HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter) , 即高效空气微粒过滤器, 是国际公认最好的高效滤材。其材质主要是各种高效滤纸和有机纤维, 可以有效阻隔0.3μm以上的微粒, 阻隔率可达99.97%以上[3], 因此HEPA是粉尘、烟雾等空气污染物最有效的过滤装置。

2.2.3 光触媒

凡是具有光催化功能的材料都可以称之为光触媒[4], 实际应用中以纳米TiO2为代表, TiO2在光的照射下, 与空气中的O2和H2O一起发生反应, 使得TiO2表面产生了强氧化性的超氧阴离子自由基和氢氧自由基, 可把空气中的各种有害物、异味、微生物等氧化分解成无污染的CO2和H2O, 从而达到空气净化的效果。

2.2.4 UV-C

UV-C波段, 波长200~275nm[5], 也叫短波灭菌紫外线。危害人体的细菌和病毒等单细胞微生物经UV-C照射后, 细胞阻止内的DNA和RNA结构直接被彻底破坏, 使微生物体内的蛋白质彻底无法生成, 使微生物立即死亡或丧失繁殖能力。针对室内的实际污染情况, 本文研制的空气净化器主要采用了以下几类主动式空气净化技术。

2.3 关键要素

SHEJIHEZHIZUOYITAIHEGEDEKONGQIJINGHUAQI, BIXUZONGHEKAOLVFENGZU、FENGJIHEFENGDAODENGZHONGDIANYAOSU, CAINENGZUIDAXIANDUDIFAHUIJINGHUAQIDEGONGXIAO。

2.3.1 风阻

YONGYUQINGCHUGUTIKELIWUDEKONGQIGUOLVQI, BUTONGJIBIEDECHANPIN, GUOLVNENGLIBUTONG。GUOLVNENGLIYUEGAODEGUOLVQI, YOUYUKONGJINGDESUOXIAOHUOJIEGOUJINMIDUDETISHENG, DUILIUDONGDEKONGQISUOCHANSHENGDEZULIYEYUEDA。YOUCIZAOCHENGFENGJICHANSHENGDEFENGWUFAYOUXIAOTONGGUO。YANJIUFAXIAN, GUOLVQIBINGFEIJIBIEYUEGAOYUEHAO, ERSHIYINGGAIXUANYONGYUFENGJINENGLIPIPEIDECHANPIN, CAINENGSHIXIANZUIJIADEJINGHUAXIAOGUO。

2.3.2 风机

BUTONGDEFENGJIKEYITIGONGBUTONGDEFENGLIANGYUFENGYA, FENGJIDUIYUKONGQIJINGHUAQIDEJINGHUAXIAONENGZHIGUANZHONGYAO。CHANGJIANDEFENGJILEIXINGYOULIANGZHONG:ZHOULIUSHIFENGJIHELIXINSHIFENGJI。

ZHOULIUSHIFENGJIYINQILIULIUDONGDEFANGXIANGYUFENGJISHANYEDEZHOUXIANGTONGERDEMING, DUOYONGYUKONGQILIULIANGYAOQIUJIAOGAOERDUIFENGYAYAOQIUJIAODIDECHANGHE。YOUYUQIFENGYAJIAOXIAO, SUOCHANSHENGDEQILIUHENNANCHUANTOUGUOLVWANG, YINCIZAIKONGQIJINGHUAQIZHONGSHIYONGJIAOSHAO。LIXINFENGJIDEYUANLISHILIYONGGAOSUXUANZHUANDEYELUNJIANGQITIJIASU, SHIYONGYIGEWOXUANGUANDAO, JIANGQILIUBIANXIANG、JIANSU、YASUO, CONGERCHANSHENGLEHENGAODEFENGYAYUFENGLIANG, YINCIKEZAIYOUXIANDEKONGJIANNEI, SHIXIANGAOFENGYAYUGAOFENGLIANG, FEICHANGSHIYONGYUKONGQIJINGHUAQI。

2.3.3 风道

TONGCHANGKONGQIJINGHUAQIDEFENGDAOJIAODUAN, ZHEIYANGYIFANGMIANKEYIBIMIANWURANWUZAIFENGDAONEIDECHENJI, LINGYIFANGMIANJIAODUANDEFENGDAOXIANGDUIRONGYIMIFENG, KEYIBIMIANYINMIFENGXIAOGUOBUHAODAOZHIXIELOU, CHANSHENGERCIWURAN。

