一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置，主要包括：正多边形腔，Helmholtz声源，混合流体，信号发生器；混合流体位于正多边形腔内；Helmholtz声源为由扬声器、空腔和通孔组成的半封闭空腔；通孔位于正多边形腔的边壁面的中心；通孔的横截面面积小于空腔的横截面面积；通孔的横截面面积和长度、空腔的体积服从Helmholtz共振器的设计原则；Helmholtz声源的数量和正多边形腔的边数相同；正多边形腔的边数为大于2的偶数；正多边形腔的高度小于半波长；以正多边形腔的中心为对称点的两个对边之间的距离不小于两个半波长。本发明专利技术具有根据正多边形腔的边数，改变正多边形腔内有/无悬浮颗粒的区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对由悬浮颗粒和气体介质组成的混合流体进行分离的装置，具体涉及一种二维声场迁移悬浮颗粒物的方法及装置。
技术介绍
对悬浮颗粒和气体介质组成混合流体的重新分离技术涉及颗粒污染空气中悬浮颗粒的清除，属于治理大气雾霾的核心技术之一。对均匀分散在混合流体中的悬浮颗粒实施群体性迁移可以实现大量悬浮颗粒集中聚集在局部区域。如果再对悬浮颗粒聚集区域进行统一的颗粒清除处理，有利于减少颗粒清除设备处理混合流体的数量，提高设备运行效率。另一方面，对于悬浮颗粒被迁移出的流体空间区域而言，悬浮颗粒被迁移出，颗粒数量减少，最后甚至被完全迁移，实现该空间区域中混合流体的悬浮颗粒被完全清除的效果。因此，专利技术出能够实现对均匀分散在混合流体中的悬浮颗粒在空间上实施有效迁移的新技术至关重要。根据声波促进颗粒团聚的理论，声场作用的悬浮颗粒在实现由小颗粒向大颗粒长大的过程中，一般会存在一个最佳的声波频率使团聚效果最好。在设计声波处理颗粒的装置时，以该最佳声波频率为装置的设计初始参数，有利于该最佳频率在悬浮颗粒团聚过程中的使用。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置，利用构造二维结构声场迁移并聚集悬浮颗粒。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术提供的一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置包括：正多边形腔，Helmholtz声源，混合流体，信号发生器；在正多边形腔的每一个边上设有一个Helmholtz声源，信号发生器分别接各Helmholtz声源中的扬声器，所述Helmholtz声源的数量和正多边形腔的边数相同；所述正多边形腔的边数为大于2的偶数；所述正多边形腔的高度小于半波长；以正多边形腔的中心为对称点的两个对边之间的距离不小于两个半波长；所述正多边形腔内的各位置在高度方向上的声压相同；所述正多边形腔为由上下两个盖板和边壁面组成的以通孔与外界相通的半封闭腔体；所述混合流体位于正多边形腔内。所述Helmholtz声源为由扬声器、空腔和通孔组成的半封闭空腔；所述通孔位于正多边形腔的边壁面的中心；所述通孔的横截面面积小于空腔的横截面面积。所述通孔的横截面面积和长度、空腔的体积服从Helmholtz共振器的设计原则。所述混合流体由悬浮颗粒和气体介质均匀混合而成；所述悬浮颗粒的等效粒径不大于10μm。所述扬声器为电磁式扬声器。所述信号发生器具有功率输出功能。所述信号发生器的工作频率、组成Helmholtz声源的半封闭空腔的共振频率、正多边形腔的共振频率相等。有益效果：本专利技术采用正偶数多边形腔耦合Helmholtz声源，在多边形腔内构造二维结构声场，具有以下有益效果：1)悬浮颗粒在多边形腔内发生了明显的迁移性聚集效果；2)在靠近多边形腔的边壁面，声源的个数和位置确定后，能够在多边形腔内划分出等同声源个数的悬浮颗粒聚集区；在多边形腔的中心形成近似等同颗粒完全清除的无悬浮颗粒效果。3)随着多边形腔的边数的增多，中间无悬浮颗粒的区域变大，单个悬浮颗粒聚集区的面积减小。附图说明图1为本专利技术的正六边形腔的一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置的示意图；图2为本专利技术的正六边形腔的两个对边之间的距离示意图；图3为本专利技术的正六边形腔的一种二维声场迁移悬浮颗粒物的方法及装置的迁移悬浮颗粒的效果示意图。图4为本专利技术的正六边形腔的悬浮颗粒迁移效果的条纹结构示意图。图中：正六边形腔1，边壁面1-1，正多边形腔的中心为对称点的两个对边之间的距离1-2，Helmholtz声源2，扬声器2-1，空腔2-2，通孔2-3，信号发生器3，悬浮颗粒聚集区域4，悬浮颗粒聚集区域的弧形边界的等效半径4-1，悬浮颗粒聚集区域的弧形边界的等效圆心4-2，悬浮颗粒聚集区域的边界4-3，悬浮颗粒被移除的区域5。