太阳能暖风干衣机教材

1、太阳能暖风干衣机 目录 一 作品介绍 2 1.1 思想来源 2 1.2 作品名称及使用方法 3 1.3 原理简介 4 二 外形设计 5 三 原理阐述 6 3.1 集热原理 6 3.2 追踪原理 15 3.3 鼓风原理 19 四 应用范围及前景 23 4.1 社会背景及调查 23 4.2 应用范围 27 4.3 应用前景 29 附录 调查问卷 32 一 作品介绍 1.1 思想来源 本次作品的想法来源有三个方面 : 1. 洗衣、晾衣是人们生活中每天都要经历的事，但是，经常会 碰上梅雨天气或沙尘天，衣服就会干的很慢，尤其是对于大学生， 白天需要上课，没有时间晾衣服收衣服，这时人们就发明出来了各 种使

2、衣服干的更快的机器， “干衣机”就是其中的一种。 干衣机是利用电加热来使洗好的衣物中的水分即时蒸发干燥的 清洁类家用电器， 但是市场上的干衣机通过电加热来达到烘干效果， 不仅限制工作时间，而且功率大，烘干的衣服少，便浪费电能，烘 干的衣服多，便浪费时间（因为现在市场上的干衣机工作一会之后 还要休息）。 通过观察和比较，我们想到，如果收集太阳能，把太阳能转换 成热能来加热空气，直接让热气流来烘干衣服，从而达到节能、环 保、省时等目的。 2. 特别的，作为当代大学生，我们从生活中的细节出发，试图 将低碳的意义在身边展开。在宿舍生活中，每所高校几乎都有上万 的学生有洗衣服晾衣服的需要，但是作为学生白

3、天需要上课，根本 没有时间晾衣服，就算利用早上的时间晾衣服也常常会由于阴天下 雨而来不及收衣服，这也是住校生活的一大难题。我们发明的太阳 能暖风干衣机，将晾衣服的地点放在室内，首先解决了大家为收衣 服担心的问题。而且将晾衣服的数量和质量提高，方便了大家的生 活。同时，我们的装置由太阳能发电发热，自给自足，完全不需要 消耗其他资源，节能减排，低碳环保。 3. 随着我国经济的不断飞速发展，人们的生活水平越来越高， 而人们的生活节奏也在不断的加快，时间对于人们来说尤为宝贵。 因此，如果有一个装置，它可以再主人不在身边的时候自动烘干衣 服，没有任何危险性，且不浪费能源的话，这样对人们生活质量的 提高也

4、是很有帮助。 （详见应用范围及前景） 4. 将湿衣服挂在阳台，无疑会阻碍阳光射入室内，浪费空间。 而且衣服上也会因此感染细菌，不利于健康。但这个新型太阳能烘 干机却能够节省空间，加快干衣速度，无需任何复杂操作，即可达 到干衣效果。 1.2 作品名称及使用方法 名称：太阳能暖风干衣机 使用方法： 1. 当主人想要晾衣服时，只需把将太阳能集热装置上的罩取走 （此时太阳能集热装置开始工作） ，并将离心通风机的开关打开（此 时通风机向干衣机的机箱里鼓风） ，便会在机箱内 360散发热风， 形成旋涡式气流，快速带走衣服湿气。 2.当主人晾完衣服后，只需将离心通风机的开关关闭，再将太阳 能集热装置上的罩盖

5、上，此时太阳能暖风干衣机停止工作，主人将 衣服取下即可，或者不取下，不工作时的暖风干衣机可以当做衣柜 来存放衣服。 通过这种方式，达到了无需用电便可快速晾干、熨烫衣物等等的 目的。可以节约时间，方便快捷的晾晒衣物，节约了能源，提高了 生活质量，有使用简单方便、受外界环境影响小以及节约能源等特 点。 1.3 原理简介 传统的晾衣服方式就是将衣物挂在阳光下，让其自然变干，这 种方法受到时间上和空间上的限制，常常会有诸如阴雨或沙尘天气 来不及收衣服的情况出现。本次作品我们主要基于的原理是：通过 装置吸收太阳辐射能，并向空气传递热量，利用加热后的工质 热气流促使衣服的水分蒸发，达到干燥衣物的目的。 其

