1、毕业设计（论文）多级净化新风过滤性能研究学 院 机械工程学院专 业 机械工程及自动化班 级 2010 级 3 班 学 号 1001100430 姓 名 曾博东 指导老师 胡映宁、王艳 二一四年六月二日I摘要随着人们生活水平的提高，人们对环境污染的关注已经不仅仅局限于室外，室内环境的空气品质也已经成为人们关注的焦点。室内空气净化已经成为居家生活的主题之一。本文针对课题组自主研发制造的新风机，对不同工况下新风机的多级过滤净化效果和工作性能及特性进行测试分析，计算出新风机的净化效率和滤网阻力，通过对数据的分析，评价多级净化新风过滤的运行性能，并提出改进的措施。主要内容包括：测试并且计算出不同材料、相
2、同滤网材料下不同面积、相同滤网相同面积不同风量下新风机的过滤效率和滤网阻力特性，将所得的结果绘制成表格和曲线图。通过对计算结果进行比较，并结合空气净化过滤的相关理论，得出如下结论：1.HEPA 除尘滤网、活性炭网、冷触媒网的放置顺序不影响空气净化的效率；2.活性炭网与冷触媒网对 PM2.5 和 PM10 没有过滤效果；3.相同风量下滤网的面积越大，新风机的过滤效果越好；4.相同面积下，风量越小，新风机的过滤效果越好；5.风量越小，滤网对空气的阻力越小；相同风量下滤网的面积越大，滤网对空气的阻力越小，损失的能量越少；6.滤网的面积越小、风机的风量越小，产生的噪音越小。7.滤网属于耗材，当积尘量达
3、到一定程度后就会失效，应及时更换。关键词：多级净化 新风过滤 净化效果 滤网阻力IIAbstractWith the improvement of peoples living standards , attention to environmental protection has not only limited outdoor , indoor pollution is becoming the focus of attention . Air purification has become one of the themes of home life . In this paper,
4、the research group of independent research and development of new wind turbine manufacturing , multi- stage filtration and purification efficiency and performance characteristics under different conditions to test new fan analysis , calculate a new fan and filter resistance purification efficiency t
5、hrough analysis of the data evaluate multi-level measures to improve operational performance of fresh air purifying filter and propose . The main contents include :Test and calculating the different materials , different sizes , the same type of filter efficiency filter new wind turbine of the same
6、size and the same resistance characteristics of the filter mesh material , the results obtained will be drawn into the tables and graphs . By comparing the calculated results, combined with air purification filter theory , the following conclusions : 1.HEPA dust filters, activated carbon mesh, place
7、d the order does not affect the net cold catalyst efficiency air purification ; 2.activated carbon network and cold catalyst Network . PM2.5 and PM10 no filtering effect ; 3.greater the amount of wind the next three same area of the screen , the better the filtering effect of the new fan; 4.in the s
