Призначення порохотягів пилососу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Пилосос (також порохотяг, пилотяг, пилосмок) -- пристрій, який створює розрідження повітря за допомогою відцентрового вентилятора, що дозволяє йому всмоктувати пил і бруд; пил збирається системою, що фільтрує, усередині пилососа. Пилосос зазвичай використовується для очищення підлог і килимових покриттів.

Перші пилососи були виготовлені в США в 1869 році. На початку XXI століття з'явився принципово новий клас пилососів -- пилососи-роботи, що виконують прибирання без втручання людини, такі як «Roomba», «Robomaxx», «Trilobite» тощо.

Основними вузлами сучасного пилососа є електродвигун, вентилятор і система фільтрації, вмонтовані в корпус. Комплектуються гофрованим шлангом з різними насадками. Сучасні фільтри здатні видаляти не лише бруд, але і дрібнодисперсні алергени.

Пилососи бувають підлогові, ручні, ранцеві, автомобільні, щітки-пилососи та інші. Найпоширеніші підлогові пилососи. За способом утилізації пилу пилососи діляться на моделі з мішком (пилозбірник), з контейнером («циклон») і моделі з водяним фільтром. Перший пилосос з циклонною системою був виготовлений і запатентований американською компанією «Dirt Devil» в 1955 році.

Основні характеристики пилососа -- це потужність всмоктування (зазвичай вважається достатньою величина в 300 Вт) і споживана потужність.

Розрізняють дві основні категорії пилозбірників: Незмінні матерчаті пилозбірники - постійно знаходяться всередині пилососа і витрушуються по мірі наповнення, після чого, встановлюються назад в пилосос. Незмінні пилозбірники зроблені з тканини і затримують тільки велику пил, пропускаючи і розпорошуючи в повітрі після збирання небезпечну дрібну фракцію пилу. Змінні пилозбірники - виготовляються з паперу або композиційного нетканого матеріалу і промиваються або викидаються при заповненні, після чого в пилосос вставляється новий пилозбірник. Кращі моделі нетканих пилозбірників здатні затримувати пил до 0,3 мікрон і досягають класу фільтрації HEPA14.Для людей з астмою рекомендуються пилососи класу фільтрації HEPA H12 і вище (наприклад HEPA H13). Перевага таких пилососів, насамперед, в простоті і надійності конструкції. До недоліків можна віднести необхідність регулярної покупки фільтрів і зниження потужності всмоктування в міру заповнення фільтра.

Основними конструктивними елементами пилососів є корпус, в якому розміщені повітровсмоктувальний агрегат (ПВА) і система фільтрів.

Шум, який створюється в процесі роботи пилососа, хоча не впливає на прибирання, але створює стан дискомфорту, а при довготривалій дії або при індивідуальній підвищеній чутливості може призвести до стресового стану.

Про якість роботи пилососа судять перш за все по тому, яка його здатність збирати пил. Повітря, яке попало всередину пилососа під час його роботи, заносить максимальну кількість пилу. Сучасні конструкції пилососів забезпечують ефективність фільтрації повітря не нижче 99,9 %. Кожний, хто прибирав свою квартиру за допомогою сучасного пилососа, зауважує, що після цього в приміщенні легше дихати, повітря стає свіжіше, а інколи з ароматом. Конструкція пилососа дозволяє встановити бар'єри на шляху пилу на трьох етапах -- на вході пилозбірника, на вході у відсік двигуна (фільтр двигуна), щоб не допустити перегріву та забруднення двигуна і на виході із пилососа (вихідний фільтр).Першим і основним фільтром є пилозбірник, і багато пилососів оснащаються спеціальним пристроєм, який блокує вмикання пилососа при неправильно встановленому або відсутньому пилозбірнику.



Вихідні дані

Варіант	К-сть ступе- ней	Продуктивність , м3/с	Статичний тиск p, Па	Тип конструкції	Внутр. Діам. Шланга Dвн,мм	Матеріал фільтра
6	2	250	12200	Bosh	42	молескин



1. Розрахунок втрат тиску в повітряному тракті та потужності всмоктування порохотяга при чистому пилозбірнику

1.1 Гідравлічний опір та втрати тиску у подовжувальній трубці

Втрати тиску у подовжувальній трубці визначаються за формулами втрат на тертя при проходженні повітря по довгому трубопроводу.

Середня швидкість повітря у подовжувальній трубці

= м/с,

де Q - номінальна продуктивність ПВА порохотяга, м3/с (з завдання);

Dтр.вн - внутрішній діаметр подовжувальної трубки, який дорівнює внутрішньому діаметру шланга, м.

