一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置，包括送风管路、超声驻波系统和雾化系统，所述送风管路依次设置有气流入口段、超声驻波入射段、喷雾凝并段和气流出口段；所述超声驻波入射段的上方倾斜的设置有超声驻波系统，所述超声驻波系统用于发射超声波，使得超声波能够在所述送风管路上、下平面往复反射叠加后形成超声驻波场；所述超声波系统通过连续实时调节超声波的入射角度，实现将在送风管路中形成的驻波平面上下移动；所述雾化系统设置在喷雾凝并段，用于在喷雾凝并段形成雾滴，使得空气细颗粒物在所述超声驻波场中发生高效凝并和沉降净化。本发明专利技术提高超声驻波结合雾滴对细颗粒物的团聚效果，增强对含尘气流的净化能力。

A Dust-Containing Air Purification Device with Oblique Incidence and Dynamic Scanning by Ultrasound Standing Wave

【技术实现步骤摘要】
一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置
本专利技术涉及空气净化
，特别是涉及一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置。
技术介绍
据有关研究显示，空气中的颗粒污染物——尤其是粒径小于等于2.5μm的细颗粒物——不仅对人体健康存在极大威胁，同时在芯片制造、精密仪器等高科技领域也可产生严重危害，如何高效节能地去除空调送风中的细颗粒污染物一直是技术难点。目前，空调系统中常见的净化方式，如过滤、静电除尘等，虽已有应用，但由于它们各自的技术特点，致使其最佳使用条件不同，并存在较明显的技术局限性。例如，过滤技术阻力较高，需定时清灰且净化效率变化明显；而电除尘对不易带电粒子的净化效果不足，并容易产生臭氧副产物危害等等。为了更加高效节能地净化空气中的细颗粒物，国内外学者对细颗粒污染物的高效净化技术也在不断深入探索。相关研究表明：借助声波团聚技术，可以实现细颗粒物团聚增长及沉降，从而对含尘空气进行净化。王洁、刘建忠等人在《声波团聚及联合其他方法脱除燃煤飞灰细颗粒的研究》一文中指出(浙江大学博士学位论文，2012年)，利用声场产生声波团聚效应，促进各颗粒物互相碰撞增大后沉降。林伟强、马德刚等在《声场联合超声波水雾强化过滤式除尘性能的研究》一文中(天津大学硕士论文，2014年)指出若在声波团聚过程中引入适量水雾，可避免颗粒物间的刚性碰撞，而使颗粒物与雾滴间产生弹性碰撞吸附，促进凝并效果；同时指出：颗粒物与雾滴间的有效碰撞时间是凝并效果的决定性因素。Saylor、Ran等人在《Improvedparticlescavengingbyacombinationofultrasonicandwatersprays》一文中(JournalofAerosolScience，2014(67)：104-118)指出，将普通低频声波替换成超声波后，经反射叠加后可出现显著分层的稳态超声驻波及悬浮效应，在声辐射力的作用下细颗粒物与液滴同时向分层驻波靠近并悬浮，提高了团聚时间及凝并效果。但目前，声团聚净化空气的技术仍有较明显不足，因携带细颗粒污染物的大部分气流实际上并未经过固定的驻波层而无法团聚，其实际净化效果较弱，本领域的技术人员普遍认为其原因是声波原有的性能导致的。然而本专利技术的专利技术人发现，造成上述效果较弱的原因是因为常用超声波为固定发射角，在分层的稳态超声驻波中，只对固定的超声驻波层中的颗粒物有团聚作用，而实现对送风管路中含尘气流的全空间无死角净化的技术，仍未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置，提高超声驻波结合雾滴对细颗粒物的团聚效果，增强对含尘气流的净化能力。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置，包括送风管路、超声驻波系统和雾化系统，所述送风管路依次设置有气流入口段、超声驻波入射段、喷雾凝并段和气流出口段；所述超声驻波入射段的上方倾斜的设置有超声驻波系统，所述超声驻波系统用于发射超声波，使得超声波能够在所述送风管路上、下平面往复反射叠加后形成超声驻波场；所述超声波系统通过连续实时调节超声波的入射角度，实现将在送风管路中形成的驻波平面上下移动；所述雾化系统设置在喷雾凝并段，用于在喷雾凝并段形成雾滴，使得空气细颗粒物在所述超声驻波场中发生高效凝并和沉降净化。所述超声驻波系统包括超声驻波信号发生器、超声驻波换能器和声波入射角度调控器，所述超声驻波换能器与所述声波入射角度调控器组合连接后嵌于所述超声驻波入射段上方，所述超声驻波信号发生器用于驱动所述超声驻波换能器产生并发射超声波，所述所述声波入射角度调控器用于连续实时调节所述超声驻波换能器的角度从而实现对超声波入射角度进行调节。所述超声波的入射角度大于全反射临界角，所述全反射临界角其中，c1为在空气中的纵波的声速，c2为送风管路壁面材质中的纵波声速。所述雾化系统包括超声雾化换能器、超声雾化信号发生器以及供液管路；所述供液管路一端与超声雾化换能器相连，另一端与液源相连；所述超声雾化换能器设置在所述喷雾凝并段上方，并与超声雾化信号发生器相连；所述超声雾化信号发生器用于驱动所述超声雾化换能器将经过供液管路流入的液体进行雾化，以在所述喷雾凝并段形成雾滴。所述雾化系统产生的雾滴粒径为30-50μm，雾化量为0-30kg/h。所述喷雾凝并段的长度满足l≥3×va，其中，va为送风管路中单位时间内的气流流速。所述送风管路底面均匀设置有多个排液口。所述气流出口段设置有除雾器。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：第一，本专利技术与传统静态声波团聚系统不同，超声驻波换能器在声波入射角调节器的动态作用下，实现了超声波入射角的实时、连续调节，相应地，经反射叠加的超声驻波平面可实现上下移动，从而完全扫描过整个送风管路空间，实现了对风管内颗粒物的无死角声波团聚作用，净化效果更显著。这是现存技术所不能比拟的。第二，本专利技术利用超声驻波的声学作用(声辐射力)对送风管路中含尘气流的非接触式扫描净化，气流在送风管路中不会遭遇到其它净化部件，管路内部构造简单，与传统使用中高效过滤器或静电除尘器的系统相比，气流压降小，并避免了产生如臭氧等副产物污染的问题。第三，本专利技术中超声雾化换能器产生的雾化液滴微小(30～50μm)，液滴比表面积及利用率显著提高，大量雾化液滴的形成不仅提高了对细颗粒物的捕集效率，更重要的是，显著增加了液滴与细颗粒物间在超声驻波场下的碰撞凝并几率，提高了对细颗粒物的团聚效果，系统的一次净化效率大幅提高，避免了含尘气流多次循环净化，所需循环风量及耗液量显著减少，有效降低了系统能耗。第四，与传统高压喷雾系统相比，本专利技术中的超声雾化换能器避免了能耗巨大的高压泵的使用，具有能耗小，稳定可靠的特点，保证了本专利技术运行的经济性和稳定性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图中，1为送风管路；2为气流入口段；3为超声驻波入射段；4为喷雾凝并段；5气流出口段；6为排液口；7为超声驻波信号发生器；8为声波入射角调控器电源；9为超声雾化信号发生器；10为声波入射角调控器；11为超声驻波换能器；12为超声雾化换能器；13为液源；14为给液泵；15为流量阀；16为细颗粒物；17为液滴与颗粒物凝并体；18为除雾器。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置，如图1所示，包括送风管路1、超声驻波系统和雾化系统，所述送风管路1依次设置有气流入口段2、超声驻波入射段3、喷雾凝并段4和气流出口段5；所述超声驻波入射段3的上方倾斜的设置有超声驻波系统，所述超声驻波系统用于发射超声波，使得超声波能够在所述送风管路1上、下平面往复反射叠加后形成超声驻波场；所述超声波系统通过连续实时调节超声波的入射角度，实现将在送风管路1中形成的驻波平面上下移动；所述雾化系统设置在喷雾凝并段4，用于在喷雾凝并段4形成雾滴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置，包括送风管路、超声驻波系统和雾化系统，其特征在于，所述送风管路依次设置有气流入口段、超声驻波入射段、喷雾凝并段和气流出口段；所述超声驻波入射段的上方倾斜的设置有超声驻波系统，所述超声驻波系统用于发射超声波，使得超声波能够在所述送风管路上、下平面往复反射叠加后形成超声驻波场；所述超声波系统通过连续实时调节超声波的入射角度，实现将在送风管路中形成的驻波平面上下移动；所述雾化系统设置在喷雾凝并段，用于在喷雾凝并段形成雾滴，使得空气细颗粒物在所述超声驻波场中发生高效凝并和沉降净化。