8、ame area , the smaller the amount of wind , the better the filtering effect of new fans ; 5.airflow the smaller the resistance of the air filter is smaller ; larger the area of the filter the same air volume , the smaller the resistance to the air filter , the less energy loss ; 6.smaller area of th
9、e screen , the more wind turbine is small, the noise generated decreases; 7.filters are consumable , when the dust reaches a certain extent it will fail , should be replaced.Keywords : multi-stage purification；filter new air filtration；purifying IIIeffect；filter resistance IV目录摘要 .IAbstract.II目录 .II
10、I第一章 绪论 .11.1 课题的研究背景 .11.2 空气净化的发展和应用以及国内外研究现状 .21.3 课题的研究意义 .41.4 课题的研究内容 .5第二章 多级净化新风过滤理论及数据测试 .62.1 空气过滤的基本理论 .62.2 常用空气净化技术简介 .72.21 多层过滤除尘 .72.22 静电除尘 .72.23 光催化净化 .82.3 本实验过滤材料 .82.31HEPA 除尘网 .82.32 活性炭过滤网 .82.33 冷触媒过滤网 .92.4 实验器材介绍 .102.5 数据处理方法 .14第三章 实验项目、方案及结果 .153.1 测试滤网顺序对净化效果的影响 .153.2
11、 测试每种材料对微尘的过滤效果 .17V3.3 测试不同面积下风量的变化 .183.4 测试滤网面积、风量与过滤效果的关系 .203.5 测试不同面积、不同风量下风机的噪声 .21第四章 实验结果分析 .224.1 滤网顺序与净化率关系分析 .224.2 不同过滤材料的净化效果分析 .244.3 滤材对风量的阻力的结果分析 .254.4 不同风量不同面积下滤材的过滤效果的结果分析 .284.5 声量与风机、滤网的关系分析 .30第五章 总结与展望 .315.1 总结 .315.2 改进 .31参考文献 .33致谢 .351第一章 绪论1.1 课题的研究背景随着人们生活水平的提高，人们对环境污染
12、的关注已经不仅仅局限于室外，室内环境的空气品质也已经成为人们关注的焦点。特别是在 2012 年北京、武汉、上海等地方爆发严重的雾霾天气之后，加上这些年室内装修产生的污染问题越来越严重，引起了人们对室内有机物、颗粒物污染，即室内空气品质（Indoor Air Quality）的重视。近些年的研究显示：颗粒物是对室内空气品质产生最严重影响的污染物。空气中的全部粉尘量称为“总悬浮颗粒” ，其中只有粒径小于等于 10m 的颗粒会进入人体的气管和肺部，称为“可吸入颗粒” ，即 PM10。如果将 2.5m 以上的去掉，剩下的“可吸入颗粒”就是我们常说的 PM2.5。颗粒物不见会进入人体对人类的健康产生危害
13、，而且，由于室内装饰物、家具中含有的污染物，诸如铅、铬、镍等重金属会附着在颗粒物上，一起被吸入人体，对人体产生极大的危害。此外，据国内外有关研究报告表明，至今已发现室内污染物约有 300多种，美国环保署(EPA)的统计显示：室内空气污染常常超出室外 2-5 倍 1。国内许多学者也对位于不同城市的住宅进行调查研究发现：住宅室内普遍存在不同程度的空气污染，主要污染物有甲醛、苯系物、氡及挥发性有机物(VOC)等，其中甲醛浓度超标比较普遍，最高都达到了 71 倍。如果人们长期在这些污染物超标状态下生活，轻则会出现咽喉不适或疼痛、嗜睡、头痛等，并可有轻度粘膜刺激症状，重则死亡。根据一些机构、专家检测发现