6、原理主要分为几部分：集热部分、追踪部分、鼓风部分。 集热部分利用吸热材料吸收太阳能，将空气加热成热气流。 追踪部分可以使装置实现每时每刻追踪太阳光强最大的方向来 吸收太阳能，提高效率，实现自行工作。 鼓风原理便是将热气流通入到烘干箱内使湿衣服的水分蒸发， 并将湿空气从排气口排出。 二 外形设计 c 图一 外观设计 图一为我们此次作品中外形设计图，通过图可以清楚我们对各 个部件的安排及太阳能暖风干衣系统的整体外观。 图一中 a 处是太阳能集热装置及太阳能发电板部分， b处为鼓风 及出风系统，而 c 处为放置衣物区域。鼓风机由太阳能电池板供电， 太阳能集热装置用于加热气流。 d 处为太阳能集热装置

7、的具体构造。 三 原理阐述 本次作品我们主要基于的原理是：吸收太阳辐射能，并向空气 传递热量，利用加热后的工质空气来干燥衣物。 其原理主要分为几部分：太阳能集热部分、太阳能追踪部分、 太阳能发电部分、进风及出风部分。 3.1 太阳能集热原理： 太阳能集热装置主要由太阳能聚热板组成 太阳能聚热板的具体构造见图二 太阳能聚热板的基本工作原理十分简单。概括地说，阳光透过 透明盖板照射到表面涂有吸收层的吸热体上，其中大部分太阳辐射 能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的空气。这样， 从集热装置进去口进入的冷空气，在流体通道中被太阳能所加热， 温度逐渐升高，加热后的热空气，带着有用的热能从集热

8、装置的出 气口流出，成为我们需要的热空气。 3.1.1 透明盖板 透明盖板在装置中中覆盖吸热板、并由透明（或半透明）材料 组成的板状部件。它的功能主要有 3 个：一是透过太阳辐射，使其 投射在吸热板上；二是保护吸热板，使其不受灰尘及雨雪的侵蚀； 三是形成温室效应，阻止吸热板在温度升高后通过对流和辐射向周 围环境散热。 太阳能集热装置透明盖板的层数及间距 一般情况下，随着透明盖板层数的增多，虽然可以进一步减少 集热装置的对流和辐射热损失，但同时会大幅度降低实际有效的太 阳透射比，因此本装置选择双层结构。 对于透明盖板与吸热板之间的距离，国内外文献提出过各种不同的 数值，有的还根据平板夹层内空气自

9、然对流换热机理提出了最佳间 距。本装置采用的是使透明盖板与平板太阳能集热装置吸热板之间 的距离应大于 20mm。 透明盖板的材料选择 用于透明盖板的材料主要有两大类： 平板玻璃 平板玻璃具有红外透射比低、导热系数小、耐候性能好等特点， 在这些方面无疑是可以很好地满足太阳能集热装置透明盖板的要 求。然而，对于平板玻璃来说，太阳透射比和冲击强度是两个需要 重视的问题。 目前常用的透明盖板材料是厚度为 35mm的平板玻璃，超白低 铁钢化玻璃或超白低铁布纹钢化玻璃，透过率高，能够抗冰雹，抗 击打，安全可靠。常用玻璃厚度为 3.2mm和 4.0mm两种。 独特优势： A、玻璃的自爆率低：采用高纯度原材料

10、，相对普通玻璃不含各种引 爆杂质，从而大大降低了钢化后的自爆率。 B、颜色一致性：超白玻璃采用先进的色度分析仪和分析软件，确保 了玻璃颜色的一致性。 C、可见光透过率高，通透性好：大于 93%的可见光透过率，使集热 装置得到更多太阳能量。 D、紫外线透过率低：降低对其他材料的老化影响。 玻璃钢板。 太阳能集热装置玻璃钢板（即玻璃纤维增强塑料板）具有太阳 透射比高、导热系数小、冲击强度高等特点，在这些方面无疑也是 可以很好地满足太阳能集热装置透明盖板的要求。然而，对于玻璃 钢板来说，红外透射比和耐候性能是两个需要重视的问题。玻璃钢 板的单色透射比与波长关系曲线表明，单色透射比不仅在2pm 以内

11、有很高的数值，而且在 2.5pm 以上仍有较高的数值。 因此，太阳能集热装置玻璃钢板的太阳透射比一般都在 0.88 以 上，但它的红外透射比也比平板玻璃高得多。平板太阳能集热装置 玻璃钢板通过使用高键能树脂和胶衣，可以减少受紫外线破坏的程 度。但是，玻璃钢板的使用寿命是无论如何不能跟作为无机材料的 平板玻璃相比拟的。 当然，玻璃钢板具有一些平板玻璃所没有的特点。例如：玻璃 钢板的质量轻，便于太阳能集热装置的运输及安装；玻璃钢板的加 工性能好，便于根据太阳能集热装置产品的需要进行加工成型。 两者相比，本装置采用的是平板玻璃。 3.1.2 吸热板 吸热板是太阳能集热装置内吸收太阳辐射能并向空气传递

