CN111514702A - 混合器及包含该混合器的分离式空气净化装置 - Google Patents

混合器及包含该混合器的分离式空气净化装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种混合器(1)及分离式空气净化装置，混合器(1)用于混合空气和净化液产生气液混合物，所述空气净化装置包括混合器(1)、净化液存储箱(3)和空气吸入口(5)，混合器(1)的净化液入口通过泵(2)与净化液存储箱(3)的净化液出口流体连通，混合器(1)的空气入口与空气吸入口(5)流体连通，混合器(1)的扩散管与净化液存储箱(3)上的气液混合物入口通过管道(7)流体连通，管道(7)上设有防止流动倒转的止回阀(4)。离开混合器(1)的气液混合物会进入净化液存储箱(3)内部，完成气液分离，净化后的空气由箱体上的空气出口返回空气中，净化液则由净化液出口再次进入混合器(1)，实现净化液的循环利用。

Description

混合器及包含该混合器的分离式空气净化装置
技术领域
本公开至少一个实施例涉及一种混合器及包含该混合器的分离式空气净化装置。
背景技术
近年来，随着我国经济水平的快速进步，人民的生活水平不断提高。与此同时，工业化的快速发展，也带来了严重的空气污染问题，影响了人们的身体健康。随着生产和生活方式的更加现代化，更多的工作和文娱体育活动都可在室内进行，人们的室内活动时间在逐渐提高。尤其是老、幼、病、残等体弱群体，户外活动机会更少，在室内度过的时间甚至高达93％以上，这就使得室内空气的污染问题尤其突出。据统计，室内环境污染已经引起35.7％的呼吸道疾病，22％的慢性肺病和15％的气管炎、支气管炎和肺癌。现代生活中空调的广泛使用在给人们带来舒适的环境的同时，也使得室内、外空气的流通进一步被限制，污染问题也更为严峻。室内空气污染已经成为对公众健康危害最大的五种环境因素之一。
室内环境污染物的主要成分有以下四大类：PM2.5悬浮颗粒物、甲醛尼古丁及其它挥发性有机物、微生物及病毒细菌和空气异味。
为了应对越来越严峻的室内空气污染问题，室内空气净化技术逐渐受到人们的重视。目前，常用的空气净化技术主要有：光等离子技术、负离子技术、光触媒技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术和活性氧技术等。在这些技术中，核心部件大多采用滤网或类似形式，虽然便于更换，但是也存在着比较多的问题：(1)空气与滤网的接触经常不够充分，直接影响了过滤效果；(2)净化空气的速度较慢，无法快速地对室内空气进行净化处理；(3)普适性较差，仅能针对某类空气污染物进行处理；(4)部分技术噪声大。
发明内容
本公开的至少一个实施例提供一种混合器及包含该混合器的分离式空气净化装置。在保证节能环保经济的同时，使室内空气得到更好的净化效果。
本公开的至少一个实施例提供一种混合器，包括：第一流体入口；第二流体入口；吸入室；将从第一流体入口和第二流体入口流入的两种流体混合的混合管；和使混合流体离开混合器的扩散管；所述第一流体入口通过喷嘴与所述吸入室流体连通，所述第二流体入口与所述吸入室流体连通，所述吸入室、所述混合管和所述扩散管依次流体连通，所述吸入室的流道面积沿着流体流动方向逐渐减小，所述混合管中靠近所述吸入室的部分为直管，所述混合管中远离所述吸入室的部分为波浪状的管道，所述扩散管的流道面积沿着流体流动方向逐渐增大。
在一些示例中，所述吸入室中安装有多片弯曲的导流片，所述导流片从所述吸入室一端向另一端延伸。
在一些示例中，所述喷嘴为多孔型喷嘴。
在一些示例中，所述喷嘴为呈倒锥形以增强流体的扩散角度的孔口型喷嘴。
