CN106989614B - 一种基于静电喷雾的热源塔装置 - Google Patents

Abstract

一种基于静电喷雾的热源塔装置，包括塔体、供回水系统、静电喷雾系统、集液系统和电控系统；静电喷雾系统设于塔体内，静电喷雾系统和集液系统均与供回水系统相连，电控系统与静电喷雾系统相连。本发明结构简单，维护方便，利用静电喷雾系统产生荷电雾滴，使其与集液系统感应产生静电场，以此提高雾化效率，减少水雾飘散。通过装置内静电场的电场力及荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并等，共同对空气中细颗粒物起捕集作用，可有效去除空气中2μm以下的颗粒污染物，以此实现空气的高效净化。本发明可显著提高热源塔进气效率、雾化效率，降低水雾的飘散损失，并可实现对空气的高效净化。

Description

一种基于静电喷雾的热源塔装置

技术领域

本发明属于制冷空调热泵技术及大气净化技术领域，涉及一种基于静电喷雾的热源塔装置。

背景技术

近年来，随着我国经济腾飞和城市化进程不断加快，能源问题和大气污染问题也日益突出。一方面早在2010年我国就已经超过美国成为世界上最大的能源消费国，而其中单建筑能耗就占比30%左右。另一方面频发的霾现象降低能见度，威胁人体健康，引起公众前所未有的关注。因此，如何降低建筑能耗和降低大气污染成为现阶段我国主要面临的两大难题。

针对大气污染问题，除霾塔利用太阳能或极少的电能可实现大气的高效净化，但由于处理能力有限、造价昂贵且无其他实际作用，尚无法得到广泛的应用。常见的喷淋设施利用水雾的碰撞和拦截作用，使尘粒随水雾降落而使空气净化，但此种方法只对粒径为10μm以上的污染物有较好效果，对大气中2μm以下的细颗粒物基本无作用。

针对建筑能耗问题，热源塔利用循环溶液与空气的热质交换，采集空气中的冷量或热量为空调机组提供冷热源，从而实现低品位能源向高品位能源的转移。为了提高热质交换效率，避免结霜现象，热源塔一般采用开式结构，但现有的开式热源塔存在很多问题，首先，溶液与空气在塔内直接接触，势必会有水雾随空气流出热源塔，造成溶液漂散损失，对环境造成不利影响。已有静电收液装置虽能缓解上述问题，但静电收液装置通常需在填料内侧进行大范围布置且单位面积内整合了多组电极，不但结构复杂，造价高，而且稳定性差，维修困难。其次，热源塔内的填料增大了空气阻力，减小了进风量，填料性能也会受到水温水质变化的影响。无填料热源塔虽能部分缓解上述问题，但也存在着喷淋阻力大，水雾直径大以及水雾在热源塔内分布不均匀等问题，对溶液与空气换热产生明显影响。

因此，如何解决现有除霾装置实用性不高以及热源塔的飘散、布液等问题，设计一种可以净化空气且布液均匀、高效收液的热源塔装置成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述问题，提供一种结构简单、能有效降低水雾的飘散损失和高效净化空气的基于静电喷雾的热源塔装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于静电喷雾的热源塔装置，包括塔体、供回水系统、静电喷雾系统、集液系统和电控系统；静电喷雾系统设于塔体内，静电喷雾系统和集液系统均与供回水系统相连，电控系统与静电喷雾系统相连。

进一步，塔体包括风筒、外壳和进风口，风筒设于外壳顶端，进风口设于外壳中下部。热源塔装置还包括风机系统，风机系统包括风扇、风机，风机与风扇设于风筒内。供回水系统包括供水水管、回水水管。

进一步，静电喷雾系统包括分液管、喷雾器和静电发生器。分液管设置在风机下方，分液管外接供水水管，分液管下表面设有若干支管，各支管均匀分布在分液管下表面，喷雾器设于支管末端，静电发生器设于喷雾器的喷口外周。

进一步，集液系统包括上集液网、下集液网、集液池、集液格栅和集液槽。上集液网安装在分液管与风机之间，集液池位于塔体底部，集液池的池底设有排液口，排液口与回水水管相连。下集液网安装在集液池上方。下集液网的水平位置低于所述进风口的底端。角度可调的集液格栅安装在进风口处，集液槽设于集液格栅下方，集液槽底面坡向塔体内部。

进一步，电控系统包括直流高压电源、电压控制器和短路保护器，直流高压电源的一极（正极或负极）与静电发生器相连，直流高压电源的另一极（负极或正极）经电压控制器和短路保护器后接地。电压控制器可实时控制所述直流高压电源输出电压的大小。

进一步，风机系统还包括温湿度监测仪，温湿度监测仪设置在塔体的进风口外侧。

进一步，热源塔的塔体宜为绝缘塔体。绝缘塔体采用绝缘材料制成。所述绝缘材料为现有材料。如：玻璃纤维增强复合塑料（GFRP）

进一步，供水水管外接现有空调主机侧的循环溶液出口端，回水水管通过水泵外接现有空调主机侧的循环溶液入口端。

进一步，热源塔的塔体的外形轮廓可为圆形或矩形，或其它形状。

进一步，风机宜为三速风机或变速风机。

进一步，上集液网、下集液网均为导电网，集液池为导电池，上集液网、下集液网、集液池均由导电材料（如金属等）制成。上集液网、下集液网、集液池均接地。

进一步，上集液网、下集液网和集液格栅均与塔体可拆式连接。可拆式连接的方式可为螺纹连接、卡扣连接和铰链连接等。可拆式连接的方式有多种，可根据实际需要进行选择，在此不作限定。如螺纹连接时：上集液网的两端、下集液网的两端、集液格栅的两端均可通过螺栓与塔体可拆式连接。或者其它方式。

进一步，集液格栅由外部框架和内外两层百叶组成，内外两层百叶均装在外部框架上，其中外层百叶横向设置，内层百叶纵向设置。

进一步，集液池的池底内表面设有纳米吸附层。集液池的的池底设有排污口，方便清污。

与现有技术相比,本发明的有益效果是：

本发明结构简单，维护方便，塔内无填料及惯性收液器，大大减小了空气阻力，提高进气效率。带电雾滴表面产生与液面张力相反的电荷作用力，可减小雾化阻力。带电雾滴在电晕的强作用下可进一步分裂成细小雾滴，雾化程度高。利用静电喷雾系统产生荷电雾滴，使其与集液系统感应产生静电场，雾滴在重力及电场力的共同作用下定向运动，可大幅降低水雾的飘散损失；雾滴运动过程中带同性电荷的雾滴之间相互排斥，不发生凝聚，使布液更加均匀，换热效率更高。装置内静电场的电场力及荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并等，共同对空气中细颗粒物起捕集作用，可有效去除空气中2μm以下的颗粒污染物，以此实现空气的高效净化。电控系统可根据装置运行状况调节电压或切断电源，保证装置高效、安全运行。利用本发明可显著提高热源塔进气效率、雾化效率，降低水雾的飘散损失，并可实现对空气的高效净化。

附图说明

图1为本发明基于静电喷雾的热源塔装置的整体结构示意图；

图2为图1中集液池的池底内表面的平面图。

图中：1——风扇，2——风机，3——风筒，4——上集液网，5——外壳，6——进风口，7——下集液网，8——集液池，8a——排液口，8b——纳米吸附层，9——供水水管，10——回水水管，11——分液管，12——喷雾器，13——静电发生器，14——直流高压电源，15——电压控制器，16——短路保护器，17——温湿度监测仪，18——集液格栅，19——集液槽，20——排污口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，一种基于静电喷雾的热源塔装置，包括塔体、供回水系统、静电喷雾系统、集液系统和电控系统。静电喷雾系统设于塔体内，静电喷雾系统和集液系统均与供回水系统相连，电控系统与静电喷雾系统相连。