12、热量 的部件，其基本上是平板形状。 在平板形状的吸热板上，通常都布 置有排管和集管。 排管是指吸热板纵向排列并构成流体通道的部件； 集管是指吸热板上下两端横向连接若干根排管并构成流体通道的部 件。吸热板的材料种类很多，有铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、 镀锌钢、塑料、橡胶等。 太阳能集管和支管采用 TP2 铜 TP2铜磷脱氧铜是熔解高纯度的 原材料把熔化铜中产生的氧气用亲氧性的磷（ P）脱氧，使其氧含量 降低到 100PPm以下，从而提高其延展性、耐蚀性、热传导性、焊接 性、抽拉加工性，在高温中也不发生氢脆现象。 太阳能集热装置吸热板材料特性及适用范围：氧的含量极低， 纯度高，导电导热性极好，延

13、展性极好，透气率低，无“氢病”或 极少“氢病”；加工性能和焊接、耐蚀耐寒性均好。 本装置采用蛇管式吸热板，是将金属管弯曲成蛇形，然后再与 平板焊接构成吸热板。吸热板材料一般采用铜，焊接工艺可采用高 频焊接或超声焊接。具体如图二所示。 蛇管式吸热板优点：不需要另外焊接集管，减少泄漏的可能性；热 效率 高，无结合热阻；水质清洁，铜管不会被腐蚀；保证质量，整 个生产过程实现机械化；耐压能力强，铜管可以承受较高的压力。 蛇管式吸热板缺点：流动阻力大，流体通道不是并联而是串联；焊 接难度大，焊缝不是直线而是曲线。 3.1.3 涂层 为了使太阳能集热装置吸热板可以最大限度地吸收太阳辐射能 并将其转换成热能

14、，在吸热板上应覆盖有深色的涂层，这称为太阳 能吸收涂层。 吸热板的涂层材料对吸收太阳辐射能量起非常重要的作用。因 为太阳辐射的波长主要集中在 0.32.5 m的范围内， 而吸热板的热 辐射则主要集中在 220m的波长范围内，要增强吸热板对太阳辐 射的吸收能力，又要减小热损失，降低吸热板的热辐射，就需要采 用选择性涂料。选择性涂料是对太阳短波辐射具有较高吸收率，而 对长波热辐射发射率却较低的一种涂料，目前国内外的生产厂大多 采用磁控溅射的方法制作选择性涂层，可达到吸收率 0.93 0.95 ， 发射率 0.120.04 ，大大提高了产品热性能。 吸收涂层可分为两大类：非选择性吸收涂层和选择性吸收

15、涂层。 非选择性吸收涂层是指其光学特性与辐射波长无关的吸收涂 层；选择性吸收涂层则是指其光学特性随辐射波长不同有显著变化 的吸收涂层。 一般而言，要单纯达到高的太阳吸收比并不十分困难，难的是 要在保持高的太阳吸收比的同时又达到低的发射率。对于选择性吸 收涂层来说，随着太阳吸收比的提高，往往发射率也随之升高；对 于通常使用的黑板漆来说，其太阳吸收比可高达 0.95 ，但发射率也 在 0.90 左右，所以属于非选择性吸收涂层。 选择性吸收涂层可以用多种方法来制备，如喷涂方法、化学方 法、电化学方法、真空蒸发方法、磁控溅射方法等。采用这些方法 制备的选择性吸收涂层， 绝大多数的太阳吸收比都可达到 0

16、.90 以上， 但是它们可达到的发射率范围却有明显的区别。从发射率的性能角 度出发，上述各种方法优劣的排列顺序应是：磁控溅射方法、真空 蒸发方法、电化学方法、化学方法、喷涂方法。当然，每种方法的 发射率值都有一定的范围，某种涂层的实际发射率值取决于制备该 涂层工艺优化的程度。 按吸热板涂层可分类为：电镀涂层、化学表面转化涂层、真空镀涂 层。 电镀涂层： 黑铬涂层 黑铬涂层的吸收比 和发射比 分别为 0.93 0.97 和 0.07 0.15 ， / 为 613，具有优良的光谱选择性。黑铬涂层的热稳定 性和抗高温性能也很好， 适用于高温条件，在 300能长期稳定工作。 此外，黑铬涂层还具有较好的