在一些示例中，所述吸入室内导流片的厚度在0.05D～0.1D之间，高度在0.1D～0.2D之间，其中D为所述混合管的直径。
在一些示例中，所述混合管中所述直管长度为3D～5D，所述波浪状的管道长度介于12D～20D，其中D为所述混合管的直径。
在一些示例中，所述扩散管的扩散角度β在8～12°之间。
本公开的至少一个实施例提供一种分离式室内空气净化装置，包括所述的混合器、循环水泵、净化液存储箱和空气吸入口，所述净化液存储箱包括箱体以及位于所述箱体上的气液混合物入口、空气出口和净化液出口，所述混合器的所述第一流体入口通过所述循环水泵与所述净化液存储箱的所述净化液出口流体连通，所述混合器的所述第二流体入口与所述空气吸入口流体连通，所述混合器的所述扩散管通过管道与所述净化液存储箱上的所述气液混合物入口流体连通，所述管道上设有防止流动倒转的止回阀。
在一些示例中，所述净化液存储箱的所述箱体内具有过滤掉经所述气液混合物入口流入的气液混合物中的固体颗粒的过滤室，和储存过滤后的净化液的储液室，其中所述气液混合物入口与所述过滤室流体连通，所述净化液出口与所述储液室流体连通，所述空气出口位于所述储液室和/或所述过滤室上方。
在一些示例中，所述净化液存储箱上的空气出口和/或空气吸入口设有隔离网。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本公开一实施例提供的混合器剖面结构示意图。
图2为本公开另一实施例提供的混合器剖面结构示意图。
图3a为本公开一实施例提供的带旋转导流片的吸入室结构示意图。
图3b为图3a所示的吸入室局部结构示意图。
图4a为本公开一实施例提供的多孔型喷嘴正视图。
图4b为本公开一实施例提供的多孔型喷嘴剖面示意图。
图5a为本公开一实施例提供的孔口型喷嘴正视图。
图5b为本公开一实施例提供的孔口型喷嘴剖面示意图。
图6为本公开一实施例提供的分离式空气净化装置原理示意图。
图7为本公开一实施例提供的净化液存储箱结构示意图。
附图标记说明：
1-混合器；
2-循环水泵；
3-净化液存储箱；
4-止回阀；
5-空气吸入口；
6-隔离网；
7-管道；
1-1-第一流体入口；
1-2-第二流体入口；
1-3-喷嘴；
1-3a-多孔型喷嘴；
1-3b-孔口型喷嘴；
1-4-吸入室；
1-5-混合管；
1-6-扩散管；
3-1-净化液；
3-2-气液混合物入口；
3-3-隔离板；
3-4过滤网；
3-6净化液出口；
3-7-废物排出口；
3-8-净化液原液补给装置；
3-9-水补给口。
具体实施方式
将描述一种混合器，术语“混合器”在本文中指的是混合流体的混合器。这样的混合器可混合空气和净化液产生净化空气流用于环境或气候的控制。优化了混合器结构，混合器内部会产生非常强烈的流体剪切混合作用，被吸入的空气与净化液充分混合与化学反应后会形成均匀的、含大量微小气泡的气液混合物，空气与净化液的接触混合十分充分，可最大化地发挥净化液的空气净化作用。
图1为本公开一实施例提供的混合器剖面结构示意图；图2为本公开另一实施例提供的混合器剖面结构示意图。如图1和图2，混合器包括第一流体入口1-1，第二流体入口1-2，吸入室1-4，将从第一流体入口1-1和第二流体入口1-2流入的两种流体混合的混合管1-5，和使混合流体离开混合器的扩散管1-6。第一流体入口1-1通过喷嘴1-3与吸入室1-4流体连通，喷嘴1-3伸入吸入室1-4内，第二流体入口1-2与吸入室1-4流体连通，吸入室1-4、混合管1-5和扩散管1-6依次流体连通。吸入室1-4的管径沿着流体流动方向逐渐减小，扩散管1-6的管径沿着流体流动方向逐渐减大。为了提高混合器的混合效果，混合管1-5中靠近吸入室1-4的部分为直管，混合管1-5中远离吸入室1-4的部分为波浪状的管道。