Коефіцієнт гідравлічного тертя подовжувальної трубки розраховуємо за формулою [1]

=

де Dтр.вн - внутрішній діаметр подовжувальної трубки, мм

Коефіцієнт гідравлічного опору тертя подовжувальної трубки

=

де - довжина подовжувальної трубки, м

Втрати тиску в подовжувальній трубці

==58,32 Па

де = 1,2 кг/м3- густина повітря.

1.2 Гідравлічний опір та втрати тиску в гнучкому шлангу

Втрати тиску у шлангу визначаються за формулами втрат на тертя при проходженні повітря по довгому трубопроводу.

Середня швидкість повітря у шлангу

,

де Dшл.вн - внутрішній діаметр гнучкого шланга, мм

Коефіцієнт гідравлічного тертя шланга розраховуємо за формулою [1]

=0,2*

Коефіцієнт гідравлічного опору тертя шланга

=

де - довжина шланга, м

Втрати тиску в шлангу

==761.8 Па

Розміри елементу пластмасового рукава шланга наведені на рис.1 [3]

Рис. 1 - Елемент пластмасового гофрованого рукава шланга: S - товщина плівки; R - радіус дроту (з покриттям); r - радіус згину плівки; а - ділянка, яку вимірюють

пилосос пилозбірник трубка потужність

Вимірюють шланг порохотяга-аналога та визначають:

- довжину шланга та у вільному та розтягненому стані відповідно;

- кількість гофрів на всій довжині шланга n.

За виразами, наведеними у 3 розраховують: крок гофри у вільному та розтягненому стані, глибина гофри

Крок гофри у вільному стані

= м.

Крок гофри у розтягненому стані

= м.

Глибина гофри

= м.

1.3 Гідравлічний опір та втрати тиску при входженні потоку зі шлангу у фільтр/корпус (розширення потоку)

Гідравлічний опір та втрати тиску при входженні потоку зі шлангу у фільтр/корпус (рис. 2) розраховуються за формулами [8]

Рис. 2 - Раптове розширення потоку

Площа отвору перед розширенням

=

де - діаметр отвору перед розширенням, м.

Середня швидкість потоку до розширення

==21,1 м/с

Запропонувати конструкцію фільтра та навести ескіз фільтра з розмірами, необхідними для розрахунку площі Sф фільтра на шляху розширення потоку.

Коефіцієнт місцевого гідравлічного опору при раптовому розширенні потоку

=

Втрати тиску при входженні потоку зі шлангу у фільтр (розширення потоку)

Па

В деяких конструкціях порохотяга може виникнути необхідність розрахунку втрат тиску при повороті потоку від вхідного отвору корпуса до фільтра.

1.4 Гідравлічний опір та втрати тиску у фільтрі (незаповненому)

Середня швидкість повітряного потоку перед входом у фільтр

= = 0.09 м/с

Обробка технічних характеристик фільтрувальних матеріалів, наведених в табл. 2 7 та у додатку (в цьому файлі).

а) відповідно до заданого матеріалу фільтра виписати з додатку (табл. 2 7) свої дані, звівши їх у таблицю;

Фільтрувальний матеріал	Лінійна швидкість фільтрації, см/с.	Продуктивність, м3/год	Втрати тиску, мм вод. ст.
молескин, арт. 590	19,75 19,14 18,25 17,81 17,57 16,64	78,24 75,84 72,40 70,41 69,60 65,92	85 155 205 255 295 370

б) перерахувати числові значення аеродинамічного опору фільтра з мм. вод. ст. у Па на основі співвідношення:

1мм.вод.ст.= 9,81 Па

в) перерахувати числові значення продуктивності Q з у

Фільтрувальний матеріал	Лінійна швидкість фільтрації, м/с.	Продуктивність, м3/сек	Втрати тиску, Па.
молескин, арт. 590	0,1975 0,1914 0,1825 0,1781 0,1757 0,1664	0,0217 0,0210 0,0201 0,0196 0,0193 0,0183	833,85 1520,55 2011,05 2501,55 2893,95 3629,7

г) для кожної точки характеристики фільтрувального матеріалу розраховуємо коефіцієнти гідравлічного опору, які відповідають експериментальним значенням з табл.2. за формулою



=

=

=

== 131440.8

== 156241.4

== 218480.6

д) на основі даних табл. побудувати графік .

