一种杨絮自动收集装置设计

安纬乐

摘 要：本文针对杨絮影响人们生活、危害人体健康等问题，通过调研现有的收集装置上，提出了一种创新设计方案，包括通风管、轴流风机、过滤网、电晕线、通电金属板、接地金属板、收集槽等部件，该设计包括轴流风机-过滤网部分和积尘区两部分，其中轴流风机-过滤网部分将大颗粒杨絮过滤收集，而积尘区部分将小颗粒杨絮带电后在电场力作用下发生偏移，最终吸附到带相反电荷的金属板上。该设计适用于室内环境，可以将飘散在空气与地面的杨絮进行自动收集，尤其对小颗粒杨絮具有收集功能。所提出的设计参数可满足以360m3的教室，每小时清洁两次的使用要求。

关键词：杨絮；收集装置；自动；风机；集尘区

中图分类号：TP202 文献标识码：A

0.引言

近些年来，由于市政园林为了美化环境种植大量树木，相对于其他树木来说，杨柳树易于成活，成长速度快，养护成本也较低，而且具有释氧固碳、降温增湿等功能，是良好的速生树种之一，所以历史上被大量种植。但是杨树产生的杨絮却对人们的生活造成了不小的影响，例如不少市民途经飞絮路段，要么全副武装把头脸裹得严实；没遮拦的行人则眯缝着眼睛，捂着口鼻快速通过。杨絮可对口鼻等呼吸道造成过敏乃至疾病，尤其对老人和小孩影响很大，还可造成火灾等安全隐患。室外人们可以采用口罩等防护措施，但是室内环境下人们往往放松警惕，一些杨絮（尤其是细小颗粒的）进入室内对人们的危害更大。综上所述，这一现象对人们的影响较大，如果能通过技术手段有效解决这一问题，将会更加方便人们出行并且改善环境。

曹海军等通过轴流风机结合滤网的技术方案尝试解决该问题，但是细小的杨絮颗粒仍有可能漏网。何逸尘设计了一种由柔性透明膜制成的球型罩壳，可配合风机使用，起到收集杨絮的作用。张学杨等将吸尘器、滤网、水池相结合，用来收集杨絮，水可对杨絮有较好的吸收和沉降作用。

文本尝试将风机-滤网的技术方案与静电积尘技术相结合，同时起到对大颗粒杨絮的过滤以及对小颗粒杨絮的吸附作用，提高杨絮自动收集效果。

1.设计总体方案

参考图1，所设计的杨絮自动收集装置由通风管、轴流风机、支架、过滤网、电晕线、通电金属板、接地金属板和收集槽组成。其中通风管，轴流风机，支架，过滤网组成风机过滤装置；轴流风机固定在通风管的中段，下游设置过滤网，过滤空气中的大团杨絮。过滤后的空气仍包含小颗粒杨絮，通入由电晕线、通电金属板、接地金属板组成的电晕区中，电晕线通入高电压，使周围的空气电离为正离子和自由电子，并吸附于空气气流中的小颗粒杨絮，起到使小颗粒杨絮带电的目的。

通电金属板和接地金属板组成集尘区，在两类金属板之间形成电场，带电的小颗粒杨絮在电场力作用下发生偏移，最终吸附到带相反电荷的金属板上。经过一段时间的使用后，可通过清理滤网将过滤的大团杨絮清理掉，而通过清理收集槽可将吸附的小颗粒杨絮清理出集尘区。因此，该方案可以达到收集杨絮，净化空气的效果。为了保证积尘区的积尘效果，轴流风机风速不宜过大，因此风机功率、体积、噪音较小，且积尘区金属板间隙较小，结构紧凑，故该方案尤其适用于室内环境。

2.集尘区详细设计

集尘区是杨絮自动收集装置的核心，本部分对集尘区中通电金属板的尺寸、数量、间距等重要参数进行计算和设计。在本设计中，以常规的教室為清洁对象，体积为15×8×3=360m3，确保每小时清洁两次，故所需风机每小时提供风量Q为360 m3×2=720 m3，则集成器内流量q为720/3600=0.2 m3/s。集尘区内风速过低会导致流量不足，净化速度低，风速过高又会影响集尘效果，一般设计v=0.5m/s～2m/s，在本设计中取1m/s。因此，集尘区横截面积：

结论

针对杨絮影响人们出行问题，本文提出了一种杨絮自动收集装置设计方案，研究中取得了如下主要结论：

（1）提出了杨絮自动收集装置的设计，在现有的各种收集装置基础上吸取经验进行创新设计，包括通风管、轴流风机、支架、过滤网、电晕线、通电金属板、接地金属板、收集槽等部件，该设计将大颗粒杨絮过滤收集并将小颗粒杨絮带电后在电场力作用下发生偏移，最终吸附到带相反电荷的金属板上。

（2）对集尘区进行设计，包括流量、风速、集尘区横截面积、电场强度、驱进速度、集尘面积、集尘极板高度、通道数、集尘区长度进行计算和设计。

（3）设计方案可满足以360m3的教室，每小时清洁两次的使用要求。

本文设计方案引入了静电积尘技术，因此风速不能太高，可能影响收集效率。此外，本方案暂没有涉及电路方面的设计。因此，本设计未来在效率、电路等方面仍有进一步优化的空间。

参考文献

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[4]张学杨， 毛钰莹， 张慧，等.一种便携式杨絮、柳絮收集器[P].CN 205762727 U， 2016.

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指导老师：黄首清。endprint