一种高速旋转水喷淋空气净化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种气液两相接触、吸附、吸收、净化的高速旋转水喷淋空气净化装置，本发明专利技术内容包含两个方面：第一，提出了高速旋转喷淋（动态喷淋）净化空气的新概念、理论及计算方法；第二，给出了一种高速旋转水喷淋空气净化装置的技术方案；喷淋器上端与动力源连接，驱动其高速旋转，水泵将水通过供水管送至喷淋管内腔，由于水的压力作用，水从喷水孔喷出，形成和喷淋管同步高速旋转的喷淋水柱。从而实现了高速旋转水喷淋；经计算，应用本发明专利技术高速旋转水喷淋空气净化装置技术设计的净化设备，其净化效率是同类设备的几十倍，甚至几百倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气液两相接触、吸附、吸收、净化的水喷淋空气净化装置。属于环保、化工空气净化设备。
技术介绍
目前使用水或水溶液（以下统称为水）作为介质，使气液两相接触，进行吸附、净化、吸收、萃取技术应用广泛。其主要方法有两种：第一种是用液体湿润固体表面，形成液膜，液膜与污染气体接触，吸附、吸收气体中的污染物或萃取物，使气体得到净化或达到萃取的目的。第二种是，直接喷淋，喷淋液柱（液滴）与气体接触，达到上述目的。上述第一种方法的典型案例是德国文塔公司专利技术的文塔水洗空气净化器。图1是其原理示意图。旋转叶片在水槽中湿润表面，形成水膜；风扇将污染空气吹向叶片，污染物被水膜吸附，使空气得到净化。这种净化方法简单、适用，但受体积限制，叶片尺寸、数量不能太大，气水接触面积很小。德国文塔净化器的气水接触面积最大的仅8平方米，净化效率有限。另一个典型案例是发电、炼钢、水泥、玻璃等工业除尘、脱硫、化工酸雾净化广泛应用的填料塔（由于不同用途，有称填充塔、酸雾净化塔、脱硫脱销塔、喷淋塔等，以下统称填料塔）。图2是填料塔的原理示意图。水泵 将喷淋液通过管道 送至喷头，喷头喷出的液体湿润下方的填料 ，填料表面形成水膜；污染气体从进气口吹入塔内，污染气体掠过填料层，污染物被水膜吸附，使污染气体得到净化。上述两个案例净化方法的净化效率都取决于气、液两相的接触面积。但受整体体积限制，不可能无限增大接触面积 ，特别是工业填料塔，增大气液两相的接触面积 ，就必须增加填料层厚度，这样会使气体运行阻力增大，增大气压降。因而，在一定体积下靠增大气液两相的接触面积提高净化效率是很困难的。工业除尘净化大量使用的填料塔，体积庞大（大型发电厂填料塔高达几十米、直径达十几米）、净化效率低是人们急待解决的问题。增大气、液两相的接触面积是提高净化效率的关键。单纯喷淋实际应用较少，原因是喷淋液柱（滴）产生的气、液接触面积极小，净化效率极低。所以空气净化以及工业极少采用单纯喷淋方法。典型的例子是，在治理雾霾的初期，很多城市出现了“水炮车”、“喷雾车”，利用高压喷出的水雾净化空气，但实际中都没得到应用。原因是喷出的水雾气水接触面积很小，（据资料介绍，每立方分米水只能产生2.4平方米气水接触面积）。局部的、短暂的、很小的气水接触面积不可能对一个城市的空气净化起多大作用。一位中国旅美学者曾建议中国城市在高楼上建设喷水装置“人工降雨”治理雾霾，显然在水资源浪费、能源消耗、净化效果、人们生活方便等方面都是不可行的。如何不浪费水资源、减小设备体积、使气水接触面积增大、提高水喷淋净化的效率是本专利技术要解决的问题。
技术实现思路
本
技术实现思路
包含两个方面：第一，提出了高速旋转水喷淋（动态喷淋）净化空气的新概念、理论及计算方法。第二，给出了一种高速旋转水喷淋空气净化装置的技术方案。一、高速旋转水喷淋（动态喷淋）净化空气的新概念、理论及计算方法本专利技术提出的高速旋转水喷淋（动态喷淋）净化空气的新概念、理论及计算方法概述为：绕某一轴线高速旋转的喷淋液柱在旋转过程中位置的不断变化，发生了气液两相接触面的不断变化，我们把不旋转时气液接触面积叫作静态接触面积，用Sj表示，变化过程某段时间t内喷淋液柱不重叠位置接触面积之和叫作动态接触面积，用Sdt表示，一秒钟内的动态接触面积称作当量接触面积，用Sd表示，Sdt=Sd•t ，Sdt∕Sj=K, K可近似看作高速旋转喷淋与不旋转时吸附净化效率的比值，由于喷淋液柱旋转速度极高，所以动态接触面积极大，使净化效率很高。并且由于液柱的旋转喷射、撞击，液柱中的水分子裂解，产生大量的负离子，这样使气液两相间的接触、吸附、净化得到强化。理论分析与计算：图 3 、图4分别表示，在筒体（容器）8中充满污染空气，一根水柱9对其净化（图3是垂直喷淋，图4是水平喷淋，图5是水平喷淋的俯视图）。水柱的直径为d ,长度为L ,则水柱的表面积：Sj=л•d • L。我们把 Sj 称作水柱的静态气液接触面积。（以下简称为静态接触面积）。在固定位置上，水柱表面吸附临近的污染物，使空气得到净化。远处的污染物则很难被吸附。如果在一定时间内吧水柱从位置A移动得到位置B，即从已经净化的污染浓度低位置移动到污染浓度高的位置，吸附新位置水柱临近的污染物，就会使空气得到更好的净化。