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车载集成净水系统的结构设计与评价
| 论文题名： | 车载集成净水系统的结构设计与评价 |
| 关键词： | 膜分离;结构设计;力学分析;车载集成净水系统;分质供水 |
| 摘要： | 我国是自然灾害多发的国家，及时高效的灾害救援对于保障国家和人民利益，维护社会稳定有着至关重要的意义。灾害发生往往导致水资源遭到破坏，直接影响着救援人员的工作效率，阻碍着救灾工作进度。车载净水设备能够跟随救援队进入灾区，快速对污染水源进行净化救援使用，可对灾区救援提供用水保障。 本文以膜分离技术作为净水工艺的核心，建立了超滤+反渗透+离子交换技术为主体的车载净水系统工艺流程，可分别生产制备消毒用水、饮用水和纯化水，实现分质供水。采用Solidworks软件进行了车载集成净水系统的结构设计，该系统主要包括消毒用水模块、饮用水模块和纯化水模块，系统的分质产水提高了水资源利用率。根据建立的工艺流程，通过陶瓷膜、反渗透膜、离子交换树脂、高压泵、潜水泵、空压机的选型以及对功率、流量及空间尺寸的计算对比，设计了满足机械结构强度刚度要求的系统框架和具有自动控制功能的控制系统，选择合理的零件固定方式和空间排布，通过模块化及机电一体化设计完成整体结构设计。车载集成净水系统的主要技术参数如下：外形尺寸为2000mm×800mm×1200mm，整机重量为350 Kg，功耗为3.4 Kw，消毒用水产水流量为1127 L/h，饮用水产水流量为236 L/h，纯化水产水流量为119 L/h。 为满足结构机械强度刚度，应用ANSYS软件分别进行了系统框架的强度刚度计算、框架固有频率计算、陶瓷膜支撑梁的强度刚度计算以及连接管路的所受应力计算，计算结果显示框架应变最大位置应变为2.87×10-3 m，应变量很小，没有达到材料屈服极限，所受应力最大位置的应力为3.69×106 Pa，低于所选材料屈服强度4.1×107 Pa，框架固有阵型频率为39.765 Hz，陶瓷膜组件支撑梁所受最大弯曲正应力2×107 Pa，最大弯曲切应力为2.5×107 Pa，均小于材料许用应力4.1×107 Pa，管路内壁受力最大位置所受水流应力5.9×105 Pa，远小于管路承受能力。 车载集成净水系统由消毒用水模块、饮用水模块和纯化水模块组成，结构紧凑、布局合理、便于维修，根据需求可在救援现场快速生产制备消毒用水、饮用水和纯化水，实现分质供水，满足灾害救援用水需求，而且具有自动化程度高、环境适应性强等特点，具有广阔的应用前景。 |
| 作者： | 李儒鹏 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 赵连玉;朱孟府 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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