基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置及方法制造方法及图纸

一种基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置及方法，包括：定向光热供给单元以及依次设置于其上的空气净化单元和过滤吸附装置，其中：过滤吸附装置的两侧分别设有紫外光催化室，随后通过出气口将净化后的空气排入大气

【技术实现步骤摘要】
基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置及方法


[0001]本专利技术涉及的是一种空气净化领域的技术，具体是一种基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置及方法
。

技术介绍

[0002]现有利用空气净化过滤器对吸入空气进行过滤净化，但几乎都需要大量的电力驱动，采用聚光光伏电池的净化技术则由于季节差异，在光照时间较短时难以保证工作效率
。
[0003]经过对现有技术检索发现，中国专利文献号
CN105817082A
公开日
20160803
，公开一种气体颗粒物无动力净化设备及气体颗粒物回收方法
。
该气体颗粒物无动力净化设备包括通风器和无动力净化装置；无动力净化装置包括吸附塔体和设置在吸附塔体内部的吸附滤芯；通风器与吸附塔体连接；吸附滤芯包括旋转轴和螺旋叶片；螺旋叶片与吸附塔体之间形成螺旋气道；旋转轴与吸附塔体连接，且旋转轴能够相对于吸附塔体自转；螺旋叶片采用过滤材料或者吸附材料
。
该气体颗粒物回收方法基于气体颗粒物无动力净化设备
。
但该技术中旋转的吸附滤芯无法吸附表面积小，吸能效率低
。
通过并未设计颗粒物处理装置，吸附的气体颗粒物已造成二次污染
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的二次污染的问题，提出一种基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置及方法，综合利用温差产生压差引发的自然对流
、
细条状出风口引发的伯努利原理，能够低能耗
、
快捷高效地净化空气且净化的空气符合人类生活安全标准，可实现紧凑化的新型空气净化结构
、
具有该结构的空气净化器和上述空气净化构造中使用的光催化剂组件
。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术涉及一种基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，包括：定向光热供给单元以及依次设置于其上的空气净化单元和过滤吸附装置，其中：过滤吸附装置的两侧分别设有紫外光催化室，随后通过出气口将净化后的空气排入大气
。
[0007]所述的定向光热供给单元包括：底座和设置于其表面的肋片
。
[0008]所述的空气净化单元为两片或四片相同形状的亚克力板，该亚克力板交错间隙设置或依次榫卯嵌连并构成烟囱结构
。
[0009]所述的过滤吸附装置包括：设置于空气净化单元顶部的至少一层滤网
。
[0010]本专利技术涉及一种基于上述装置的光热力耦合空气净化方法，包括以下步骤：
[0011]步骤
1)
针对肋片结构的良好散热性能，通过带有肋片结构的散热板对空气净化管道入口出施加定向热激励指令
。
[0012]所述的定向热激励指令是指：太阳热辐射作为激励热源，透过菲涅尔透镜聚焦在散热肋片中心，并通过散热肋片将热激励指令定向传输到空气净化管道中
。
[0013]步骤
2)
依据定向热激励指令，对被动空气净化策略下的空气管道进行加热，在加
热影响的区域内，管道内空气温度上升，与外界产生压强差，针对热激励的影响包括：
[0014]i)
在光热供给单元在定向热激励指令作用下受到热量，该区域的空气温度升高，导致空气分子动能增加，从而增加空气分子的热运动速度和能量，使得空气分子之间更频繁地发生碰撞和扩散，从而使整个区域内的空气呈现较大的动力学运动，实现空气的热力转换；
[0015]ii)
通过在空气净化管道的入口处使用带有肋片结构的散热板进行定向热激励指令，通过空气净化单元维持空气的定向运动，具体为：在入口出施加定向热激励指令，通过控制加热板的温度，使得入口区域的空气温度明显高于其他区域，从而产生温度梯度，该温度梯度引发自然对流现象，使得空气在管道中产生向上的定向运动
。
[0016]步骤
3)
温度在空气加热管道内的局部不均匀性使得非均匀的温度场中，自然对流随着加热时间的推移变得越来越强烈，其中自然对流的产生源自于非均匀温度场中温度梯度的变化以及流固耦合界面的影响
。
[0017]步骤
4)
流场均匀性的破环导致流体的密度发生变化，使底层空气密度变低，产生自下而上的定向运动，其中污浊空气的运动原理是由于热力耦合后流体自然对流对周围流体的推动作用，这也是实现空气净化系统中被动净化策略的基础
。
[0018]通过实验观察到吸入的污染空气在收到不均匀热源加热时会产生向上的流动，对于不同热通量的热源产生不同的流量大小，这种流动性能充分验证本专利技术提出的净化策略可以实验空气净化系统的净化能力控制