塔体包括风筒3、外壳5和进风口6。热源塔的塔体为绝缘塔体。绝缘塔体采用绝缘材料制成。所述绝缘材料为现有材料。如：玻璃纤维增强复合塑料（GFRP）。风筒3设于外壳5顶端，进风口6设于外壳5中下部。

热源塔装置还包括风机系统，风机系统包括风机2和风扇1。风机2与风扇1设置在风筒3内。

供回水系统包括供水水管9、回水水管10。供水水管9外接现有空调主机侧的循环溶液出口端，回水水管10通过水泵外接现有空调主机侧的侧循环溶液入口端。

静电喷雾系统包括分液管11、喷雾器12和静电发生器13。分液管11设置在风机2下方，分液管11外接供水水管7，分液管11下表面设有若干支管，各支管均匀分布在分液管11下表面，喷雾器12设于支管末端，静电发生器13设于喷雾器12的喷口外周。

集液系统包括上集液网4、下集液网7、集液池8、集液格栅18和集液槽19。上集液网4、下集液网7均为导电网，集液池8为导电池，上集液网4、下集液网7和集液池8均由导电材料（如金属）制成，并做接地处理。上集液网4安装在分液管11与风机2之间，集液池8位于塔体底部，集液池8的池底设有排液口8a，排液口8a与回水水管10相连。下集液网7安装在集液池8上方。集液网7的水平位置低于所述进风口的底端。集液格栅18安装在进风口6处。集液格栅18由外部框架和内外两层百叶组成，内外两层百叶均装在外部框架上，其中外层百叶横置，内层百叶纵置，外层百叶的角度可根据气候状况进行调整，集液槽16设于集液格栅18下方，集液槽16底面坡向塔体内部。

集液池8的池底内表面设有纳米吸附层8b。集液池的的池底设有排污口20，方便清污。

风机系统还包括温湿度监测仪17，温湿度监测仪17设置在进风口6外侧。

电控系统包括直流高压电源14、电压控制器15和短路保护器16，直流高压电源14负极与静电发生器13相连，直流高压电源14的正极经电压控制器15和短路保护器16后接地。上集液网4、下集液网7和集液池8亦接地。

上集液网4和下集液网7均为网状结构。

工作原理：

热源塔运行时，静电发生器13在直流高压电源14的作用下产生高压静电，当电源电压足够高时，高压静电使静电发生器13附近区域形成电离区，电离区中的空气激烈地离子化和发热，产生强烈的电晕。本实施例中，静电发生器13外接直流高压电源14负极。启动水泵，供水水管9向分液管11供循环溶液，循环溶液经分液管11下表面的支管从喷雾器12的喷口喷出。喷出的雾滴经过静电发生器时因接触而带电，带电的雾滴表面产生与其液面张力相反的电荷作用力，使雾化阻力减小，同时带电雾滴在电晕的强作用下可进一步分裂成细小雾滴，从而有利于提高雾化程度。根据静电感应原理，上集液网4的下表面、下集液网7的上表面和集液池8的池底内表面将产生与静电发生器13极性相反的电荷，上集液网4的下表面与静电发生器13之间形成上静电场，下集液网7的上表面与静电发生器13之间形成下静电场。在下集液网7的上表面产生与静电发生器13极性相反的电荷时，下集液网7的下表面产生与静电发生器13极性相同的电荷。绝大部分荷电水雾在下静电场的电场力及重力的作用下将沿着下静电场的电场线向下运动，与下集液网7接触后释放电荷后进入集液池8。少部分荷电水雾在风力作用下越过分液管11进入上静电场，被上集液网4拦截并释放电荷，雾滴凝聚后在重力作用下穿过下集液网7落入下方集液池8中成为循环溶液，从而大幅度减少水雾的飘散损失。雾滴运动过程中带同性电荷的雾滴之间相互排斥，不发生凝聚，使布液更加均匀，换热效率更高。同时空气中的细微颗粒物在塔内荷电雾滴的碰撞拦截、吸附凝并等作用下被捕捉带电，最终在电场力的作用下随雾滴到达上集液网4、下集液网7。