用混合器混合空气和净化液产生净化空气流时，第一流体入口1-1处流体为经过加压后压力较高的净化液流体，第二流体入口1-2处的为压力较低的待净化空气，净化液经第一流体入口1-1、喷嘴1-3进入吸入室1-4后，流道面积减小，形成多股高速流体，进入混合管1-5，由于高速流体的卷吸作用，会在混合管1-5处形成低压区，在该处低压与外界大气压的压差作用下，待净化空气被吸入混合器1内部，在混合管1-5内与净化液混合，气液混合物经过扩散管1-6离开混合器。
空气和净化液在混合管1-5内会充分混合，形成均匀的、含有大量微小气泡的气液混合物，使得空气与净化液充分混合与反应，在净化液的作用下，可达到很好的空气净化效果。又由于混合器对空气的抽吸能力很强，故而能在短时间内对大量被污染的空气进行处理。另外，采用基于液体的净化液处理空气，能够同时对多类污染物进行处理，普适性较强，适用范围广。
如图3a、图3b，为了提高混合器的混合效果，吸入室1-4中安装了多片弯曲的导流片，所述导流片从吸入室1-4一端向另一端延伸。
参考图1、图4a和图4b，喷嘴1-3可为多孔型喷嘴1-3a，多孔型喷嘴1-3a布置有多个孔结构，会使得净化液由单股转化为多股高速流体，增加了与空气的接触面积，进而显著增强了其抽吸空气的能力，适用于对空气净化速度要求较高的场合。
参考图2、图5a和图5b，喷嘴1-3还可为孔口型喷嘴1-3b，孔口型喷嘴1-3b呈倒锥形，可大大增强流经该部件流体的扩散角度，虽然其混合效果与多孔型喷嘴1-3a相比稍弱，但是其流动损失更小，适用于对节能更加注重的场合。
为了近一步增强混合器对空气的抽吸能力及混合作用，加快空气净化速度，对混合器主要结构参数范围进行界定。为了便于表述，将混合器混合管1-5的直径D作为基准量。混合器主要结构参数可以为：第一流体入口1-1内径约为1.2D～1.5D；第二流体入口1-2内径约为2D～4D；喷嘴1-3距离混合管1-5入口的距离约为0.7D～1.5D，直径约为0.3D～0.6D；多孔型喷嘴1-3a厚度约为2.5mm～5mm，孔数量为4～12个，各个孔的大小可以不一致，根据实际需要进行调整；孔口型喷嘴1-3b孔口直径约为0.15D～0.45D，厚度约为2.5mm～5mm，角度为30°～45°；吸入室1-4的收缩角度α在60°～120°之间，导流片的厚度为0.05D～0.1D，高度约为0.1D～0.2D；混合管1-5的长度L与直径D的比值L/D应在15～25之间，混合管1-5直管段长度约为3D～5D，波浪状的管道长度介于12D～20D；扩散管1-6的扩散角度β在8～12°之间，长度介于5D～9D。
图6为本公开一实施例提供的分离式空气净化装置原理示意图。如图6，分离式空气净化装置包括上文所述的混合器1、循环水泵2、净化液存储箱3和空气吸入口5。
其中循环水泵2为整个净化装置提供循环动力，其内部与液体接触表面均经过特殊处理(如采用PVC材质制造泵体、泵表面喷涂抗腐蚀涂层等)，以提高其抗腐蚀性，且其工作噪音很小。空气吸入口5为一末端呈喇叭状的管道，置于待净化的环境中，并通过管道与混合器1相连，主要功能为将待净化空气导入混合器1内部。此外，空气吸入口5还可设置隔离网6，避免部分重量较轻的杂物被吸进混合器。
图7为本公开一实施例提供的净化液存储箱结构示意图。如图7，净化液存储箱3包括箱体，以及位于箱体上的气液混合物入口3-2、空气出口3-5和净化液出口3-6。所述箱体内装有预先调制好的净化液3-1，其主要成分可以根据室内空气污染物的具体情况灵活更改，以达到最佳的净化效果。所述箱体顶部开口可以作为空气出口3-5。