е) для заданого значення Q і проектованого порохотяга визначити з графіку коефіцієнт гідравлічного опору (при необхідності виконати інтерполяцію або екстраполяцію на графіку).

Втрати тиску у фільтрі визначають за виразом

, Па



Примітки. Характеристики фільтрувального матеріалу наведені для обмеженого діапазону м/с. Якщо розраховане значення не потрапляє у цей діапазон, необхідно скористатися дослідними даними залежності втрат у незаповненому фільтрі від продуктивності Q, наведеними у таблиці 3

Таблиця 3

Q,	100	150	200	250	300
, Па	300	450	600	850	1250

Рис. 3

1.5 Гідравлічний опір та втрати тиску при входженні потоку з корпусу у повітровсмоктувальний агрегат (раптове звуження потоку)

Площа на шляху потоку перед звуженням



Площа на шляху потоку після звуження (площа входу потоку в ПВА) розраховується згідно з запропонованою конструкцією ПВА.

Коефіцієнт місцевого опору при раптовому звуженні потоку

=0.5*(1-0.0021/0.0013)= 0.375

Середня швидкість потоку після звуження

=11.9 м/с

Втрати тиску при раптовому звуженні потоку

=.6 Па

1.6 Сумарні втрати тиску в повітряному тракті порохотяга при чистому пилозбірнику

= 58.3+761.8 +529+840+31.6= 2221 Па



1.7 Потужність всмоктування при чистому пилозбірнику

= (12200-2221)*0,0250= 250 аероВт



2. Розрахунок показчика заповнення пилозбірника

Продуктивність порохотяга при заповненому пилозбірнику.

Наближено фільтр можна вважати заповненим при .

Втрати тиску при заповненому пилозбірнику

Середня швидкість повітря у подовжувальній трубці та шланзі

= м/с,

Втрати тиску в подовжувальній трубці

=0,3* Па

Втрати тиску в шланзі

=2,4* Па

Середня швидкість потоку до розширення

= =18,3м/с

Втрати тиску при входженні потоку зі шлангу у фільтр (розширення потоку)



=1* Па

Середня швидкість повітряного потоку перед входом у заповнений фільтр

= =0.08 м/с

Якщо розрахункове значення знаходиться в межах м/с., необхідно за залежністю для знайти та визначити втрати тиску у заповненому фільтрі за формулою

, Па

Якщо розрахункове значення не знаходиться в межах м/с., необхідно (див. рис.3):

а) у координатах p, Q побудувати залежність втрат у фільтрі та продуктивності Q для заданого матеріалу фільтра; отримана крива 1 показуватиме, як змінюються та Q в міру заповнення фільтра;

б) для заданої продуктивності проектованого порохотяга Q з табл. 3 необхідно знайти значення втрат тиску у незаповненому фільтрі, відкласти відповідну точку на цьому ж графіку і провести пряму 2, паралельну до побудованої раніше кривої;

в) для значення на отриманій прямій знайти значення втрат тиску у заповненому фільтрі.

ДP'ф = 5385 Па

Рис. 4

Середня швидкість потоку після звуження

= м/с

Втрати тиску при входженні потоку в ПВА (раптове звуження потоку)

=0,375* Па



Сумарні втрати тиску в повітряному тракті порохотяга при заповненому пилозбірнику

= 0,088+0.7+200.9+5385+24.8=5611,5 Па

Величина розрідження, яке діє на поршень покажчика заповнення пилозбірника

=5611.5 - 2221 =3389,5

Коефіцієнт жорсткості пружини показчика заповнення пилозбірника згідно [7]

=

де f = 0,02…0,2 - коефіцієнт тертя матеріалу поршня до стінок циліндра;

lП =0,055, м - величина переміщення поршня;

DП =0,008, м - діаметр поршня;

m=0,003 кг - маса поршня;

= - площа поршня;

, Н. - нормальна сила тиску



Покажчик (сигналізатор) заповнення пилозбірника пилом розташований у верхній частині корпуса порохотяга. Покажчик складається зі скляної трубки, в середині якої перебуває поршень, закріплений на пружині. З однієї сторони циліндр за допомогою спеціального перехідного патрубка з'єднується з камерою порохотяга, з іншого боку - з атмосферою. При збільшенні забрудненості фільтра в камері порохотяга (за фільтром) зростає розрідження, що передається в трубку до рухомого поршня. Поршень зміщається, розтягуючи пружину.