17、耐候性和耐蚀性。但是，现在采用的 电镀黑铬工艺，电流密度大（ 15200A/dm2），溶液导电性差，电镀 时会产生大量的焦耳热，需要冷却和通风排气才能维持正常生产。 另外，黑铬镀在非铜件上，需要先预镀铜，再镀光亮镍，最后镀黑 铬，生产成本较高。 黑镍涂层 黑镍涂层的吸收比 可达 0.93 0.96 ，热发射比 为 0.08 0.15 ， / 接近 612，其吸收性能较好。黑镍涂层很薄，为了提 高涂层与基体的结合力和耐蚀性，常采用中间涂层（如 Ni ，Cu，Cd） 或双层镍涂层。由于黑镍涂层的热稳定性、耐蚀性较差，通常只适 用于低温太阳能热利用。 黑钴涂层 黑钴涂层的主要成分是 CoS，具有蜂窝

18、型网状结构，其吸收比 可达 0.94 0.96 ，发射比 为 0.12 0.14 ， / 为 6.7 8。 电化学表面转化涂层 铝阳极氧化涂层 铝及铝合金的阳极氧化可在硫酸介质中进行，但在太阳能热利 用中，主要用磷酸介质。铝氧化涂层着色有多种工艺，其中电解着 色工艺获得的涂层，具有牢固、稳定、耐晒优良特性，并且可进行 大规模生产。 铝阳极氧化涂层是一种多孔膜， 孔隙率达 22%，电解着色时金属 易沉积在微孔中。用于电解着色的金属盐类有：镍盐、锡盐、钴盐 和铜盐等。 铝阳极氧化涂层，耐蚀、耐磨和耐光照等性能也相当好。 CuO转化涂层 以阳极氧化法制取的 CuO 转化涂层， NaOH电解液的浓度为

19、 1mol/L ，电流密度为 2mA/cm2，温度为 5057。涂层的吸收比可达 0.880.95 ，法向发射比为 0.150.30 。这种 CuO涂层有一层黑色绒 面，保护不好，会导致吸收比的降低。 真空镀涂层 可以采用真空蒸发和磁控溅射技术制备选择吸收性能优良的涂 层，但后者的设备比较简单，工艺控制方便，容易在大面积上获得 均匀一致的涂层。 目前，国内生产的全玻璃真空集热管和高档平板集热装置吸热 板都采用磁控溅射技术制备吸收涂层。 本装置采用的是电化学表面转化涂层中的铝阳极氧化涂层 3.1.4 隔热层 隔热层是集热装置中抑制吸热板通过传导向周围环境散热的部件。 隔热层的厚度 隔热层的厚度应

20、根据选用的材料种类、集热装置的工作温度、 使用地区的气候条件等因素来确定。隔热层的厚度应当遵循这样一 条原则：材料的导热系数越大、平板太阳能集热装置的工作温度越 高、使用地区的气温越低则隔热层的厚度就要求越大。一般来说， 底部隔热层的厚度选用 3050mm，侧面隔热层的厚度与之大致相同。 隔热层材料 用于隔热层的材料有：岩棉、玻璃棉、聚氨酯、聚苯乙烯等。 聚苯乙烯的导热系数很小， 但在温度高于 70时就会变形收缩， 影响它在集热装置中的隔热效果。在实际使用时，往往需要在底部 隔热层与吸热板之间放置一层薄薄的玻璃棉或岩棉，在四周隔热层 的表面贴一层薄的镀铝聚酯薄膜，使隔热层在较低的温度条件下工

21、作。即便如此，时间长久后，仍会有一定的收缩， 所以使用聚苯乙 烯时，应给予足够的重视。 玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻 璃类，是一种无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率低、 保温绝热、吸音性能好、耐腐饰、化学性能稳定。 此外，酚醛泡沫是一种新型的可以提高太阳能集热装置的高效 保温材料。市场 上已逐渐有厂家在使用 酚醛泡沫（ PhenolicFoam，简称 PF），是以酚醛树脂和乳化剂、 发泡剂、固化剂及其他助剂等多种物质，经科学配方发泡固化而成 的闭孔型硬质泡沫塑料。 酚醛泡沫材料的特性总结如下： A、出色的保温隔热性能，导热系数 0.03W/mK。 B、较高的工

