超声洗衣机.doc

创新设计性实验学号：200910470117姓名：张兵专业：09材成（2）班超声波洗衣机的设计构想1.1现有洗衣机工作原理洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。现有洗衣机存在的不足一是含磷的洗衣粉溶液排入河流后，会使河水富营养化，导致浮游生物大量繁殖，从而降低河水的含氧量，含磷洗衣粉对环境的破坏性不容小视；二是用洗衣机洗衣服时，洗衣粉的用量不易把握，洗衣粉用得太多就容易有残渣留在衣服里，使人皮肤瘙痒。2市场上几种不用洗衣粉的洗衣机1、活性氧去污垢洗衣机 该洗衣机利用电解水产生的活性氧来分解衣服上的污垢。日本三洋公司利用这个原理已经研制开发出这种新型的洗衣机。 金属钛制成的电极作为阳极和阴极，并在其中保持一定的电压。由于洗衣机中的自来水含有氯等，于是水被电解并产生活性氧和次氯酸。活性氧和次氯酸均具有分解污垢和杀菌的作用。所以能够把衣服消毒和洗净。 但是，也有专家指出，用这种方法洗衣服，其洁净度是有限的，尚有许多技术需要进一步改进。 2、电磁去污洗衣机 科研人员在洗衣机里安装了四个洗涤头，每个洗涤头上有一个夹子，在洗衣时将衣服夹住，每个洗涤头上还都装有电磁圈，当通电后，电磁圈就发出微振，频率可达2500次秒。在快速的振动下，衣服上的污垢以及附着的皮脂迅速与衣服分离，从而达到洗净的目的。但这个目前使用太麻烦。 3新型超声洗衣机针对以上存在的某些问题!理想的解决方案之一就是考虑用超声波来清洗!开发超声波洗衣机，首先我们来看一下超声清洗的工作原理及作用机理，3.1超声清洗的工作原理及作用机理超声波清洗器的基本工作原理是将工频交流电通过场效应管的开关作用转换成高频交流信号!达到超声波的频率!通过换能器转换成高频机械振荡!再传播到清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射!使液体振动而产生无数微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成生长!而在正压区迅速闭合!这种现象称为#空化效应$，超声清洗的作用机理主要是超声空化作用，存在于液体中的微气泡(空化核)在声场的作用下振动!当声压达到一定值时!气泡迅速增长然后突然闭合!在气泡闭合时产生激波!在其周围产生上千个大气压力!破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中，蒸汽型空化对污层的直接反复冲击!一方面破坏污物与被清洗件表面的吸附!另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而脱离，气体型气泡的振动能对固体表面进行擦洗!污层一旦有缝可钻!气泡还能#钻入$裂缝作振动!使污层脱落，由于超声空化作用!两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而黏附在被清洗件表面时!油被乳化!固体粒子即脱离，超声空化在固体和液体界面所产生的高速微冲流能够除去或削弱边界污层!增加搅拌作用!加速可溶性污物的溶解!强化化学清洗剂的清洗作用，3.2超声洗碗机的清洗原理超声波洗衣机可以发出超声波，当超声波的高频(20-50KHZ)机械振动传给清洗液介质以后，液体介质在这种高频波振动下将会产生近真空的“空腔泡”，“空腔泡”对清洗对象的强烈的作用称为“空化作用”。“空化作用”的有关理论如下： 1、主腔泡在液体介质中不断碰撞、消失、合并时，可使用周围局部产生极大的压力，这种极其强大的压力足以能使物质分子发生变化，引起各种化学变化(断裂、裂解、氧化、还原、分解、化合)和物理变化(溶解、吸附、乳化、分散等)。 2、共振作用，当空泡胞的本征变化频率与超声波的振动频率相等时，便可产生共振，共振的空腔泡内因聚集了大量的热能，这种热能足以能使周围物质的化学键断裂而引起一系列的化学、物理变化。 3、当空腔泡形成时，两泡壁间因产生较大的电位差而引起放电，致使腔内的气体活化，这种活化了的气体进而引发了周围物质活化，从而使物质发生一系列化学、物理变化。可见，“空化作用”提供了物质在发生物理、化学变化时所需的能量，但是理想的清洗速度和效果还要取决于清洗介质，即清洗液的性质。这种性质体现在清洗液与污物间所发生的各种物理、化学变化，要能够削弱和去除污物与玻璃零件表面间的附着力和结合力，并伎清洗保持原有的表面外观。3.3超声洗衣机的特点及发展前景用超声来洗衣这个方案较现有洗衣机来说，未必是最理想的!但有以下几个特点：1.超声清洗速度快、质量高、节水节电2.易于实现自动化3.超声清洗衣服是浸没在