На прикінці робочої зони порохотяга, коли поршень переміститься на відстань lП, з'являється риска червоного кольору, що характеризує необхідність очищення фільтра та звільнення від пилу пилозбірника, При цьому може включатися світлова або звукова сигналізація.

Замість поршня і циліндра чутливими елементами можуть бути сильфони та мембрани, за допомогою яких різниця тиску перетвориться у світловий або звуковий сигнал.

Рис. 5 - Покажчик заповнення пилозбірника: 1 - скоба; 2 - втулка; 3 - гвинт; 4 - пружина; 5 - поршень; 6 - пробка; 7 - трубка; 8 - гайка

Перевірка роботи покажчика заповнення пилозбірника. Включити порохотяг (пилозбірник повинен бути очищений від пилу і сміття). При певному розрідженні поршень 5 повинен зайти на червоне поле шкали. Натяг пружини 4 поршня регулюється гайкою 8 з гвинтом 3, розміщеним на скобі 1 з втулкою 2.



3. Опис будови

Основними конструктивними елементами пилососів є корпус, в якому розміщений повітровсмоктувальний агрегат (ПВА) і система фільтрів.

Повітровсмоктувальний агрегат-- однофазний колекторний двигун з частотою обертання 15 000--25 000 об/хв, на валу якого монтується відцентровий вентилятор.

Покажчик (сигналізатор) заповнення пилозбірника пилом розташований у верхній частині корпусу пилососа. Покажчик складається зі скляної трубки, усередині якої знаходиться поршень, закріплений на пружині. З одного боку циліндр за допомогою спеціального перехідного патрубка з'єднується з камерою пилососа, з іншого - з атмосферою. При збільшенні запиленості фільтра в камері пилососа (за фільтром) зростає розрідження, яке передається в трубку до рухомого поршня. Поршень зміщується, розтягуючи пружину.

Пристрій для автоматичного змотування шнура представляє собою обертовий барабан (касету), насаджений на нерухому вісь, який приводиться в обертання спіральної пружиною. Пристрій працює за принципом вимірювальної рулетки, тобто при додатку зусиль з'єднувальний шнур витягується на певну довжину, при цьому положення барабана фіксується собачкою. При натиску кнопки собачка звільняє пружину, барабан обертається у зворотний бік і намотує шнур. На торцях поверхні барабана укріплені два контактних кільця. До них приєднаний шнур, намотаний на барабан. Живлення на електродвигун подається за допомогою двох нерухомих контактів, приєднаних до електродвигуна і до рухливих контактних кілець барабана для намотування шнура.

Система фільтрації працює наступним чином. Пилосос з певною потужністю засмоктує пил, бруд, дрібні частинки. Потім це сміття разом з повітрям проходить мішок-пилозбірник(5) для пилу, де затримується основна кількість бруду: великі частки, пісок. Потім повітря проходить через фільтр перед мотором; цей фільтр захищає мотор від попередньо очищеної пило повітряної суміші. Потім повітря проходить через фільтр на виході з пилососа, який ще називають фільтром тонкого очищення. Саме він відповідає за очищення повітря.



Список використаної літератури

1. Бекерис И.П., Диджюлис В.К., Юшка Р.И. Расчет потерь давления воздухопровода электрического бытового пылесоса // Серия «Бытовая электротехника». - 1977. - Выпуск 4 (41). - с.7-8.

2. Бондарь Е.С., Кравцевич В.Я. Современные бытовые электроприборы и машины. - М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

3. Бондаренко Л.Г., Полонская Р.С. Исследование пылесосного тракта. // Электробытовые машины и приборы. Сборник статей. (отв. ред. Петко И.В.) - К.: Техніка, 1973. - 103с.

4. Бондаренко Г.Л., Кравченко В.Г. и др. Современные бытовые электрические пылесосы. - К.: ВНИИЭМП, 1970.

5. Иванов Д.Ф. Исследование потерь давления в воздушном тракте штангового пылесоса // Серия “Бытовая электротехника”.- 1980.- вып. 5 (60).

6. Лепаев Д.А., Штехман Н.Я. Бытовые электроприборы (устройство и ремонт). - М.: Легкая индустрия, 1968. - 404 с.

7. Лепаев Д.А. Справочник слесаря по ремонту бытовых электроприборов и машин. - М.: Легкая индустрия, 1980. - 232 с.

8. Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах. - М.: Высш. шк., 1989. - 239с.

9. Фишман Б.Е. Ремонт, наладка, испытание электробытовых приборов. - М.: Легкая индустрия, 1975. - 272 с.

Размещено на Allbest.ru