22、作温度。酚醛泡沫能在 -200160（ 允许瞬时 250） 长期工作，无收缩。 C、出色的耐候性。长期暴露在高温之下，仍然有较好的保温隔热性 能，不会释放任何可能阻隔太阳能辐射的挥发性物质。 D、不燃性。酚醛泡沫（ 100mm厚）抗火焰能力可达 1 小时以上不被 穿透，且无烟，无有害气体散发。酚醛泡沫见明火时，表面形成结 构碳，无滴落物、无卷曲、无融化现象。过火后，表面形成结构碳 的石墨层，有效地保护了泡沫的内结构。 E、环保。采用无氟发泡技术， 无纤维， 符合国家、 国际的环保要求。 酚醛泡沫与聚氨酯相比：相近的保温性能，却具有更高的工作温度， 且不燃。 酚醛泡沫与岩棉相比：更好的保温性能，

23、更干净，对人体无害。 因此，本装置采用酚醛泡沫作为隔热层。 3.2 追踪原理 本次作品采用单轴跟踪系统，摒弃了精密传感器，而采用简易 的光敏三极管，虽无法达到很高的精度要求，但却在保证正常的使 用的情况下，降低了生产成本。 它是根据太阳的周日视运行规律制作的，在一天内只需要单轴 跟踪。高度角的跟踪由手动调节，这主要是考虑到太阳的高度角变 化不是很明显。按照太阳运行规律，只需一周左右调整一次。这样 只要能控制方位角的变化，基本上就能满足正常使用的要求。 图三 感光系统自动随动系统制动装置 如图三，太阳能自动随动系统制动装置，方向角的调节是通过 偏重实现的。每天早晨需要人为地把太阳集热面板转向太阳

24、，这时 由于偏重的作用，具有和太阳运动方向一致的转动趋势，但为了保 证其在偏转过程中的平稳性，不发生倾倒，采用了图三所示的制动 装置。 在太阳集热面板的中心位置安装控制盒，盒中心位置开有小孔，内 置带有光敏电阻的控制电路，当有光线照射到时，光敏电阻的阻值 降低，使得电路中三极管处于截止状态，电磁铁不吸合，棘爪未被 提起，从而保证其不会发生偏转。 当太阳转过一定角度时，光线将不会照到光敏电阻，光敏电阻 的阻值会增大很多，电路近似处于断路状态，这时电路中的三极管 处于导通状态，电磁铁通电吸合，提起棘爪，太阳能集热面板在偏 重的作用下发生偏转，直到光线照到三极管时，电磁铁因断电而断 开，棘爪下放，制

25、动太阳能集热面板，开从而达到制动的目的。 是，制动装置施以反向的力，控制着太阳能集热面板的转动。由于 太阳的运动，当焦面偏离板部中心时感受元件就发出讯号，使制 动装置放松制动绳链，太阳能集热面板就自动转动一下，焦斑又回 到板部中心上。 图四 感光系统自动随动系统制动机结构图 如图四，外侧大圆环 1 用于固定太阳能集热追踪装置聚光板， 采用两个相互垂直的轴实现太阳能集热追踪装置沿高度角及方位角 的变化，其中竖直方向的轴由固结在中心的一个小圆环 2 上的两部 分结构构成，太阳能集热追踪装置可以绕着此轴旋转以实现方位角 的调整。 在此轴的一段连接有制动装置，用以保证太阳能集热追踪装置 能在与太阳垂直

26、的位置静止不动。内侧的小圆环可以通过固结于其 上的这两个轴 4 而带动外侧的大圆环，绕着水平的转轴转动，其下 方连接一支撑杆 5，手动调节杆的长度， 以实现对高度角的调节， 通 过紧固螺栓保持太阳能集热追踪装置与太阳垂直。采用棘爪和推杆 式的电磁铁相结合的方式。 为了避免偏转时惯性过大问题，电路 采用 555 多谐振电路 图五 太阳能集热自动追踪系统电路图 系统采用丝杠传动，用 12或 220微电机就能驱动。光敏跟 踪装置采用单片设计。电子控制系统模块化。整体结构紧凑轻便， 安装简单，调试方便，无须维修，室外全天候条件运行。此装置含 有横向和纵向两种自动跟踪太阳移动功能，二维定位，跟踪精确。

