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： 家庭厨余垃圾降解装置的设计和仿真分析
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY20.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 家庭厨余垃圾降解装置的设计和仿真分析/.贺小梅著/.张天会指导 |
| 出版发行项： | 2023.5.18 |
| 载体形态项： | 81页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 机电工程学院, 学号2020210047 |
| 提要文摘： | 厨余垃圾含有极高的水分与有机物，很容易腐坏，产生恶臭。其在收集、运输和处理环节易腐烂，滋生病菌，具有传播疾病的潜在风险。在城市厨余垃圾处理中，由于垃圾分类不彻底，许多可回收的垃圾被混合在一起处理，导致资源浪费。在传统的城市垃圾处理中，厨余垃圾通常被填埋在垃圾填埋场中，这种处理方式不但浪费资源，还会污染土地和地下水。厨余垃圾中含有大量的有机物质，如果能得到有效的处理，通过生物发酵等方式转化成有机肥料，有利于实现资源的再利用和循环利用，厨余垃圾的处理对资源利用、垃圾减量化和绿色生活等方面都有着重要意义。因此，根据家庭厨余垃圾的特性，以及有机质资源化处理的要求，设计一种家庭厨余垃圾降解装置，并对其进行了分析研究，本文主要研究内容如下： （1）对厨余垃圾处理工艺进行对比分析，设计家庭厨余垃圾降解装置的工艺流程图。根据工艺流程图，对家庭厨余垃圾降解装置进行方案设计，采用叶片式搅拌机构将厨余垃圾与发酵菌种混合均匀，在发酵桶外侧包裹硅胶加热带后包裹保温棉的方式来进行恒温发酵。对整体装置进行三维建模，阐述了家庭厨余垃圾降解装置的工作原理。 （2）为了确保装置的设计能够满足实际工作需求，对搅拌装置和发酵桶进行结构设计。通过对搅拌装置进行载荷分析以满足使用要求，基于响应面法对搅拌叶片进行了参数优化，对搅拌叶片进行灵敏度分析，综合考虑选择四个搅拌叶片尺寸参数作为本次优化设计的参数，以搅拌叶片质量为优化目标函数，利用ANSYS对优化模型进行求解，质量较优化前减少了13%。对搅拌装置进行模态分析，改进后的搅拌装置的固有频率是安全的，搅拌装置的设计满足设计要求。对发酵桶进行结构设计，并对其进行静力学分析，得出设计满足要求。计算保温层厚度为3mm，可有效保证厨余垃圾恒温发酵。对空气净化装置进行结构设计，计算得到家庭厨余垃圾降解装置内的通风量。 （3）采用离散元法对影响离散系数的充盈率、搅拌轴转速和正反转圈数三因素分别进行了单因素试验和三因素三水平的正交试验。通过设计单因素实验，得到各个因素的参数变化对实验结果的影响规律。通过设计三因素三水平正交试验，得到了充盈率、搅拌轴转速和正反转圈数在共同作用下对离散系数的影响程度，对所得到的实验结果进行极差与方差分析，结果表明正反转圈数对离散系数影响最大，充盈率影响最小，最优方案为充盈率为0.4，搅拌轴转速为8r/min，正反转圈数为1。为了确保发酵桶的设计能够满足实际生产需求，利用Fluent软件建立发酵桶热对流稳态湍流数学模型，对发酵桶内的速度场和温度场进行模拟分析研究，对比分析发现在发酵桶内部设置进风口与出风口位置相邻时可以提高散热效果。 （4）设计家庭厨余垃圾降解装置的控制系统。采用Arduino控制板对整机进行控制；对控制系统核心硬件温湿度传感器、红外线传感器、继电器与舵机进行选型；对开盖模块、搅拌-空气净化模块和控制系统界面进行程序设计；为了确保编写程序与硬件能够正常运行，对系统子系统分别进行系统测试，各系统正常运行。 （5）为了验证上述结构设计与仿真试验得到的最优结构组合参数，对其进行了样机制作与试验，根据样机试验结果得出降解率为78.2%，降解过程比传统降解周期缩短，适用于家庭处理厨余垃圾，因此，得出结构设计与仿真分析结果符合设计预期。 |
| 并列题名： | Design and Simulation Analysis of Household Kitchen Waste Degradation Device |
| 题名主题： | 厨余垃圾 降解装置 正交试验 仿真分析 学位论文 |
| 中图分类： | X799.3-533 |
| 个人名称等同： | 贺小梅 著 |
| 个人名称次要： | 张天会 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |