一種空氣除霾方法及裝置與流程

2023-06-22 09:31:31 3

本發明涉及大氣霧霾治理技術領域，尤其涉及一種空氣除霾方法及裝置，用於改善收費亭內的空氣品質。

背景技術：

近年來，隨著公路建設的迅速發展，各類公路的通車裡程數在不斷增長，與之相配套的收費站的數量也愈來愈多。

來往收費站的車輛在交費時停車、起動都是在收費亭附近完成，且車輛處於怠速運轉狀態，各種汙染物排放量較運行時更為嚴重，這就使得收費亭附近的空氣品質較差。加之收費站周圍的車輛密集、車流集中，因而來往車輛排放的各種汙染物也得不到及時合理的稀釋和置換。收費亭外空氣品質的劣化，必然使收費亭內的空氣品質劣化。而汽車尾氣中含有固體懸浮顆粒物、一氧化碳、鉛、二氧化硫、氮氧化物等汙染物，這些汙染物若被吸入呼吸道，會附著在肺壁上引起呼吸系統疾病，損壞肺部，使已有的呼吸及心血管問題惡化；此外，這些汙染物在一定的條件下還可形成光化學煙霧，對人眼、鼻、氣管、肺黏膜造成傷害，甚至引發支氣管炎、肺癌等。長期以往，將會對收費亭內工作人員的健康造成極大的危害。因此，淨化收費內的空氣，改善收費亭內空氣品質的意義重大。

技術實現要素：

為此，本發明提供一種空氣除霾方法及裝置，用於淨化收費亭內空氣，能夠有效濾除空氣中的霾顆粒，並有效降低空氣中的二氧化硫、氮氧化物等汙染氣體的含量，提高收費亭內空氣品質。

為達到上述目的，本發明採用如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種空氣除霾方法，用於淨化收費亭內空氣，包括以下步驟：

S1：設置一豎直管道，豎直管道的上埠為出風口，下埠為出水口，並在靠近其上埠的側壁上設置進水口以及在靠近其下埠的側壁上設置進風口；

S2：將水泵入進水口，並進行噴射化處理，以在豎直管道上部形成向下噴射的線狀水；同時將含霾空氣通過進風口引入豎直管道，並依次通過豎直管道外設置的靜止磁場、旋轉磁場；在旋轉磁場中，向下噴射的線狀水充分接觸和捕獲含霾空氣中的霾顆粒，使得含霾空氣中的霾顆粒得以吸附沉降，最終將含霾空氣轉化為乾淨空氣；

S3：在豎直管道的下埠處將噴射下來的水排入蓄水池，並在豎直管道的上埠處將去除霧霾後的乾淨空氣引入收費亭內。

第二方面，本發明提供一種空氣除霾裝置，用於淨化收費亭內空氣，包括豎直管道、噴嘴、旋轉磁場發生器、靜止磁場發生器、引風機和送風管道；其中，豎直管道的上埠為出風口，下埠為出水口，靠近其上埠的側壁上設置有進水口，靠近其下埠的側壁上設置有進風口；線狀噴嘴設置在豎直管道的進水口處；引風機的進風口與豎直管道的上埠相接，出風口與送風管道的一端相接，送風管道的另一端伸入收費亭。

第三方面，本發明提供一種空氣除霾方法，應用於第二方面所述的空氣除霾裝置，包括以下步驟：

S1：將水泵入豎直管道的進水口，並進行噴射化處理，以在豎直管道上部形成向下噴射的線狀水；同時將含霾空氣通過豎直管道的進風口引入豎直管道，並依次通過靜止磁場發生器產生的靜止磁場、旋轉磁場發生器產生的旋轉磁場；在旋轉磁場中，向下噴射的線狀水充分接觸和捕獲含霾空氣中的霾顆粒，使得含霾空氣中的霾顆粒得以吸附沉降，最終將含霾空氣轉化為乾淨空氣；

S2：在豎直管道的下埠處將噴射下來的水排入蓄水池，並在豎直管道的上埠處通過引風機及送風管道將去除霧霾後的乾淨空氣引入收費亭內。

基於本發明的上述方案，由於含霾空氣在運動過程中，其中的霾顆粒會相互碰撞、摩擦從而帶電，因此在將含霾空氣引入豎直管道進而使其進入靜止磁場後，含霾空氣中的霾顆粒即會在靜止磁場中受到洛倫茲力的作用，而出現運動方向的偏轉。並且，根據左手定則，帶正電的霾顆粒和帶負電的霾顆粒所受的洛倫茲力方向相反，因此，在靜止磁場的作用下，含霾空氣中帶正電的霾顆粒和帶負電的霾顆粒即會向兩個相反的方向偏轉，從而彼此分離。充分分離的霾顆粒在外力作用下將沿豎直管道向上運動進入旋轉磁場，並在旋轉磁場的作用下圍繞豎直管道的中軸線作螺旋運動。與此同時，泵入豎直管道的水經噴射化處理後，會在豎直管道上部形成向下噴射的線狀水，線狀水噴射進入旋轉磁場後，即會在旋轉磁場中切割旋轉磁力線而形成帶電線狀水，帶電線狀水與帶電的霾顆粒充分接觸，由於同種電荷相斥，異種電荷相吸，線狀水會捕獲霾顆粒，使霾顆粒脫離空氣，融入水中。同時，含霾空氣中的二氧化硫、氮氧化物等易溶於水的氣態汙染物與向下噴射的線狀水接觸後，即會溶於線狀水中。含霾顆粒的線狀水在自身重力的作用下會持續降落，從而使含霾空氣中的霾顆粒及二氧化硫、氮氧化物等氣態汙染物最終得以吸附沉降。而通過旋轉磁場的空氣即為除去霧霾後的乾淨空氣，進一步的，將乾淨空氣引出至豎直管道的上埠，進而通入收費亭內，即可改善收費亭內的空氣品質。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種空氣除霾方法的流程示意圖一；

圖2為本發明實施例提供的一種空氣除霾裝置的整體結構示意圖一；

圖3為本發明實施例提供的一種空氣除霾裝置的整體結構示意圖二；

圖4為本發明實施例提供的一種空氣除霾裝置的整體結構示意圖三；

圖5為本發明實施例提供的一種空氣除霾裝置的整體結構示意圖四；

圖6為本發明實施例提供的一種空氣除霾裝置的整體結構示意圖五；

圖7為本發明實施例提供的一種空氣除霾方法的流程示意圖二；

圖中：1豎直管道；2噴嘴；3旋轉磁場發生器；4靜止磁場發生器；5引風機；6送風管道；7進水管道；8水泵；9蓄水池；10箱體；11豎直管道上埠；12豎直管道下埠；13豎直管道進水口；14豎直管道進風口；15第一支架；16第二支架；17固定扣；18箱體進風口；19箱體出風口；20第一通孔；21第二通孔。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例提供的一種空氣除霾方法，可用於淨化收費亭內空氣，圖1所示為本發明實施例提供的空氣除霾方法的流程示意圖。

參見圖1，本發明實施例提供的空氣除霾方法具體可以包括以下步驟：

S1：設置一豎直管道，豎直管道的上埠為出風口，下埠為出水口，並在靠近其上埠的側壁上設置進水口以及在靠近其下埠的側壁上設置進風口。

S2：將水泵入進水口，並進行噴射化處理，以在豎直管道上部形成向下噴射的線狀水；同時將含霾空氣通過進風口引入豎直管道，並依次通過豎直管道外設置的靜止磁場、旋轉磁場；在旋轉磁場中，向下噴射的線狀水充分接觸和捕獲含霾空氣中的霾顆粒，使得含霾空氣中的霾顆粒得以吸附沉降，最終將含霾空氣轉化為乾淨空氣。

優選的，所述的旋轉磁場圍繞豎直管道的中軸線順時針或逆時針旋轉，所述的靜止磁場的磁力線水平橫穿豎直管道。

S3：在豎直管道的下埠處將噴射下來的水排入蓄水池，並在豎直管道的上埠處將去除霧霾後的乾淨空氣引入收費亭內。

基於本發明實施例提供的空氣除霾方法，由於含霾空氣在運動過程中，其中的霾顆粒會相互碰撞、摩擦從而帶電，因此含霾空氣進入靜止磁場後，其中的霾顆粒會在靜止磁場中受到洛倫茲力的作用，而出現運動方向的偏轉。並且，根據左手定則，帶正電的霾顆粒和帶負電的霾顆粒所受的洛倫茲力方向相反，因此，在靜止磁場的作用下，含霾空氣中帶正電的霾顆粒和帶負電的霾顆粒即會向兩個相反的方向偏轉，從而彼此分離。充分分離的霾顆粒進入旋轉磁場後，會在旋轉磁場的作用下圍繞豎直管道的中軸線作螺旋運動。而在豎直管道上部形成的向下噴射的線狀水進入旋轉磁場後，即會在旋轉磁場中切割旋轉磁力線而形成帶電線狀水，帶電線狀水與帶電的霾顆粒充分接觸，由於同種電荷相斥，異種電荷相吸，線狀水會獲霾顆粒，使霾顆粒脫離空氣，融入水中。同時，含霾空氣中的二氧化硫、氮氧化物等易溶於水的氣態汙染物與向下噴射的線狀水接觸後，即會溶於線狀水中。線狀水在自身重力的作用下會持續噴射降落，從而使含霾空氣中的霾顆粒及二氧化硫、氮氧化物等氣態汙染物最終得以吸附沉降。而通過旋轉磁場的空氣即為除去霧霾後的乾淨空氣，進一步的，將乾淨空氣引出至豎直管道的上埠，進而通入收費亭內，即可改善收費亭內的空氣品質。

本發明實施例還提供了一種空氣除霾裝置，可用於淨化收費亭內空氣，圖2所示為本發明實施例提供的空氣除霾裝置的結構示意圖。

參見圖2，本發明實施例提供的空氣除霾裝置包括豎直管道(1)、噴嘴(2)、旋轉磁場發生器(3)、靜止磁場發生器(4)、引風機(5)和送風管道(6)。其中，豎直管道(1)的上埠(11)為出風口，下埠(12)為出水口，靠近其上埠(11)的側壁上設置有進水口(13)，靠近其下埠(12)的側壁上設置有進風口(14)；噴嘴(2)設置在豎直管道(1)的進水口(13)處；引風機(5)的進風口與豎直管道(1)的上埠(11)相接，出風口與送風管道(6)的一端相接，送風管道(6)的另一端伸入收費亭。

具體來說，設置在豎直管道(1)的進水口(13)處的噴嘴(2)用於對泵入進水口(13)的水進行線狀化處理，以在豎直管道主管道(1)上部形成向下噴射的線狀水；引風機(5)則用於將含霾空氣通過豎直管道(1)的進風口(14)引入豎直管道(1)，並依次通過靜止磁場發生器(4)產生的靜止磁場、旋轉磁場發生器(3)產生的旋轉磁場。

其中，需要說明的是，旋轉磁場發生器可以有多種實現方式。例如，可以利用三相交流電機實現，即通過在電動機的定子繞組上通過三相對稱交流電，以在定子和轉子之間產生旋轉磁場；再如，還可利用單相交流電機實現，即採用電容器移相的方式，將主線圈直接接交流電、副線圈串聯一個電容器後接交流電，這樣由於主、副線圈中的電流相位不同，將會產生旋轉磁場，等等。

本發明實施例提供的空氣除霾裝置的一種可選的實現方式中，靜止磁場發生器為兩個相對設置且磁性相反的永磁鐵。當然，以上所述僅為本發明實施例給出的一種具體實現方式，本發明實施例並不限於此。

基於本發明實施例提供的空氣除霾裝置，由於含霾空氣在運動過程中，其中的霾顆粒會相互碰撞、摩擦從而帶電，因此在將含霾空氣引入豎直管道(1)進而使其進入靜止磁場發生器(4)產生的靜止磁場後，含霾空氣中的霾顆粒即會在靜止磁場中受到洛倫茲力的作用，而出現運動方向的偏轉。並且，根據左手定則，帶正電的霾顆粒和帶負電的霾顆粒所受的洛倫茲力方向相反，因此，在靜止磁場的作用下，含霾空氣中帶正電的霾顆粒和帶負電的霾顆粒即會向兩個相反的方向偏轉，從而彼此分離。充分分離的霾顆粒在引風機(5)的作用下將沿豎直管道(1)向上運動進入旋轉磁場發生器(3)產生的旋轉磁場，並在旋轉磁場的作用下圍繞豎直管道(1)的中軸線作螺旋運動。與此同時，泵入豎直管道(1)的水經噴嘴(2)後，會在豎直管道(1)上部形成向下噴射的線狀水，線狀水噴射進入旋轉磁場後，即會在旋轉磁場中切割旋轉磁力線而形成帶電線狀水，帶電線狀水與帶電的霾顆粒充分接觸，由於同種電荷相斥，異種電荷相吸，線狀水會捕獲霾顆粒，使霾顆粒脫離空氣，融入水中。同時，含霾空氣中的二氧化硫、氮氧化物等易溶於水的氣態汙染物與向下噴射的線狀水接觸後，即會溶於線狀水中。線狀水在自身重力的作用下會持續降落，從而使含霾空氣中的霾顆粒及二氧化硫、氮氧化物等氣態汙染物最終得以吸附沉降。而通過旋轉磁場的空氣即為除去霧霾後的乾淨空氣，進一步的，通過引風機(5)及送風管道(6)將乾淨空氣引入至收費亭內，即可改善收費亭內的空氣品質。

優選的，在本發明實施例提供的空氣除霾裝置中，旋轉磁場發生器(3)產生的旋轉磁場圍繞豎直管道(1)的中軸線順時針或逆時針旋轉，靜止磁場發生器(4)產生的靜止磁場的磁力線水平橫穿豎直管道(1)。

進一步的，如圖3所示，本發明實施例提供的空氣除霾裝置還可以包括進水管道(7)，進水管道(7)的一端與豎直管道(1)的進水口(13)相接，另一端與一水泵(8)的出水管道相接，水泵(8)的進水管道(7)伸入至一蓄水池(9)。

即，採用水泵(8)抽取蓄水池(9)中的水，並通過進水管道(7)向豎直管道泵入水。

可選的，如圖4所示，本發明實施例提供的空氣除霾裝置設置在一箱體(10)內，箱體(10)的側部設置有進風口(18)、頂部設置有出風口(29)、底部設置有第一通孔(20)和第二通孔(21)；箱體(10)側部的進風口(18)正對豎直管道(1)的進風口(14)，箱體(10)頂部的出風口(29)正對引風機(5)的出風口；進水管道(7)的另一端通過箱體(10)底部的第一通孔(20)伸出箱體(10)，與水泵(8)的出水管道相接；豎直管道(1)的下埠(12)通過第二通孔伸(21)出箱體(10)，伸入至蓄水池(9)。

基於上述方案，將本發明實施例提供的空氣除霾裝置設置在箱體(10)內，箱體(10)可遮陽、遮雨，並能增加抗風性，因此能夠有效保護空氣除霾裝置，減少空氣除霾裝置的損耗。此外，通過將豎直管道(1)的下埠伸入至蓄水池(9)，即可將從豎直管道(1)上部降落下來的水收集至蓄水池(9)，從而對水進行循環利用。當然，對蓄水池中的水重複利用若干次後，也可將其排出，重新加入清水，以確保除霾效果。

進一步的，如圖5所示，還可在箱體(10)內部設置第一支架(15)和第二支架(16)，以分別固定旋轉磁場發生器(3)和靜止磁場發生器(4)。

具體的，可採用焊接的方式將支架固定於箱體(10)內側壁上，並在支架與磁場發生器相接觸處打若干個開孔，進而通過在開孔處安裝螺絲釘來固定支架，本發明實施例對此不作具體限定。

進一步的，如圖6所示，還可在箱體(10)內部的側壁上設置固定扣(17)，以固定進水管道(7)。

在利用水泵(8)向空氣除霾裝置供水時，由於水泵(8)工作時會出現振動，與水泵(8)相連的進水管道(7)即會出現晃動，易使進水管道(7)脫落或損壞。當採用固定扣固定進水管道(7)後，即可減少向除霾裝置供水時，對進水管道(7)造成的晃動，從而避免進水管道(7)脫落或損壞。

基於上述本發明實施例提供的空氣除霾裝置，本發明實施例還提供了一種空氣除霾方法，以應用於該空氣除霾裝置，對收費亭內空氣進行淨化，圖7所示為所述空氣除霾方法的流程示意圖。

參見圖7，本發明實施例還提供的空氣除霾方法具體可以包括以下步驟：

S1：將水泵入豎直管道的進水口，並進行噴射化處理，以在豎直管道上部形成向下噴射的線狀水；同時將含霾空氣通過豎直管道的進風口引入豎直管道，並依次通過靜止磁場發生器產生的靜止磁場、旋轉磁場發生器產生的旋轉磁場；在旋轉磁場中，向下噴射的線狀水充分接觸和捕獲含霾空氣中的霾顆粒，使得含霾空氣中的霾顆粒得以吸附沉降，最終將含霾空氣轉化為乾淨空氣。

優選的，所述的旋轉磁場圍繞豎直管道的中軸線順時針或逆時針旋轉，所述的靜止磁場的磁力線水平橫穿豎直管道。

S2：在豎直管道的下埠處將噴射下來的水排入蓄水池，並在豎直管道的上埠處通過引風機及送風管道將去除霧霾後的乾淨空氣引入收費亭內。

基於本發明實施例提供的空氣除霾方法，由於含霾空氣在運動過程中，其中的霾顆粒會相互碰撞、摩擦從而帶電，因此含霾空氣進入靜止磁場後，其中的霾顆粒會在靜止磁場中受到洛倫茲力的作用，而出現運動方向的偏轉。並且，根據左手定則，帶正電的霾顆粒和帶負電的霾顆粒所受的洛倫茲力方向相反，因此，在靜止磁場的作用下，含霾空氣中帶正電的霾顆粒和帶負電的霾顆粒即會向兩個相反的方向偏轉，從而彼此分離。充分分離的霾顆粒進入旋轉磁場後，會在旋轉磁場的作用下圍繞豎直管道的中軸線作螺旋運動。而在豎直管道上部形成的向下噴射的線狀水進入旋轉磁場後，即會在旋轉磁場中切割旋轉磁力線而形成帶電線狀水，帶電線狀水與帶電的霾顆粒充分接觸，由於同種電荷相斥，異種電荷相吸，線狀水會捕獲霾顆粒，使霾顆粒脫離空氣，融入水中。同時，含霾空氣中的二氧化硫、氮氧化物等易溶於水的氣態汙染物與向下噴射的線狀水接觸後，即會溶於線狀水中。線狀水在自身重力的作用下會持續降落，從而使含霾空氣中的霾顆粒及二氧化硫、氮氧化物等氣態汙染物最終得以吸附沉降。而通過旋轉磁場的空氣即為除去霧霾後的乾淨空氣，進一步的，將乾淨空氣通過引風機及送風管道引入至收費亭內，即可改善收費亭內的空氣品質。

為驗證本發明方案的可行性及效果，發明人進行了一組驗證實驗，以下通過該實驗進一步說明本發明提供的空氣除霾方法及裝置對空氣的淨化效果：

一、實驗內容

發明人在某地的一公路收費站設置五個監測點，分別位於兩個裝有本發明實施例提供的空氣除霾裝置的1號和2號收費亭和兩個未安裝的3號和4號收費亭，以及室外1個監測點。在開啟1號和2號收費亭的空氣除霾裝置一段時間後，對各監測點的氣象條件(包括溼度、氣壓以及溫度)進行了檢測，並使用專門的檢測儀——XHpM-100手持式細顆粒物檢測儀，對各監測點的空氣中的顆粒物pM2.5的含量分別進行了3次檢測。

二、實驗結果及分析

對各監測點的氣象條件及空氣中顆粒物pM2.5的含量的檢測結果如表1所示：

分析表1的數據可以發現，相比較未加裝本發明實施例提供的除霾裝置的3號和4號收費亭，1號和2號收費亭的空氣中pM2.5濃度有明顯降低，由此可見，本發明實施例提供的空氣除霾裝置能夠有效濾除汙染空氣中的顆粒物，淨化收費亭內空氣，提高收費亭內空氣品質。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。