[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低空气悬浮颗粒物的方法及装置，尤其是对室内空气中的悬浮颗粒物(如PM2.5)，具体涉及利用加湿冷凝结水降低空气悬浮颗粒物的技术。

背景技术

悬浮颗粒物PM(如PM2.5，PM10)已经成为污染大气的主要原因，直接危害室内空气品质，亟需发明新的室内悬浮颗粒物高效清除技术。利用滤网过滤室内空气中的悬浮颗粒是当前空气洁净系统主要使用的悬浮颗粒物清除方法之一。在滤网的长期使用过程中，滤网会积累从空气中过滤出的悬浮颗粒物，需要对滤网进行定期更换或清洁，如若所处环境长期潮湿会使滤网滋生细菌进而带来新的室内空气污染问题，危害人们健康。水幕喷淋空气可以使悬浮颗粒物和喷淋水滴表面接触并融合在悬浮水滴中，进而起到降低空气中悬浮颗粒物的作用。悬浮水滴越小，单位消耗水量形成的悬浮水滴的总表面积越大，能够融合吸收空气中悬浮颗粒物的含量就越多。由于水幕喷淋产生的悬浮小水滴数量和大小有限，悬浮小水滴的尺寸不会太小，单位消耗水量形成的悬浮水滴的总表面积不会很大。如果要增强悬浮颗粒物的清除效果则需要增加喷淋水量或者喷淋强度。前者会消耗过多的水量,后者会消耗过多的机械功。另外，由于喷射的聚散性，使喷入空气中的水滴与空气的接触是否均匀无法保证，不同位置的悬浮颗粒物清除效果差异明显，阻碍最佳清除效率的实现。由于喷淋产生的小水滴会形成新的悬浮颗粒物，如果喷淋水源中的矿物含量过多，含有高浓度矿物含量的悬浮水滴会导致加剧悬浮颗粒污染空气的新问题。滤网对悬浮颗粒物的过滤以及水滴对悬浮颗粒物的融合都属于悬浮颗粒物的被动清除。

一般而言，大气环境在降雨(如大雨暴雨等)后，空气中悬浮颗粒的数量会急剧减少。在高空大气中，由于高湿度空气和冷空气相遇，空气中的水蒸气分子自发的以微小悬浮颗粒物为凝结核自发的液化为小水滴。随着水蒸气液化的进一步进行，小水滴逐渐变为大水滴，或者高空水滴之间的相互接触融合逐渐形成大水滴。形成的足够质量的大水滴在重力的作用下，沉降在地面。一方面大气中的悬浮颗粒物以凝结核的形式随水滴降落在地面，实现从空气中清除；另一方面，水滴在降落地面的过程中与空气中的悬浮颗粒物接触，接触颗粒物和水滴融合，随水滴降落在地面，起到清除大气中悬浮颗粒物的作用。根据降雨后空气中的悬浮颗粒物浓度明显降低并形成“优”的空气质量的特点，这种以“大气降雨”为模式特征的空气悬浮颗粒物清除方法在清除空气中悬浮颗粒方面具有很大的优越性。

当含有悬浮颗粒物的空气在具有温度梯度的驻波声场环境中运动时，悬浮颗粒物受到布朗运动力、惯性力、重力、声力和温度梯度的综合作用。布朗运动、惯性、和重力对悬浮颗粒的作用始终存在，不易调节控制；而声和温度梯度可以通过调节外部施加情况对悬浮颗粒形成具有可控的定向驱动力，进而平衡悬浮颗粒受到的难以控制的其它作用力。在合适的可控作用力和不可控的反作用力平衡后，悬浮颗粒可以在空气中定向运动。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供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，首先向污染空气中加水蒸气分子，再通过离散间隔的工程降温，冷凝促进水蒸气分子液化结水以捕捉悬浮颗粒物，最后经声波和温度梯度的外部作用促使小水滴长大并沉降，进而实现降低空气悬浮颗粒物。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用加湿冷凝结水降低空气悬浮颗粒物的方法，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。

一种利用加湿冷凝结水降低空气悬浮颗粒物的装置，包括引气机、升温加湿组件、强声驻波促进凝结除水组件、升温加热组件、气管组件和保温材料；

所述升温加湿组件包括升温加湿室、第一空气加热器、恒温液态水和水加热器，恒温液态水置于升温加湿室内；第一空气加热器包括通过第一能量通道串联成回路的第一能量供应源和第一表面加热器，其中第一表面加热器位于升温加湿室内，且位于恒温液态水液面上方；水加热器包括通过第二能量通道串联成回路的第二能量供应源和第二表面加热器，第二表面加热器位于升温加湿室内，且位于恒温液态水液面下方；