摘要:从真空式清扫车吸口收集垃圾角度出发,对吸口处的速度流线及变化规律做了分析,并从中得出了一些结论。
关键词:清扫车,吸口,速度,研究
真空式清扫车吸口有多种形式,按气流流动方向分,可分为抽吸式和吹吸式两种,按收集垃圾的幅度分,还可分为整体式和局部式。整体式是沿整车宽度上收集垃圾,它的特点是所需风量很大。局部式是在特定区域内收集垃圾,它的形状是由圆形风道、锥形吸气罩和挡边组成。空气流动属抽吸式。因为这种结构比较常见,以下的研究主要是针对这种吸口形式。
在真空式清扫车中,垃圾是靠吸口处的负压收集,而负压的建立则依赖于风机所产生的高速气流,吸口处气流速度越高,产生的负压也越大,吸口的收尘能力也越强。所以对整个清扫车而言,吸口是最重要的部件之一。
在清扫作业时,吸口不仅收集,而且还要对收集垃圾中的粉尘进行雾化除尘。目前,国内外生产的真空式清扫车大多采用湿式除尘,并辅助一些除尘方法,如路表面压尘,垃圾箱中的重力沉降和惯性碰撞等。在这些方法中,吸口处的喷水雾化对除尘至关重要,它的好坏直接影响着整车除尘效果的优劣,而这涉及到吸口处的气流吸入速度,吸口形式等一系列问题。
此外,作业时吸口处产生的噪声是很大的,据国外资料介绍,吸口处所产生的噪声约占整个噪声的20%左右。而噪声又是由高速气流引起的。因此,降低吸口处的噪声也是吸口研究的一个重要课题。
由上述可知,吸口速度研究主要涉及垃圾的收集,除尘和噪声处理三个方面问题。由于高速气流运动的复杂性及试验条件的限制,目前还不可能对这三个问题作一全面、系统的研究,在本文中,先从吸口收集垃圾的角度出发,对吸口处的速度流线、变化特性进行有关的分析研究。
1吸口处气流流线
为了形象、直观地表示吸口区域各点的气流流动方向,为吸口形状设计及今后研究提供参考依据,通过解析法,可做出吸口周围的气流速度流线图。
在吸口周围,除风机产生的吸入气流外,还存在扫刷(圆柱刷和盘刷)对吸口产生的气流扰动,工作时行车对吸口所产生的相对气流扰动,但这些扰动对吸入气流影响不大,在计算中,可略去这些扰动气流的影响。
假定吸口的气流运动是二维平面无涡运动,即rotv=0,据流体力学,平面无涡的流函数应满足拉普拉斯方程,即
式中:Ψ为吸入气流流函数。
式(1)是椭圆型偏微分方程,可利用计算方法中有限差分法对它进行数值求解,求得流场中各点的流函数值。
设吸口的吸风量为Q,对清扫车,风机的风量一般在5000~15000m3/h范围内,故选Q=104m3/h,图2中ABCEDF是吸口侧视图。空气经CB、EC进入吸口里,ABC和EDF是吸口边界两条流线,其流函数值分别为Ψ2=104m3/h,Ψ1=04m3/h,于是有
Q=Ψ2-Ψ1(2)
在距吸口半径r=(20~30)D(D为吸管直径)的圆周上,吸入气流的速度分布符合点汇吸口的分布规律,即流函数值在圆周上是均匀分布的。因此,根据Q的大小,便可决定吸流边界上的流函数值,见图1。
图1流场的分格和编号