此外，可在净化液存储箱3的所述箱体内设置过滤室和储液室，所述过滤室用于过滤掉从混合器1离开的气液混合物中的固体颗粒，过滤后的净化液进入到储液室。因此，所述过滤室与气液混合物入口3-2流体连通，所述储液室与空气出口3-5和净化液出口3-6流体连通。在一种可能的实施方式中，所述过滤室和所述储液室可由所述箱体的内壁、隔离板3-3和过滤网3-4围成。隔离板3-3竖直设置在所述箱体内。过滤网3-4横向设置，一侧边与隔离板3-3连接，另外三个侧边与所述箱体内壁连接。过滤网3-4可以是可拆卸式的，便于清洗。
此外，在净化液存储箱3上还可设置废物排出口3-7、净化液原液补给装置3-8及水补给口3-9。废物排出口3-7与所述过滤室流体连通，由过滤网3-4过滤下来的固体颗粒及废液可在设备不工作时由废物排出口3-7排出。净化液原液补给装置3-8可以通过现有技术实时监测净化液中各种净化有效成分的含量，并及时补充净化液原液，保证整个净化装置中净化液3-1的质量。通过水补给口3-9可以向净化液存储箱3内补充适量的水分，以补偿整个装置运行过程中水分的消耗。
继续参考图6，混合器1的第一流体入口1-1通过循环水泵2与净化液存储箱3的净化液出口3-6流体连通，混合器1的第二流体入口1-2与空气吸入口5流体连通，混合器1的扩散管1-6与净化液存储箱3上的气液混合物入口3-2流体连通，扩散管1-6与气液混合物入口3-2之间的管道7上设有防止流动倒转的止回阀4。
离开混合器1的气液混合物通过净化液存储箱3上的气液混合物入口3-2进入所述箱体内部的所述过滤室后会经过滤网3-4，一方面可以将混合物中可能存在的固体过滤，另一方面进一步促进了空气与净化液的接触，可以提高净化效果。气液混合物在所述箱体中完成气液分离，净化后的空气由空气出口3-5返回空气中，净化液则由隔离板3-3顶部进入净化液存储箱3另一侧的所述储液室，并由净化液出口3-6再次进入净化装置管道，实现净化液的循环利用。
值得注意的是，经混合后逸出的体气携带大量的水珠，若直接排出，室内空气湿度将增大，为了对气体进行脱水，可在空气出口3-5设置多孔结构的隔离网。
需要注意的是，可以做大型的混合器1以加快空气净化速率，但这样混合器1内部会发生剧烈的空气、净化液混合，产生较强的噪音，为了避免产生室内噪音污染，故将混合器1单独至于室外，空气净化装置的其余部件在室内，各部件通过管道连接。如果混合器1小型化，也是可以置于室内的。
本公开的混合器1结构简单、易于制造、运行可靠，空气净化装置其它部件也比较便宜，因而整个净化装置经济实惠，运行可靠，便于推广。
本公开所述的空气净化装置可以同时对多种室内空气污染物进行净化。由于采用基于液体的净化方式，而且水体本身就能对空气中的多种污染成分进行处理，那么通过合理调整净化液的组成，可以更好地吸收空气中的甲醛尼古丁及其它挥发性有机物，净化液中的化学成分也使得其可以很好地杀死室内空气中的微生物及病毒细菌，PM2.5悬浮颗粒物则可以很轻易地被净化液吸附而被去除。如有需要在其中加入适量的空气清洗剂也可以较好地去除空气异味。
使用本公开所述的空气净化装置对污染较为严重、污染成分主要为悬浮灰尘、家具释放的甲苯、烹调产生的油烟的室内空气进行净化时，混合器1的喷嘴1-3可选用多孔型喷嘴1-3a，净化液存储箱3内的净化液中应包含甲苯吸收剂、油烟吸收剂，如二氧化氯、双氧水等甲醛吸收剂和脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、乙醇等油烟吸收剂，其浓度约为1.5％～5％，其余部分为水。整个装置运行0.5小时后，室内空气质量明显提高，灰尘、油烟、甲醛含量得到较好的控制，整个运行过程中室内噪音很小，取得了预期的净化效果。