3 空气净化器设计与制备

3.1 结构设计

ZAIFENGXIANGSHEJISHANG, YIBANXUJINGHUADEKONGQISHOUXIANJINGGUOGUOLVWANG, GUOLVWEIJIEJINGKONGQI, RANHOUDAODAFENGJI, ZAIJINGGUOFENGJIFENGDAOJIHOUXUJINGHUASHOUDUAN, CHUIRUSHINEI。TONGSHI, WEILEJIANGSHINEILITIKONGJIANXUNHUANJINGHUA, YIBANKAOLVCAIYONGSIZHOU+DIBUJINFENG, DINGBUCHUIFENGDESHEJI。YINCIBENKETIYANZHIDEKONGQIJINGHUAQIDEFENGDAOSHEJICHENGSIZHOUJINFENG、DINGBUCHUIFENGDEXINGSHI。

JINGHUAKONGQIJINGGUOHUOXINGTANWANG、HEPAHEGUANGCHUMEIWANGJINRULIXINFENGJI, ZAICHUIFENGKOUANZHUANGUV-CSHAJUNDENGJINXINGSHAJUNCHULI, ZUIZHONGCONGKONGQIJINGHUAQISHANGFANGLIUCHU。ZAICHUFENGKOUWAISHEZHIDANGFENGBAN, YIQUEBAOZAIKONGQISHUNCHANGLIUTONGDETONGSHI, BIMIANZAWUJINRU。

TONGSHI, WEIQUEBAOKONGQIJINGHUAQIBIANXIETEXING, ZAIKONGQIJINGHUAQIDIBUANZHUANGWANXIANGLUN, ZAIDINGBUANZHUANGLASHOU, CONGERQUEBAOYIDONGXING。ZAIXIAOXINGKONGQIJINGHUAQIDESHEJIZHIZUOGUOCHENGZHONGCAIYONGXUDIANCHIGONGDIANDEFANGSHI, JIANGXUDIANCHIJICHENGDAOKONGQIJINGHUAQINEIBU, YITIGAOBIANXIEXING。

3.2 元件选型

根据GB/T 13554-2008《高效空气过滤器》, 针对50m2的使用面积, 初步选定过滤器和配套风机型号, 并据此选择UV-C杀菌灯型号, 以及设计空气净化器支架和外壳。

BENKETIZHONG, GUOLVQIXUANYONGBAOHANHUOXINGTANWANG、HEPAHEGUANGCHUMEIWANGDEFEILIPUAC4144GUOLVWANGTAOZHUANG;UV-CSHAJUNDENGXUANYONGSHANGHAISITONGGONGSISHENGCHANDE15WDEUV-CSHAJUNDENG;FENGJIFENBIEXUANYONGKEYITIGONGJIAOGAOFENGYAHEGAOFENGLIANGDETONGYONGLIXINSHIFENGJI (GONGLV180 W、EDINGDIANYAWEI220V) , YIJIJUYOUJIAOHAOBIANXIEXINGDEXIAOXINGZHOULIUSHIFENGJI (GONGLV3 W、EDINGDIANYA12V) , YIJINXINGDUIZHAOSHIYAN。

4 性能测试

空气净化器样机装配完成后, 在实验室现有条件下, 开启空气净化器一段时间后, WinLand-TC308型TVOC+PM2.5空气质量检测仪进行空气净化程度测试。

实验结果显示, 采用离心式风机的空气净化器在30m2的实验室运行1h、2h、4h后, TVOC (评价有机气态物质) 从33分别降低到15、12.7和9, PM2.5从19.2分别降低到13.4、9.4和5.6。

采用轴流式风机的空气净化器在30m2的实验室运行1h、2h、4h后, TVOC从分别33降低到30、25、23, PM2.5从19.2分别降低到17.2、14.7和10.8。

可见, 开发的两款空气净化器均起到了净化空气的效果, 其中风机选择对净化效果有比较明显的影响。采用180 W离心式风机制备的空气净化器对PM2.5的去除效率可达到27%以上, 对有毒有害气体的分解吸收可达到29%以上, 有效提高了室内空气质量。

5 结语

ZHENDUISHINEIKONGQIWURANDEWENTI, CAIYONGHUOXINGTANXIFU、HEPAGUOLV、GUANGCHUMEIFENJIEHEZIWAIXIANSHAJUNJISHU, YANZHILEYIZHONGBIANXIESHIKONGQIJINGHUAQI, JINGGUOSHIYANCESHIFENXI, GAIJINGHUAQIKEYIDADAOHENHAODEJINGHUASHINEIKONGQIDEMUDE。

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