具体实施方式本实施例的一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置，如图1所示，包括正六边形腔1，Helmholtz声源2，混合流体，信号发生器3；所述混合流体位于正六边形腔1内；所述Helmholtz声源2为由扬声器2-1、空腔2-2和通孔2-3组成的半封闭空腔；所述通孔2-3位于正六边形腔1的边壁面1-1的中心；所述通孔2-3的横截面面积小于空腔2-2的横截面面积；所述通孔2-3的横截面面积和长度、空腔2-2的体积服从Helmholtz共振器的设计原则；所述Helmholtz声源2的数量和正六边形腔1的边数相同；所述正六边形腔1的边数为大于2的偶数；所述正六边形腔1的高度小于半波长；以正六边形腔1的中心为对称点的两个对边之间的距离不小于两个半波长；所述正六边形腔1内的各位置在高度方向上的声压相同；所述正六边形腔1为由上下两个盖板和边壁面1-1组成的以通孔2-3与外界相通的半封闭腔体；所述信号发生器3、扬声器2-1由导线连接成闭合电学回路。作为优选，所述混合流体由悬浮颗粒和气体介质均匀混合而成；所述悬浮颗粒的等效粒径不大于10μm。作为优选，所述扬声器2-1为电磁式扬声器。作为优选，所述信号发生器3具有功率输出功能。作为优选，所述信号发生器3的工作频率、组成Helmholtz声源2的半封闭空腔的共振频率、正六边形腔1的共振频率相等。上述的一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置的技术工艺为：以声波团聚研究中悬浮颗粒团聚的最佳声波频率为装置设计的频率初始参数。以该频率为不变条件，设计Helmholtz声源的各结构参数，使Helmholtz声源的Helmholtz共振频率的数值与该频率相等。以该频率为不变条件，拟定距离1-2包含的半波长的个数，结合距离1-2不小于两个半波长和正六边形腔的共振，选定距离1-2的大小。上述的一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置的工作原理及过程是：信号发生器产生与装置设计频率相等的电信号，驱动扬声器工作，在正多边形腔内构造二维声驻波场。正六边形腔内混合流体中的悬浮颗粒在二维声驻波场的作用下，产生定向迁移运动，最终聚集在正六边形腔内的特定区域。图3为本专利技术的一种实施例的悬浮颗粒迁移聚集的效果示意图。在二维声驻波场的持续作用下，正六边形腔中的悬浮颗粒向悬浮颗粒聚集区域4迁移并聚集，形成悬浮颗粒被移除的区域5。其中，悬浮颗粒聚集区域4的悬浮颗粒数量浓度明显高于悬浮颗粒被移除的区域5。图4为本专利技术的一种实施例的悬浮颗粒迁移效果的条纹结构示意图。其中，悬浮颗粒聚集区域的弧形边界的等效半径4-1近似并小于正六边形腔的边长；悬浮颗粒聚集区域的弧形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置，其特征在于该装置包括：正多边形腔(1)，Helmholtz声源(2)，混合流体，信号发生器(3)；在正多边形腔(1)的每一个边上设有一个Helmholtz声源(2)，信号发生器(3)分别接各Helmholtz声源(2)中的扬声器(2‑1)，所述Helmholtz声源(2)的数量和正多边形腔(1)的边数相同；所述正多边形腔的边数为大于2的偶数；所述正多边形腔的高度小于半波长；以正多边形腔的中心为对称点的两个对边之间的距离(1‑2)不小于两个半波长；所述正多边形腔内的各位置在高度方向上的声压相同；所述正多边形腔为由上下两个盖板和边壁面(1‑1)组成的以通孔(2‑3)与外界相通的半封闭腔体；所述混合流体位于正多边形腔内。

【技术特征摘要】
1.一种二维声场迁移悬浮颗粒物的装置，其特征在于该装置包括：正多边形腔(1)，
Helmholtz声源(2)，混合流体，信号发生器(3)；在正多边形腔(1)的每一个边上设
有一个Helmholtz声源(2)，信号发生器(3)分别接各Helmholtz声源(2)中的扬声
器(2-1)，所述Helmholtz声源(2)的数量和正多边形腔(1)的边数相同；所述正多
边形腔的边数为大于2的偶数；所述正多边形腔的高度小于半波长；以正多边形腔的中
心为对称点的两个对边之间的距离(1-2)不小于两个半波长；所述正多边形腔内的各
位置在高度方向上的声压相同；所述正多边形腔为由上下两个盖板和边壁面(1-1)组
成的以通孔(2-3)与外界相通的半封闭腔体；所述混合流体位于正多边形腔内。
2.根据权利要求1所述的二维声场迁移悬浮颗粒物的装置，其特征在于所述
Helmholtz声源(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔正辉，黄亚继，董卫，程梅，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32