27、晴天时自动跟踪太阳。时晴时阴， （晴时跟踪，阴时停止） 。 3.3 鼓风系统原理 3.3.1 鼓风过程 从风机将空气鼓入集热装置，得到的加热后的空气，通过管道 进入到烘干室，热气流促使湿衣服的水分蒸发。利用热能使固体物 料中的水分汽化并扩散到空气中去的过程，物料表面获得热量后， 将热量传入物料内部，使物料中所含的水分从物料内部以液态或气 态方式进行扩散，逐渐到达物料表面，然后通过物料表面的气膜而 扩散到空气中去，使物料中所含的水分逐步减少，最终成为干燥状 态。 风机需要的电能由图二中集热板上装有的太阳能电池提供。 3.3.2. 离心风机的工作过程 离心风机主要由叶轮、进风口及蜗壳等组成。叶轮转

28、动时，叶道 （叶片构成的流道）内的空气，受离心力作用而向外运动，在叶轮 中央产生真空度， 因而从进风口轴向吸入空气 （速度为 c0）。吸入的 空气在叶轮入口处折转 90后，进入叶道（速度为 c1），在叶片作 用下获得动能和压能。从叶道甩出的气流进入蜗壳，经集中、导流 后，从出风口排出。 1 2 3 4 1. 出风口 2. 蜗壳 3. 叶轮 4. 进风口 5. 进气室 图 5 离心通风机内气体流动方向 3.3.3 叶轮的工作原理 （一）速度三角形 空气在叶道上任一点处， 有绝对速度 c，它是气流与叶轮的相对 速度与牵连速度的向量和。绝对速度 c 与牵连速度的夹角以 表示。相对速度与牵连速度的反方

29、向的夹角以表示。通常 只画出叶片入口及出口的速度三角形，并以 1 点表示叶轮入口； 2 点表示叶轮出口。 图 6 速度分析及速度三角形 （二）基本方程欧拉方程 为便于计算，作假设如下： 1 ）、气体为理想气体，流动中没有任何能量损失，故驱动风机的功 全部转化为气流的能量。 2 ）、叶轮叶片数无限多、叶片无限薄。所以气体在叶道内的流线与 叶片形状一致， 气流相对速度 2 的出口角 2 与叶片出口安装角 2A一致。 3 ）、气流是稳定流，其流动不随时间而变化 当风机流量为 Q（m3/s）、压力为 PT N/m2 时（ PT 叶 片数无限多时的理论压力） ，气流则得到的能量为 N=Q PT （N m

30、/s） 如风机轴上阻力矩为 M（Nm）、角速度为（ 1/s ），）则驱动风 机的功为 N=M （N m/s） 根据假设 1，驱动风机的功全部转换为气流的能量，则 根据动量定律，单位时间内，叶轮中气流对风机的动量矩的变化， 等于外力对此轴线的力矩和。 叶道内气体 abcd 经时间 t 后，移动到 efgh 。根据假设 3，气 流为稳定流，截面 abgh 内气体动量矩不变。因而在 t 时间内，气 体动量矩的变化为面积 abfe 与 dcgh 动量矩之差，而面积 abfe 与 dcgh内体质量相等，并等于每秒钟流过叶轮气体质量乘以时间 t ， 即 m=Q t 叶轮入口及出口处的动量矩 M1及 M2分

31、别为 M1 Q tc1R1 cos 1 M 2 Q tc2R2 cos 2 M 2 M 1 M 2 1 Q c2R2 cos 2 c1R1 cos 1 N m t 单位时间内动量矩的变化为力矩 M 或 所以 M PTc2R2 cos 2 c1R1 cos 1 Q M Q c2R2 cos 2 c1R1 cos 1 N m g 上式为离心通过风机的基本方程，又叫欧拉方程。因略去了全部损 失，所以 PT称为无穷多叶片时的理论全压。 在上式中， C1u是叶轮进口处气流绝对速度 C1 在圆周方向的速度分 量。由于叶轮入口处具有切线速度 u1 ，按速度场作用规律， 气流在 进入叶轮时应该存在切向分速。但

32、是空气的粘性很小，在没有导流 器时，可以认为气流是径向进入叶轮的， 即在叶轮入口处， 1=90， C1=C1r，C1u=0。代入欧拉方程，可得： PT =u2C2u 四 应用前沿与背景 4.1 社会背景及调查 （一）社会背景 据中国人民大学环境学院等机构发布的 中国城市空气质量管 理绩效评估显示，空气质量好的城市个数占 10.67%，差的城市占 75.80% ，极 差 的 城 市 占 13.52%。并且空气质量水平正在整体 恶化之中。这些颗粒物漂浮在空气中，当人们把衣服挂在外面晒时， 晾晒衣物对微生物的杀灭不彻底，其中的细菌、病毒以及各种颗粒 物便会吸附在衣服上，从而感染致病。如果遇到梅雨天气