则在这一时段内空气净化的效率明显提高。在同一时段内，水柱位置变化越多，净化的效率就越高。如果一秒钟间内变化了 n个位置，则其当量接触面积： Sd= n•Sj= n •л•d • L 。为了实现上述高速旋转喷淋，本专利技术设计了一个可高速旋转的喷淋器（图6）。喷淋器由金属材料或工程塑料制成。水从供水管4进入，一端可与动力源连接，动力源可驱动其高速旋转。喷淋器由配水管14及喷淋管11组成，喷淋管下方、侧方开有足够多的喷水孔13（喷水孔总数为M），以满足喷淋净化的需要。图 8 是喷淋管上喷淋孔的仰视图。喷淋管长度为R，喷淋管上喷淋孔的布置均匀分布，喷淋孔的直径为d, 设喷淋水柱的长度为Ｌ。当一定压力的水注入喷淋器时，水就会从喷淋孔喷射出去，就会形成总数为Ｍ个、直径为ｄ、长度为Ｌ的喷淋水柱。图12是将图 6的喷淋器应用的一个装置示意图。本装置由可高速旋转的喷淋器1，旋转驱动动力源2 ，供水管4 ，第一风口3、第二风口7，水泵5，水槽6，筒体8组成。喷淋器上端与动力源连接驱动其高速旋转。喷淋器上开有足够多的喷水孔，以满足喷淋净化的需要。喷水孔的直径为设计的喷淋水柱直径。水泵将水通过供水管送至喷淋管内腔，由于水的压力作用，水从喷水孔喷出，形成和喷淋管同步高速旋转的喷淋水柱。高速旋转的喷淋水柱产生两个作用。一是高速旋转产生了极大的动态气水接触面积；二是喷淋水柱的高速旋转、喷射、撞击，水分子裂解，产生了大量可净化空气的负离子。污染空气从进风口进入外筒，掠过高速旋转的喷淋水柱区、从出风口流出。污染空气受到了二重净化，即；动态气水接触面吸附净化及负离子净化；使净化效率提高。上述装置的喷淋器1围绕中心线 O—O 做旋转运动，一秒时间内变化了n个位置，则每根喷淋水柱的当量接触面积为 ：Sd= n•Sj= n •л•d • L 。当喷淋器围绕中心线 O—O 每秒旋转一周时，全部喷淋水柱的不重叠位置数量可近似计算为：(计算式推导略)W=M * 2Л•（R∕2）∕d=M *Л•R∕d式中 W ——喷淋水柱的不重叠位置总数。R——喷淋管长度。d——喷淋水柱的直径。M——喷淋孔总数所以，全部喷淋水柱的（每秒旋转一周时）当量接触面积： Sd= W•Sj= W•л•d • L == л•d • L •M •Л•R∕d上述计算方法的前提是容器内污染空气处于静止状态。在实际应用中，污染空气在容器内是以一定速度V通过容器的。设H为有效净化高度，（图3 中有效净化高度H=L）。H∕V=t， t叫作气液两相接触吸附净化有效时间。t值越大，表示污染空气通过有效净化高度H时间越长；t值越小，表示污染空气通过有效净化高度H时间越短。所以，在喷淋水柱旋转、空气以速度V通过有效喷淋高度H时的动态接触面为：Sdt= W • Sd •H∕V= W•л•d • L • H∕V = л•d • L •M *Л•R∕d •H∕V。根据前述喷淋水柱气、水接触面积的计算方法，分别计算出喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速旋转水喷淋空气净化装置，其特征在于：其包括竖直设置的筒体（8）、动力装置(2)、位于筒体（8）底部的水槽（6）、水泵（5）、与水泵（5）出水口连通的供水管（4）、通过供水管（4）与水泵（5）连通的喷淋器（1）、设置在筒体（8）上端的第一风口（3）以及设置在筒体（8）下端的第二风口，所述喷淋器（1）设置有多个喷水孔（13）；所述供水管（4）与喷淋器（1）旋转密封连接；所述动力装置(2)与筒体（8）固定连接，所述动力装置(2)驱动端与喷淋器（1）连接。

【技术特征摘要】
1.一种高速旋转水喷淋空气净化装置，其特征在于：其包括竖直设置的筒体（8）、动力装置(2)、位于筒体（8）底部的水槽（6）、水泵（5）、与水泵（5）出水口连通的供水管（4）、通过供水管（4）与水泵（5）连通的喷淋器（1）、设置在筒体（8）上端的第一风口（3）以及设置在筒体（8）下端的第二风口，所述喷淋器（1）设置有多个喷水孔（13）；所述供水管（4）与喷淋器（1）旋转密封连接；所述动力装置(2)与筒体（8）固定连接，所述动力装置(2)驱动端与喷淋器（1）连接。2.根据权利要求1所述的一种高速旋转水喷淋空气净化装置，其特征在于：所述喷淋器（1）包括配水管（14）、多根放射分布的径向喷淋管（11）以及位于喷淋管（11）自由端的环形喷淋管（12），所述环形喷淋管（12）通过径向喷淋管（11）与配水管（14）连通，所述配水管（14）与供水管（4）旋转密封连接，所述喷水孔（13）均匀设置在喷淋管（11）和环形喷淋管（12）的底部。3.根据权利要求1所述的一种高速旋转水喷淋空气净化装置，其特征在于：所述喷水孔（13）的轴线与筒体（8）轴线相...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨辰伊，
申请(专利权)人：杨辰伊，
类型：发明
国别省市：河北;13