。
[0019]步骤
5)
环境吸入的污浊空气从交错布置空气净化单元的缝隙处吸入，被用以补充向上流动的空气，交错放置的空气净化管道空气净化单元侧面开设有多根条状缝隙，依据伯努原理进一步强化换气，一旦空气开始向上运动，补充空气便会从外界环境被不断吸入到空气净化通道中
。
根据伯努利原理，开有细槽的缝隙更易形成压强差，从大加大进气量，提升净化产量
。
[0020]步骤
6)
污浊空气在空气流通管道中导流后，空气中的污染物会被有次序地先后净化，空气净化管道的出口以此连接过滤吸附装置，先是通过过滤吸附装置处理空气中体积较大的大型颗粒，使其在处理空间中浓度降至理想水平；
[0021]步骤
7)
过滤吸附装置的出口处连接紫外光催化室，最后处理细小至分子结构的空气污染物，通过光催化反应净化小型分子
。
技术效果
[0022]本专利技术通过光热供给单元产生的热能，用肋片传热的方式将热能定向传输到空气净化管道中，热量带来温度的差异导致压差，将外部的污浊气体吸入空气净化管道中，在管道内部形成自然对流，以此实现对污染空气的被动吸收系统
。
交错放置的空气净化管道空气净化单元侧面开设有多根条状缝隙，依据伯努原理进一步强化换气
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术基于光热力耦合实现空气净化，利用太阳能作为能量激励源，能源利用率高，科学合理地解决空气净化系统供能问题
。
由于是被动净化策略，不需要外部能量输入或主动激励，自发地产生自然对流，系统工作稳定可靠，解决自动化空气净化的关键问题
。
空气净化管道的出口处逐级净化的方式先过滤大型颗粒，然后进行光催化反应净化小型分子，增加对不同尺度的空气污染颗粒的净化效率与能力
。
[0024]本专利技术通过基于热力耦合的空气净化策略，进一步地减少空气净化系统供能原件
的能量消耗问题，改进空气净化系统的进化策略，增加对于不同尺度的空气污染颗粒的净化效率与净化能力，基于温差的供热板增加空气净化系统与工作环境之间的信息交互量，同时，被动工作的工作原理取消空气净化器的开关问题，在不额外需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，其特征在于，包括：定向光热供给单元以及依次设置于其上的空气净化单元和过滤吸附装置，其中：过滤吸附装置的两侧分别设有紫外光催化室，随后通过出气口将净化后的空气排入大气
。2.
根据权利要求1所述的基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，其特征是，所述的定向光热供给单元包括：底座和设置于其表面的肋片，其中：用于传递热能实现定向热激励指令的加热的肋片位于底座的表面
。3.
根据权利要求2所述的基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，其特征是，所述的肋片上的黑色涂层帮助吸收太阳热辐射，使其成为定向热激励指令的热源，肋片通过对流换热的方式将热能传递到空气净化管道中
。4.
根据权利要求2所述的基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，其特征是，所述的底座的底面设有绝缘涂层，以进一步强化定向热激励的效率
。5.
根据权利要求2所述的基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，其特征是，所述的底座的厚度与肋片的高度一致，底座与肋片的结合设计稳固，并实现充分储能
。6.
根据权利要求1所述的基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，其特征是，所述的空气净化单元包括四片相同形状的亚克力板，该亚克力板依次榫卯嵌连并构成烟囱结构
。7.
根据权利要求1所述的基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，其特征是，所述的过滤吸附装置包括：设置于空气净化单元顶部的至少一层滤网
。8.
根据权利要求1所述的基于烟囱效应的光热力耦合空气净化装置，其特征是，所述的紫外光催化室中设有锐钛矿型二氧化钛作为催化剂，该催化剂附着在孔板上，在空气流经孔板时，孔板两侧设有两个紫外线
LED
灯，
LED
紫外灯由灯条和固定在所述的灯条左右两侧的灯
。9.
一种基于权利要求1‑8中任一所述装置的光热力耦合空气净化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1)
针对肋片结构的良好散热性能，通过带有肋片结构的散热板对空气净化管道入口出施加定向热激励指令；所述的定向热激励指令是指：太阳热辐射作为激励热源，透过菲涅尔透镜聚焦在散热肋片中心，并通过散热肋片将热激励指令定向传输到空气净...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄亦翔，张旭，邵贞臻，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：