33、，衣服上 的细菌更是会成倍增长，这对儿童和老人的危害更大。但是如果用 干衣机来晾干衣服，干衣机中的温度足以将衣服中的细菌、病毒消 灭。而快节奏的生活，高强度的工作更是让家务这种原本轻松的事 变得难以承受，不同的工作场合，需要不同的工作服饰，干衣速度 提高才能让我们的生活质量显著提升。 近年来，随着人们环保意识的增强，对于可再生能源的关注越 来越多。 在太阳能、风能、潮汐能等各类可再生能源中，太阳能成 为了专家们的首选。能源专家指出，在可再生能源中，太阳能取之 不尽，清洁安全，是理想的可再生能源。不管从资源的数量、分布 的普遍性，还是从清洁性、技术的可靠性来看，太阳能都比其它可 再生能源更具有优

34、越性。 根据预测，到 2050 年各种一次性能源在世界能源消费构成中 所占的比例将为：天然气 13%、煤 20%、核能 10%、水电 5%、可再 生能源（含太阳能、风能、生物质能等） 50%。太阳 能以其储量的 “无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性、安全性以及经济性 等绝对优势，将成为人类最理想的替代能源。太阳能产业展现出巨 大的发展前景。 目前太阳能的利用主要有两大重点方向，一是把太阳能转化为 热能， 另一个就是将太阳 能转化为电能（即通常所说的光伏发电） 其中将太阳能转化为热能是发展的重点。而本作品正是利用太阳能 转化成热能这一热门技术。并且，本作品充分考虑到太阳太阳能受 时间、天气

35、的影响 , 利用了太阳能追踪技术，这一利用大大方便了使 用者，使他们无需顾虑太阳变化对晾晒衣物快慢的影响，总能高效 快速的晾干衣物。 （ 二 ） 调查问卷 调查对象 采取随机抽样法对沈阳商业区及周边郊区进行了调查问卷，包 括学校学生，城区和郊区群众，还有医院工作者共计 2092 人次，被 调查者对我们的问卷很感兴趣。 有近 70%的人遇到衣服干的太慢或者 没有时间晾晒衣物的尴尬。有个白领李某，因在今年春节假后第一 天衣服未干，而不得不请假等衣服干了再上班工作。 调查统计汇总表 居住环境 学生宿舍 城区家庭 农村家庭 医院 项目 每周晾衣次数 3.7 5.2 5.6 7.0 每周因天气潮湿衣服

36、1.1 3.2 2.6 4.8 难晾干次数 每周衣服难晾干比率 0.30 0.615 0.464 0.56 拥有干衣机比率 0.10 0.31 0.11 0.686 对衣服 很不能接 287 156 214 324 难以晾 受 干的态 不能接受 123 124 145 89 度 一般 56 156 45 78 调查内容和方法： 参照相关随机调查表，自行设计调查问卷，主要内容包括， （ 1） 调查对象的基本信息（ 2）对晾干衣物不方便的看法（ 3）对节能干 衣机的需求（ 4）可以接受的价格等 晾衣设备改善需求调查统计图 通过直观图，可以反映出人们在日常生活中的晾衣问题还是很 大的，那么为了解决这

37、些顾虑，我们可以改善晾衣的设备，这将会 帮助人们节省大量时间，会带给我们方便快捷的感觉，也会让我们 穿的更舒适些。 每周洗衣频率调查柱形图 100 100 每周洗衣频率调查表 一次 每周洗衣频率调查表 两次 每周洗衣频率调查表 三次 每周洗衣频率调查表 四次 每周洗衣频率调查表 五次 每周洗衣频率调查表 六次 每周洗衣频率调查表 七次 每周洗衣频率调查表 合计 从调查中我们了解到，在日常生活中女性比男性花费更多的时 间洗衣服，由此看出，晾衣服所需的时间也是很重要的，若碰上糟 糕的天气，会浪费我们更多的时间和精力，所以，对于我们所设计 的晾衣设备将会替人们解决许多麻烦，这也使我们对发明前景更加

