[发明专利]一种利用加湿冷凝结水降低空气悬浮颗粒物的方法及装置

权利要求书

1.一种利用加湿冷凝结水降低空气悬浮颗粒物的方法，其特征在于：污染空气R4中包括均匀混合的水蒸气分子R1、悬浮颗粒物R2和洁净空气R3，对污染空气R4进行离散间隔的工程降温，激发污染空气R4中的水蒸气分子R1以悬浮颗粒物R2为凝结核凝结为含有悬浮颗粒物R2的水滴R5，水滴R5分为小水滴R51和大水滴R52，在外力R6作用下小水滴R51长大为大水滴R52，在外力R6作用下大水滴R52从污染空气R4中分离出，形成洁净空气R3；外力R6包括布朗运动力R61、惯性力R62、重力R63、声力R64和温度梯度R65的共同作用。

2.一种利用加湿冷凝结水降低空气悬浮颗粒物的装置，其特征在于：包括引气机(1)、升温加湿组件(2)、强声驻波促进凝结除水组件(3)、升温加热组件(4)、气管组件(6)和保温材料；

所述升温加湿组件(2)包括升温加湿室(21)、第一空气加热器(22)、恒温液态水(23)和水加热器(24)，恒温液态水(23)置于升温加湿室(21)内；第一空气加热器(22)包括通过第一能量通道(222)串联成回路的第一能量供应源(221)和第一表面加热器(223)，其中第一表面加热器(223)位于升温加湿室(21)内，且位于恒温液态水(23)液面(231)上方；水加热器(24)包括通过第二能量通道(242)串联成回路的第二能量供应源(241)和第二表面加热器(243)，第二表面加热器(243)位于升温加湿室(21)内，且位于恒温液态水(23)液面(231)下方；

所述强声驻波促进凝结除水组件(3)包括强声驻波发生组件(31)、冷却组件(32)、保温层(33)、透声阻气隔水薄膜(34)、蓄水池(35)和水管(36)；所述强声驻波发生组件(31)包括声波导管(311)、反射挡板(312)、打孔隔板(313)、空腔(315)、信号发生器(317)和扬声器(318)，信号发生器(317)通过导线(316)与扬声器(318)相连；声波导管(311)的右端设置有打孔隔板(313)，在声波导管(311)的左端设置有反射挡板(312)，透声阻气隔水薄膜(34)设置在声波导管(311)的波腹或波节位置，通过透声阻气隔水薄膜(34)将声波导管(311)分成右声波导管(3112)和左声波导管(3111)两部分；打孔隔板(313)上设置有通孔(314)，空腔(315)的右端罩住通孔(314)，扬声器(318)的喇叭口罩住空腔(315)的右端，打孔隔板(313)、空腔(315)和扬声器(318)组成与外界仅仅通过通孔(314)连接的半封闭空间结构(8)，该半封闭空间结构(8)属于Helmholtz共振器结构；所述冷却组件(32)包括高热传导率填料(321)、螺旋表冷盘管(322)和冷源(323)，螺旋表冷盘管(322)和冷源(323)通过供冷通道(324)串联成回路，螺旋表冷盘管(322)螺旋间隔地围绕在左声波导管(3111)外壁上，高热传导率填料(321)覆盖在左声波导管(3111)外壁上、填充螺旋表冷盘管(322)未覆盖的区域；所述高热传导率填料(321)的热阻满足围绕在左声波导管(3111)上的未覆盖螺旋盘管的水平截面区域内的相邻螺旋盘管之间的水平方向具有温度梯度；所述保温层(33)包覆声波导管(311)和空腔(315)的整个外侧表面；所述左声波导管(3111)的底部通过水管(36)与蓄水池(35)连通；所述声波导管(311)水平放置；

所述升温加热组件(4)包括升温室(41)和第三空气加热器(42)，第三空气加热器(42)包括通过第三能量通道(422)串联成回路的第三能量供应源(421)和第三表面加热器(423)，其中第三表面加热器(423)位于升温室(41)内；

所述气管组件(6)包括连通引气机(1)与室内(5)的YS气管(61)、连通升温加湿室(21)与引气机(1)的SY气管(62)、连通左声波导管(3111)与升温加湿室(21)的ZS气管(63)、连通升温室(41)与左声波导管(3111)的SZ气管(64)和连通室内(5)与升温室(41)的SS气管(65)；

所述保温材料覆盖在气管组件(6)、引气机(1)、升温加湿室(21)和升温室(41)的外部；

升温加湿室(21)与SY气管(62)连通的SS进气口(71)高于恒温液态水(23)的液面(231)，升温加湿室(21)与ZS气管(63)连通的SZ出气口(72)高于恒温液态水(23)的液面(231)，液面(231)的高度小于1/2倍升温加湿室(21)的高度，第一表面加热器(223)底端的高度大于2倍液面(231)的高度，第二表面加热器(243)顶端的高度小于1/2倍液面(231)的高度，第一表面加热器(223)的温度高于第二表面加热器(243)的温度；声波导管(311)的长度大于或等于1/2驻波的波长，左声波导管(3111)与ZS气管(63)相连的端口为ZZ进气口(73)，ZZ进气口(73)与透声阻气隔水薄膜(34)的距离小于1/2驻波的波长，左声波导管(3111)与SZ气管(64)相连的端口为ZS出气口(74)，ZS出气口(74)与反射挡板(312)的距离小于1/2驻波的波长，透声阻气隔水薄膜(34)与打孔隔板(313)的距离大于1/8驻波的波长且小于3/2驻波的波长，左声波导管(3111)的底部高于蓄水池(35)的顶端。

3.根据权利要求2所述的利用加湿冷凝结水降低空气悬浮颗粒物的装置，其特征在于：所述强声驻波发生组件(31)中，所述导线(316)、信号发生器(317)和扬声器(318)组成闭合回路；所述声波导管(311)、通孔(314)和空腔(315)均为圆柱形，所述通孔(314)位于打孔隔板(313)的中心，所述声波导管(311)的直径大于通孔(314)的直径，所述声波导管(311)的直径小于1/4驻波的波长，所述通孔(314)的直径小于空腔(315)的直径；所述反射挡板(312)、声波导管(311)、打孔隔板(313)、空腔(315)和扬声器(318)的中心在同一水平轴线上依次串联组成封闭的声学共振腔体，在反射挡板(317)、声波导管(311)和打孔隔板(313)形成的空间内产生强声驻波；所述通孔(314)、打孔隔板(313)、空腔(315)和扬声器(318)组成的半封闭空间结构(8)的共振频率f₀表达式是：

f0=c2ππdn2/4(ln+0.73dn)(ltπdt2/4)]]>

式中，c为声速，d_n为通孔(314)的直径，l_n为通孔(314)的长度，d_t为空腔(315)的直径，l_t为空腔(315)的长度；

所述通孔(314)和空腔(315)的长度和直径均小于驻波的波长；所述声波导管(311)的某一阶共振频率与共振频率f₀、信号发生器(317)的输出信号频率、扬声器(318)输出的声波的频率相等。