极少部分吸附有细微颗粒的雾滴没有经下集液网释放电荷便直接进入集液池，进入集液池的荷电雾滴在带极性相反电荷的集液池8的池底内表面作用下，释放电荷。空气中的细微颗粒进入集液池后，集液池中的循环溶液在重力和水泵的作用下，从排液口8a流出。由于集液池8内表面设有纳米吸附层8b，集液池内流动的循环溶液中的细微颗粒，被纳米吸附层8b吸附，从而避免颗粒进入排液口8a。集液池底部设置排污口20，方便清污。

集液格栅18外层的横置百叶可防止雨、雪及异物（如树叶等）通过进风口直接进入塔内，从而影响装置正常运行；内层的纵置百叶可对塔内喷溅至进风口处的雾滴进行拦截收集，并通过其底部的集液槽16将雾滴送入集液池成为循环溶液，从避免溶液散失。

本实施例中的电压控制器15可实时控制直流高压电源14输出电压的大小，实现最佳荷质比；当发生击穿或短路现象，短路保护器16在第一时间断开电路。电压控制器15和短路保护器16均为现有设备。

本实施例中的风机2采用变速风机，可根据温湿度监测仪17的数据实现变速运行，使整个热源塔装置在不同天气工况及负荷下保持最佳运行状态。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型,倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种基于静电喷雾的热源塔装置，包括塔体，其特征在于，还包括供回水系统、静电喷雾系统、集液系统和电控系统；静电喷雾系统设于塔体内，静电喷雾系统和集液系统均与供回水系统相连，电控系统与静电喷雾系统相连；塔体包括风筒、外壳和进风口，风筒设于外壳顶端，进风口设于外壳中下部；热源塔装置还包括风机系统，风机系统包括风扇和风机，风机与风扇设于风筒内；供回水系统包括供水水管、回水水管；静电喷雾系统包括分液管、喷雾器和静电发生器，分液管设置在风机下方，分液管外接供水水管，分液管下表面设有若干支管，各支管均匀分布在分液管下表面，喷雾器设于支管末端，静电发生器设于喷雾器的喷口外周；集液系统包括上集液网、下集液网、集液池、集液格栅和集液槽；上集液网安装在分液管与风机之间，集液池位于塔体底部，集液池的池底设有排液口，排液口与回水水管相连；下集液网安装在集液池上方；集液网的水平位置低于所述进风口的底端；角度可调的集液格栅安装在进风口处，集液槽设于集液格栅下方，集液槽底面坡向塔体内部；电控系统包括直流高压电源、电压控制器和短路保护器，直流高压电源的一极与静电发生器相连，直流高压电源的另一极经电压控制器和短路保护器后接地；上集液网、下集液网均为导电网，集液池为导电池，上集液网、下集液网、集液池均由导电材料制成；上集液网、下集液网、集液池均接地。

2.根据权利要求1所述的基于静电喷雾的热源塔装置，其特征在于，风机系统还包括温湿度监测仪，温湿度监测仪设置在塔体的进风口外侧。

3.根据权利要求1所述的基于静电喷雾的热源塔装置，其特征在于，集液格栅由外部框架和内外两层百叶组成，内外两层百叶均装在外部框架上，其中外层百叶横向设置，内层百叶纵向设置。

4.根据权利要求1所述的基于静电喷雾的热源塔装置，其特征在于，热源塔的塔体为绝缘塔体，绝缘塔体采用绝缘材料制成；热源塔的塔体的外形轮廓为圆形或矩形；风机为三速风机或变速风机。

5.根据权利要求1所述的基于静电喷雾的热源塔装置，其特征在于，上集液网、下集液网和集液格栅均与塔体可拆式连接。

6.根据权利要求1所述的基于静电喷雾的热源塔装置，其特征在于，集液池的池底内表面设有纳米吸附层，集液池的池底设有排污口。

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