38、充满希望。 4.2 应用范围 此烘干机可用来衣物干燥、被褥干燥、干鞋、物品干燥、平整 衣服、防霉、防菌等。不占房间面积、收放简单、环保高效。它利 用可再生的太阳能转化为热能，既环保又节能，方便快捷。而且属 于普及型、低价位、高效实用的多功能干衣干燥机产品，适合居家 使用、企业、社团、医院、学校、集体宿舍使用。它实用性强，晾 晒衣物不须熨烫，平整。使用安全，采用低温烘干，以防高温损伤 衣物料质，同时可以维护衣物原色，使衣物亮丽如新。这对家庭中 一些名贵衣服的保存是非常有效的，特别是对一些只能手洗的衣 物，例如羽绒服，貂皮衣等必须得自然晾晒，否则会影响衣服的光 泽，平滑度，以及保暖性能等。对于企业

39、、社团、医院、学校、集 体宿舍，我们也可以加大晾衣机的表面积，这样就解决了大量衣服 的晾晒问题。 不仅如此，对于天气寒冷潮湿的地方，晾衣机也不只针对洗的 衣服，还可以对潮湿的衣服进行晾晒，杀菌消毒，以防长期存放产 生对人体有害的细菌等，方便而科学。 另外国内这几年旅游业的蓬勃发展也使酒店宾馆业的发展红火 起来，而酒店宾馆出于对卫生干净的考虑，基本都是采用烘干方式 来处理衣服，毛巾，被套等物品，然后在集体进行消毒的。新型晾 衣机的出现，一改往日用电式烘干机的风格，转而从可持续发展的 角度出发，利用新能源，直接将太阳能转化为热能，有效地解决了 大量能源消耗的问题。 而且还能在晾晒衣服的同时起到杀毒

40、的作用， 可谓一机多用，为宾馆的服务又省了一道工序，而且利用太阳能烘 干成为宾馆酒店的一大特色，顾客也将对其评价更上一层楼，酒店 的发展也将呈现一番新的面貌。太阳能的利用，符合新世纪发展的 要求，对社会的进一步发展起着非常重要的作用，奠定了可持续发 展的道路。 4.3 应用前景 产业的现状及发展前景：干衣机市场随寒流的到来逐渐升温， 在寒潮的一次次侵袭中，三九严冬按时而至，不但北方气温急剧下 降，南方天气也倍加阴冷潮湿。就是在这个寒冷阴湿的季节里，干 衣机逐渐走进人们的生活。 今年入冬，天气愈加干冷， 因此干衣机迎来了它渴盼已久的 “春 天”，多年来一直不温不火的市场如今正突发需求“井喷” ，

41、各大家 电卖场的干衣机销量再创历史新高，在南方许多城市甚至出现了断 货的情况。 在各家家电卖场可以发现，如今干衣机已不再是昔日高收入阶 层的专有用品了，普通百姓逐渐成为其主要的消费人群。根据调查 显示，很多家庭有老人和小孩，因此衣服换洗比较频繁，但由于天 气太冷，屋里没法晾，晾在外面又很快会结冰，难以晾干不说，晾 干后的衣服上仍然存在潮湿的气息， 这也就成为家庭里的一大难题。 因此，多功能环保节能干衣机的上市必然会在家电市场卷起一场抢 购风暴。 对于住在楼房的家庭，室内晾衣弊病很多，除了晾晒时间长、 干燥效果差、影响家居美观外，更严重的是，室内的紫外线强度根 本达不到必要的杀菌效果，沾附于衣物

42、上的细菌、螨虫等微生物长 期潜伏下来，会对人体健康造成威胁。科学研究证明，在室内晾晒 衣物对大肠杆菌、 酵母菌、 螨虫等微生物的杀灭率只有不到 15%。而 且如果遇到阴雨天气，衣服长时间不干，微生物就会在潮湿环境下 大量繁殖导致衣物发霉。尤其在南方的梅雨季节，长期潮湿的衣物 还会散发出让人不愉快的味道。在这种情况下，干衣机的优势便体 现得淋漓尽致。使用干衣机不仅可以避免户外晾晒过程中出现的二 次污染、解决室内晾衣的不便，同时，也有效解决了城市的“万国 旗”现象和室内阳台晾晒造成的家居环境不协调问题，提高了城市 形象和家庭品位。 有关资料显示，在欧美等一些发达国家，人们已经普遍使用干 衣机来干燥衣物，但目前在我国家用干衣机的作用还未被广大百姓 所认识，因此市场还基本处于萌芽状态。我国市场上出售的家用干 衣机品种非常有限，目前，美国已研制出利用微波技术进行干衣的 微波干