14、，在室内空气中存在 500 多种挥发性有机物，其中致癌物质就有20 多种，致病病毒 200 多种。危害较大的有：氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等 2。事实证实，室内空气污染已成为危害人类健康的五大环境因素之首位;成为全世界各国共同关注的问题。研究表明，室内空气的污染程度要比室外空气严重 2-5 倍，在特殊情况下可达到 100 倍。世界卫生组织也将室内2空气污染与高血压、胆固醇过高症以及肥胖症等共同列为人类健康的 10 大威胁。据统计，全球近一半的人处于室内空气污染中，室内环境污染已经引起 35.7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和 15%的气管炎、支气管炎和肺癌 3。当前，室内空气污染被认为
15、是继煤烟型，光化学烟雾型污染后的第三大类污染 4。然而，在美国进行的一项调查表明，人们平均每天在室内度过的时间为总时间的 88%，在汽车内的时间为 7%，只有 5%的时间是在室外度过的 5。这样，在室内的环境里，人们可能短时间、间歇性地处于浓度较高的多种污染物之中，也可能长期、持续地处于低浓度的多种污染物之中，与室外污染相比，室内污染将对人们的健康产生更为重大的威胁和损害 6。这些都充分说明，与人们息息相关的住宅室内空气品质(IAQ)状况令人担忧，改善室内空气品质(IAQ)已“迫在眉睫” 。改善室内空气品质(IAQ)的措施很多，如：通风、使用绿色建材、空气负离子技术、室内植物净化、室内空气过滤
16、器、催化净化器、臭氧发生器等，针对所需去除污染物的种类，将各种技术进行了优化组合，从而达到良好的效果 7。而其中最直接最有效的方法是向室内送新风，进行通风换气。1.2 空气净化的发展和应用以及国内外研究现状历史上第一个空气净化器诞生在十六世纪，这是一个戴在脸上的面罩空气呼吸器，作用是通过面罩对使用者吸入的气体进行过滤，可以有效的隔绝空气中的各种烟雾，过滤各种有害粉尘颗粒等。到了 18 世纪，莱昂纳多达芬奇(LeonardodaVmci)发现浸湿的精织布料可以保护水手，以避免他们吸入武器发射时产生的有毒粉末。1799 年，采矿工程师AlexanderVOllHumboldt 发明了一个呼吸保护器
17、，在采矿过程中保护自己的呼吸系统。到了 19 世纪，空气净化器在消防用途中的作用开始显现，在消防用途中空气净化器得到了良好发展。1823 年，为了保护消防人员安全，将他们从烟雾、灰尘中隔离出来，两个科学家约翰和查尔斯迪恩共同研发了一款新型防护装置，一经出现，就受到了消防人员的追捧。3到了 1854 年，约翰斯滕豪斯发现木炭过滤网可以过滤出空气中的污染物质，污染空气经过填充了木炭的过滤网时，污染空气中的有害物质被吸附到木炭上，污染空气中的污染物含量降低，成为了洁净空气。二战期间，空气净化器设计取得了突破性进展，一种新型过滤网 HEPA 诞生。为了确保从事放射性研究的科学家身体健康，美国政府开发出
18、了这种新型过滤器，它可以有效过滤空气中的有毒物质，为科学家隔离出一个安全洁净的环境。这项技术最终成功移植到空气净化器设计中，时至今日，依然是最高效的空气净化方式之一。随着时代发展，地球环境变迁，空气净化器设计理念不断转变。到了 20 世纪晚期，人们越来越重视新的空气净化技术的研发，越来越多的空气污染问题得到解决。新一代的空气净化器可处理的污染种类增加，除了过滤空气中的灰尘、烟雾、花粉等杂质，还有明显的杀菌效果，进一步增强了空气的洁净度 8。在我国，上海交通大学研究了在自制反应舱中纳米 TiO2 对室内空气中甲醛的光催化降解反应的影响因素，比较了载体对 TiO2 光催化降解甲醛速率的影响，发现泡
19、沫镍网最适合作为载体。分析了掺杂的影响，发现活性炭和纳米掺锑氧化锡(ATO)粉末的加入能明显提高甲醛光催化降解速率。研究了粘结剂时 TiO2 光催化作用的影响，水玻璃的加入能够提高降解速率。清华大学以磷钨酸水溶液湿法浸渍表面修饰 TiO2 制备了磷钨酸/二氧化钛复合催化剂,并进行了 H2-TPR、 BET 比表面、 TG-DTA、 FTIR、UV-vis 表征.以含甲醛丙酮的模拟污染空气,研究其在复合光催化剂作用下的光催化降解行为。提出了空气净化的新方法纳米二氧化钛等离子放电催化空气净化技术，该技术式空气净化技术中最有前景德技术之一。进行了纳米二氧化钛等离子体放电催化降解甲醛的实验和杀灭芽孢杆
20、菌的实验，取得了令人满意的结果。山东大学对纳米光催化氧化技术的出现,对于室内污染物的降解提出了一种新的解决方案。使用 P87LPC76X 系列单片机,利用高效的纳米二氧化钛光催化剂粉末及其单分散水浆料技术,实现光催化空气净化器的专用控制系统,该净化器有 4 种工作模式:清新、净化、灭菌、再生 9。在国外，从 20 世纪 60 年代末期出现了关于室内空气质量问题的报道。国际学术团体从 70 年代末就经常性召开室内空气品质的国际学术会议。许4多学者就室内空气品质对人体健康、舒适性、行为功能和效率等方面的影响、建筑物与空调系统对室内空气品质作用的评价进行了多学科、全方位的深入研究。对室内空气品质的定义、问题的起因、评价及改善的对策等问题，经过大量的研究编制了相应的国家标准 10。
