[发明专利]用于控制UV-LED光反应器中的流体辐射剂量的方法和设备

说明书

本发明涉及一种反应器，其利用紫外线发光二极管(UV‑LED)操作以在用于包括水净化的各种应用的流体流中实现UV光反应或UV光引发反应。UV‑LED反应器包括用于供流体流通过的管道装置、紫外线发光二极管(UV‑LED)和辐射聚焦元件，该辐射聚焦元件用于将UV‑LED辐射与在管道的横截面中的流体速度成比例地沿管道的纵向方向聚焦至流体。

本申请是申请号为201780018308.0的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2017年1月19日，发明名称为“用于控制UV-LED光反应器中的流体辐射剂量的方法和设备”。

相关申请的引用

本申请要求2016年1月19日提交的标题为“METHODS AND APPARATUS FORCONTROLLING RADIATION DOSE TO FLUIDS IN UV-LED PHOTOREACTORS(用于控制UV-LED光反应器中的流体辐射剂量的方法和设备)”的美国申请No.62/280,637的优先权。针对美国，本申请根据35 U.S.C.§119要求2016年1月19日提交的标题为“METHODS AND APPARATUSFOR CONTROLLING RADIATION DOSE TO FLUIDS IN UV-LED PHOTOREACTORS(用于控制UV-LED光反应器中的流体辐射剂量的方法和设备)”的美国申请No.62/280,637的权益。在此出于各种目的将美国申请No.62/280,637并入本申请。

技术领域

本发明涉及紫外(UV)光反应器，更具体而言，涉及使用紫外线发光二极管(UV-LED)操作的UV反应器。具体实施方式提供了用于控制向移动通过UV-LED光反应器的流体输送辐射剂量的方法和设备。

背景技术

紫外(UV)反应器—管理UV辐射的反应器——应用于许多光反应、光催化反应和光引发反应中。UV反应器的一个应用是用于水和空气净化。特别地，近年来UV反应器作为最有前景的水处理技术之一而出现。现有技术的UV反应器系统通常使用低压和中压汞灯来产生UV辐射。

发光二极管(LED)通常发射这种窄带宽的辐射，使得由LED发射的辐射(对于许多应用)可以被认为是单色的(即，具有单个波长)。随着LED技术的最新进展，LED可以被设计为产生不同波长下的UV辐射，所述不同波长包括用于DNA吸收的波长以及可以用于光催化剂活化的波长。

对于诸如水消毒的应用，UV-LED反应器通常可用于照射流体。然而，在典型的UV-LED反应器中，辐射功率分布存在相当大的变化，导致不均匀的辐射注量率分布，这在某些情况下可能非常值得注意。注量率(单位为W/m²)是从所有方向通过无限小的横截面积dA的球体的辐射通量(功率)除以dA。此外，通常存在流体速度曲线/分布的变化，导致流体在反应器中的停留时间分布。这两种注量率分布和速度分布现象中的任何一种或这两种现象的组合可能导致流体元件在其通过反应器时的相当宽的UV剂量分布范围。UV注量率分布和速度分布的变化(速度分布与停留时间分布有关)可能导致部分流体穿过UV反应器而没有接收到足够的UV剂量(UV注量率与停留时间的乘积)，这在UV反应器领域中是已知的问题并且可以称为“短路”。短路会对UV反应器的性能产生明显不利的影响。

相关技术的前述示例和与其相关的限制旨在是说明性的而且是非排他性的。在阅读说明书并研究附图之后，相关技术的其它限制对于本领域技术人员将变得显而易见。

发明内容

结合系统、工具和方法来描述和说明以下实施方式及其方面，这些系统、工具和方法旨在是示例性和说明性的而不限制范围。在各种实施方式中，已经减少或消除了一个或多个上述问题，而其它实施方式针对于其它改进。