【技术特征摘要】
1.一种倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置，包括送风管路、超声驻波系统和雾化系统，其特征在于，所述送风管路依次设置有气流入口段、超声驻波入射段、喷雾凝并段和气流出口段；所述超声驻波入射段的上方倾斜的设置有超声驻波系统，所述超声驻波系统用于发射超声波，使得超声波能够在所述送风管路上、下平面往复反射叠加后形成超声驻波场；所述超声波系统通过连续实时调节超声波的入射角度，实现将在送风管路中形成的驻波平面上下移动；所述雾化系统设置在喷雾凝并段，用于在喷雾凝并段形成雾滴，使得空气细颗粒物在所述超声驻波场中发生高效凝并和沉降净化。2.根据权利要求1所述的倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置，其特征在于，所述超声驻波系统包括超声驻波信号发生器、超声驻波换能器和声波入射角度调控器，所述超声驻波换能器与所述声波入射角度调控器组合连接后嵌于所述超声驻波入射段上方，所述超声驻波信号发生器用于驱动所述超声驻波换能器产生并发射超声波，所述所述声波入射角度调控器用于连续实时调节所述超声驻波换能器的角度从而实现对超声波入射角度进行调节。3.根据权利要求1所述的倾斜入射的超声驻波动态扫描式含尘空气净化装置，其特征在于，所述超声波的入射角...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨自力，陶睿杨，谷雨倩，钟珂，亢燕铭，倪辉，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31