使用本公开所述的空气净化装置对污染较轻、主要污染物为吸烟产生的尼古丁，且存在一定异味的室内环境进行净化时，混合器1的喷嘴1-3可选用孔口型喷嘴1-3b，净化液存储箱3内的净化液使用纯水(尼古丁易溶于水)，并加入适量的空气清新剂。运行2小时后，室内空气中尼古丁含量迅速降低，整个运行过程中室内噪音很小，取得了很好的空气净化效果。

Claims (10)

1.一种混合器(1)，其特征在于，包括：第一流体入口(1-1)；第二流体入口(1-2)；吸入室(1-4)；将从第一流体入口(1-1)和第二流体入口(1-2)流入的两种流体混合的混合管(1-5)；和使混合流体离开混合器的扩散管(1-6)；第一流体入口(1-1)通过喷嘴(1-3)与吸入室(1-4)流体连通，第二流体入口(1-2)与吸入室(1-4)流体连通，吸入室(1-4)、混合管(1-5)和扩散管(1-6)依次流体连通，吸入室(1-4)的流道面积沿着流体流动方向逐渐减小，混合管(1-5)中靠近吸入室(1-4)的部分为直管，混合管(1-5)中远离吸入室(1-4)的部分为波浪状的管道，扩散管(1-6)的流道面积沿着流体流动方向逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，吸入室(1-4)中安装有多片弯曲的导流片，所述导流片从吸入室(1-4)一端向另一端延伸。
3.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，喷嘴(1-3)为多孔型喷嘴(1-3a)。
4.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，喷嘴(1-3)为呈倒锥形以增强流体的扩散角度的孔口型喷嘴(1-3b)。
5.根据权利要求2所述的混合器，其特征在于，吸入室(1-4)内导流片的厚度在0.05D～0.1D之间，高度在0.1D～0.2D之间，其中D为混合管(1-5)的直径。
6.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，混合管(1-5)中所述直管长度为3D～5D，所述波浪状的管道长度介于12D～20D，其中D为混合管(1-5)的直径。
7.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，扩散管(1-6)的扩散角度β在8～12°之间。
8.一种分离式室内空气净化装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的混合器(1)、循环水泵(2)、净化液存储箱(3)和空气吸入口(5)，净化液存储箱(3)包括箱体以及位于所述箱体上的气液混合物入口(3-2)、空气出口(3-5)和净化液出口(3-6)，混合器(1)的第一流体入口(1-1)通过循环水泵(2)与净化液存储箱(3)的净化液出口(3-6)流体连通，混合器(1)的第二流体入口(1-2)与空气吸入口(5)流体连通，混合器(1)的扩散管(1-6)通过管道(7)与净化液存储箱(3)上的气液混合物入口(3-2)流体连通，管道(7)上设有防止流动倒转的止回阀(4)。
9.根据权利要求8所述的分离式室内空气净化装置，其特征在于，净化液存储箱(3)的所述箱体内具有过滤掉经气液混合物入口(3-2)流入的气液混合物中的固体颗粒的过滤室，和储存过滤后的净化液的储液室，其中气液混合物入口(3-2)与所述过滤室流体连通，净化液出口(3-6)与所述储液室流体连通，空气出口(3-5)位于所述储液室和/或所述过滤室上方。
10.根据权利要求8所述的分离式室内空气净化装置，其特征在于，净化液存储箱(3)上的空气出口(3-5)和/或空气吸入口(5)设有隔离网。
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