孫可馨
近年來(lái),霧霾頻發(fā),嚴(yán)重影響了人們的日常生活。每次出門前,媽媽總要提醒我戴上口罩,但不是所有的口罩都能有效隔離霧霾,而且戴上口罩后,常常會(huì)感到呼吸困難。
各類口罩中,過(guò)濾效果較明顯的是一次性醫(yī)用護(hù)理口罩,PM2.5過(guò)濾率為47.1%,人們常用的棉布口罩PM2.5過(guò)濾率只有17.3%,9M霧霾神器口罩的過(guò)濾效果最好,PM2.5過(guò)濾率可達(dá)76.5%。
除了防霧霾口罩外,各類空氣凈化裝置也不斷涌現(xiàn)。空氣凈化器能產(chǎn)生大量負(fù)離子、臭氧和高壓靜電場(chǎng),對(duì)浮游霉菌、病毒等有害物質(zhì)進(jìn)行包圍分解,有效凈化空氣。
但幾乎所有的空氣凈化器都只能放在固定位置使用,不能隨身攜帶。所以,我想研制一種攜帶方便、能有效凈化空氣的裝置。
一、調(diào)查研究
分析調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果發(fā)現(xiàn),霧霾對(duì)人體造成的危害是大家最擔(dān)心的問(wèn)題。可見(jiàn)人們對(duì)空氣凈化類產(chǎn)品有強(qiáng)烈的需求。
利用課余時(shí)間調(diào)查各大市場(chǎng)的空氣凈化裝置,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)都是家居或車載使用,不方便攜帶,而市面上還沒(méi)有可隨身攜帶的移動(dòng)型空氣凈化裝置出現(xiàn)。
我想起老師曾在課堂上提到過(guò)空氣雨傘的案例。如果空氣在一定的動(dòng)力下可形成傘狀空氣膜隔離雨水,那么在一定條件下應(yīng)該也可隔離霧霾。
基于空氣凈化原理的“防霧霾傘”的創(chuàng)意就在心里生根發(fā)芽了。
二、構(gòu)思設(shè)計(jì)
經(jīng)過(guò)反復(fù)琢磨,我決定制作霧霾清新傘。空氣凈化裝置采用兩層過(guò)濾裝置,外層用無(wú)紡布作為濾料去除大顆粒有害物質(zhì),內(nèi)層用活性炭纖維去除小顆粒粉塵。空氣先后通過(guò)拆卸、安裝方便的無(wú)紡布和活性炭纖維過(guò)濾層,過(guò)濾掉粒徑不同的固體顆粒污染物。
空氣凈化裝置被固定在傘柄上,能跟隨傘柄上下移動(dòng),不影響傘的正常使用。外殼采用亞克力板制作,透明美觀,可直觀顯示空氣質(zhì)量參數(shù)。
三、模型制作
所需的材料有普通雨傘、空氣凈化裝置外殼、風(fēng)機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、空氣質(zhì)量檢測(cè)器等。
將亞克力材料截取合適的長(zhǎng)度,做成圓柱形,并在內(nèi)部制作一個(gè)小套筒,安裝在傘柄上。內(nèi)、外筒之間隔開,分別安裝空氣過(guò)濾裝置、兩個(gè)風(fēng)機(jī)、霧霾傳感器和霧霾檢測(cè)顯示裝置,并在一側(cè)用電鉆打孔,在與風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致的位置上打出風(fēng)口。
將兩層擋板疊在一起做成空氣過(guò)濾網(wǎng),并固定在進(jìn)風(fēng)口后方。將進(jìn)風(fēng)口和空氣過(guò)濾網(wǎng)密封,確保空氣從過(guò)濾網(wǎng)經(jīng)過(guò),徹底凈化空氣。
把兩個(gè)風(fēng)機(jī)固定在出風(fēng)口前方,使空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)后從風(fēng)機(jī)送出,將污濁的空氣變清新。將負(fù)離子發(fā)生器固定在風(fēng)機(jī)口,通過(guò)電離空氣產(chǎn)生負(fù)離子,在經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)后被負(fù)離子發(fā)送到出風(fēng)口,徹底凈化空氣。
密封空氣凈化裝置后,把空氣質(zhì)量檢測(cè)器固定在凈化裝置劃定的內(nèi)部空間,并將開關(guān)放置在裝置外部密封,以便操作,同時(shí)防止空氣泄漏。顯示屏靠近亞克力外殼,方便實(shí)時(shí)觀測(cè)空氣質(zhì)量、溫度、濕度等。
把空氣凈化裝置的內(nèi)筒套在傘柄上,傘柄上的開關(guān)依然能控制傘的開閉,使空氣凈化裝置能跟隨傘柄上下移動(dòng),使用者可方便觀測(cè)空氣質(zhì)量參數(shù)。出風(fēng)口靠近人體面部,使人們能呼吸到清新的空氣。
四、方案優(yōu)化
1.把進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)為蜂窩狀六邊形結(jié)構(gòu),增加空氣吸入量。
2.對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計(jì),通過(guò)激光切割機(jī)的加工,實(shí)現(xiàn)精確構(gòu)架,將裝置分為空氣過(guò)濾區(qū)、電子控制區(qū)和霧霾檢測(cè)顯示區(qū)。
3.采用雙渦輪風(fēng)扇使風(fēng)量疊加,出風(fēng)口采用小圓孔結(jié)構(gòu),增加進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口壓差,提升過(guò)濾效果。
裝置安裝完成后,我在室外進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在霧霾較重的天氣下,測(cè)得進(jìn)風(fēng)口處的PM2.5為189,出風(fēng)口處的PM2.5為78,達(dá)到了凈化空氣的目的。
五、未來(lái)改進(jìn)
1. 集成化設(shè)計(jì)。把空氣凈化裝置和傘融為一體,將空氣過(guò)濾網(wǎng)、負(fù)離子發(fā)生器以及風(fēng)機(jī)等都安裝在傘柄內(nèi)部,使傘柄變成空氣凈化裝置,方便使用。
2.提高過(guò)濾效率。提高風(fēng)機(jī)功率,增加新型光觸媒技術(shù),提升過(guò)濾效果,使空氣凈化更徹底。增加傳感器,同時(shí)能顯示過(guò)濾前和過(guò)濾后的PM2.5和空氣質(zhì)量指數(shù)。
3.增加照明和警示功能。由于霧霾天氣能見(jiàn)度低,在傘下安裝高亮度發(fā)光二極管,既能照明又能起到警示作用。(指導(dǎo)老師:楊 艷)
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2016年8期