超聲洗衣機(jī).doc

創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)學(xué)號(hào)：200910470117姓名：張兵專(zhuān)業(yè)：09材成（2）班超聲波洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)想1.1現(xiàn)有洗衣機(jī)工作原理洗衣機(jī)的洗滌過(guò)程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤(rùn)濕、分散作用下，將污垢拉入水中來(lái)實(shí)現(xiàn)洗凈的目的。首先充滿(mǎn)于波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線(xiàn)為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。其次，當(dāng)衣物被放進(jìn)洗滌液之后，由于慣性作用運(yùn)動(dòng)緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，水流與衣物便發(fā)生相對(duì)摩擦，這種水流沖刷力同樣有助于污垢離開(kāi)衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長(zhǎng)，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性?，F(xiàn)有洗衣機(jī)存在的不足一是含磷的洗衣粉溶液排入河流后，會(huì)使河水富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致浮游生物大量繁殖，從而降低河水的含氧量，含磷洗衣粉對(duì)環(huán)境的破壞性不容小視；二是用洗衣機(jī)洗衣服時(shí)，洗衣粉的用量不易把握，洗衣粉用得太多就容易有殘?jiān)粼谝路?，使人皮膚瘙癢。2市場(chǎng)上幾種不用洗衣粉的洗衣機(jī)1、活性氧去污垢洗衣機(jī) 該洗衣機(jī)利用電解水產(chǎn)生的活性氧來(lái)分解衣服上的污垢。日本三洋公司利用這個(gè)原理已經(jīng)研制開(kāi)發(fā)出這種新型的洗衣機(jī)。 金屬鈦制成的電極作為陽(yáng)極和陰極，并在其中保持一定的電壓。由于洗衣機(jī)中的自來(lái)水含有氯等，于是水被電解并產(chǎn)生活性氧和次氯酸?；钚匝鹾痛温人峋哂蟹纸馕酃负蜌⒕淖饔?。所以能夠把衣服消毒和洗凈。 但是，也有專(zhuān)家指出，用這種方法洗衣服，其潔凈度是有限的，尚有許多技術(shù)需要進(jìn)一步改進(jìn)。 2、電磁去污洗衣機(jī) 科研人員在洗衣機(jī)里安裝了四個(gè)洗滌頭，每個(gè)洗滌頭上有一個(gè)夾子，在洗衣時(shí)將衣服夾住，每個(gè)洗滌頭上還都裝有電磁圈，當(dāng)通電后，電磁圈就發(fā)出微振，頻率可達(dá)2500次秒。在快速的振動(dòng)下，衣服上的污垢以及附著的皮脂迅速與衣服分離，從而達(dá)到洗凈的目的。但這個(gè)目前使用太麻煩。 3新型超聲洗衣機(jī)針對(duì)以上存在的某些問(wèn)題!理想的解決方案之一就是考慮用超聲波來(lái)清洗!開(kāi)發(fā)超聲波洗衣機(jī)，首先我們來(lái)看一下超聲清洗的工作原理及作用機(jī)理，3.1超聲清洗的工作原理及作用機(jī)理超聲波清洗器的基本工作原理是將工頻交流電通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)作用轉(zhuǎn)換成高頻交流信號(hào)!達(dá)到超聲波的頻率!通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩!再傳播到清洗溶劑中，超聲波在清洗液中疏密相間地向前輻射!使液體振動(dòng)而產(chǎn)生無(wú)數(shù)微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成生長(zhǎng)!而在正壓區(qū)迅速閉合!這種現(xiàn)象稱(chēng)為#空化效應(yīng)$，超聲清洗的作用機(jī)理主要是超聲空化作用，存在于液體中的微氣泡(空化核)在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)!當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)!氣泡迅速增長(zhǎng)然后突然閉合!在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生激波!在其周?chē)a(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力!破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中，蒸汽型空化對(duì)污層的直接反復(fù)沖擊!一方面破壞污物與被清洗件表面的吸附!另一方面也會(huì)引起污物層的疲勞破壞而脫離，氣體型氣泡的振動(dòng)能對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗!污層一旦有縫可鉆!氣泡還能#鉆入$裂縫作振動(dòng)!使污層脫落，由于超聲空化作用!兩種液體在界面迅速分散而乳化，當(dāng)固體粒子被油污裹著而黏附在被清洗件表面時(shí)!油被乳化!固體粒子即脫離，超聲空化在固體和液體界面所產(chǎn)生的高速微沖流能夠除去或削弱邊界污層!增加攪拌作用!加速可溶性污物的溶解!強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用，3.2超聲洗碗機(jī)的清洗原理超聲波洗衣機(jī)可以發(fā)出超聲波，當(dāng)超聲波的高頻(20-50KHZ)機(jī)械振動(dòng)傳給清洗液介質(zhì)以后，液體介質(zhì)在這種高頻波振動(dòng)下將會(huì)產(chǎn)生近真空的“空腔泡”，“空腔泡”對(duì)清洗對(duì)象的強(qiáng)烈的作用稱(chēng)為“空化作用”?！翱栈饔谩钡挠嘘P(guān)理論如下： 1、主腔泡在液體介質(zhì)中不斷碰撞、消失、合并時(shí)，可使用周?chē)植慨a(chǎn)生極大的壓力，這種極其強(qiáng)大的壓力足以能使物質(zhì)分子發(fā)生變化，引起各種化學(xué)變化(斷裂、裂解、氧化、還原、分解、化合)和物理變化(溶解、吸附、乳化、分散等)。 2、共振作用，當(dāng)空泡胞的本征變化頻率與超聲波的振動(dòng)頻率相等時(shí)，便可產(chǎn)生共振，共振的空腔泡內(nèi)因聚集了大量的熱能，這種熱能足以能使周?chē)镔|(zhì)的化學(xué)鍵斷裂而引起一系列的化學(xué)、物理變化。 3、當(dāng)空腔泡形成時(shí)，兩泡壁間因產(chǎn)生較大的電位差而引起放電，致使腔內(nèi)的氣體活化，這種活化了的氣體進(jìn)而引發(fā)了周?chē)镔|(zhì)活化，從而使物質(zhì)發(fā)生一系列化學(xué)、物理變化。可見(jiàn)，“空化作用”提供了物質(zhì)在發(fā)生物理、化學(xué)變化時(shí)所需的能量，但是理想的清洗速度和效果還要取決于清洗介質(zhì)，即清洗液的性質(zhì)。這種性質(zhì)體現(xiàn)在清洗液與污物間所發(fā)生的各種物理、化學(xué)變化，要能夠削弱和去除污物與玻璃零件表面間的附著力和結(jié)合力，并伎清洗保持原有的表面外觀。3.3超聲洗衣機(jī)的特點(diǎn)及發(fā)展前景用超聲來(lái)洗衣這個(gè)方案較現(xiàn)有洗衣機(jī)來(lái)說(shuō)，未必是最理想的!但有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.超聲清洗速度快、質(zhì)量高、節(jié)水節(jié)電2.易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化3.超聲清洗衣服是浸沒(méi)在