CN113375477A - 一种驻极体增强型节水消雾器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种驻极体增强型节水消雾器，包括消雾模块，消雾模块包括支撑筒，在支撑筒内壁的中上部连接有平行排列的驻极体丝，平行排列的积液棒与驻极体丝固定连接并与驻极体丝构成网；在支撑筒内壁的下部设置有与积液棒相同方向的集液槽,汇水管的一端贯穿支撑筒壁并与集液槽连接；汇水管的另一端贯穿集水箱的侧壁设置；在支撑筒外表面设置有定位圈；两两相邻的消雾模块的集水箱之间通过连接管连接；汇水总管贯穿位于底端的消雾模块的集水箱的底部设置；连接杆穿过各消雾模块的定位圈并活动连接；平行排列的驻极体丝倾斜于水平面设置；相邻的消雾模块的驻极体丝呈相互错位设置。本发明通过对雨雾液滴施加电场力，增加雨雾液滴回收效率。

Description

一种驻极体增强型节水消雾器
技术领域
本发明属于工业或民用领域废热排放的冷却塔雨雾消除领域，具体地涉及一种驻极体增强型节水消雾器。
背景技术
湿式冷却塔(下简称冷却塔)由于成本低、散热效率高、运行和维护简单，广泛应用于工业或民用领域废热排放。在冷却塔中，待冷却的热循环水经喷头布撒到填料上，与自下而上的空气进行逆流(逆流塔)或错流(横流塔)接触蒸发换热，冷却后的循环水经雨区进入汇集槽，冷却后的循环水重新泵入循环系统；而冷空气经过热量交换，变为接近饱和的湿热空气，通过风筒从出口排出。湿热空气从风筒排出后，与外界冷空气进行混合，湿空气中的水蒸气发生冷凝,形成粒径在几微米至几百微米的液滴，液滴混杂在空气中，形成肉眼可见的白雾，称为冷却塔雨雾[1]。这种雨雾在冬季或空气湿度较大的情况下尤为明显，环境影响也更大，落地后会造成冷却塔附近湿滑，结冰，影响行人及行车视线等问题。为了解决冷却塔的雨雾带来的不利影响，回收冷却塔雨雾液滴，达到节水消雾的目的，研究者从干湿结合、湿热空气冷凝和雨雾液滴碰并回收等方面进行了研究。
在雨雾形成之前，可以通过降低冷却塔排放湿热空气的含湿量使得冷却塔出口处混合空气处于不饱和状态，进而实现消雾。干湿结合节水消雾方案是将待冷却的循环水分成两个分支，一分支按照传统的填料冷却塔进行冷却，另一分支通过塔上部的翅片管空冷器，与外界干冷空气进行空冷换热，换热后的空气与冷却塔湿热空气进行混合，使空气处于不饱和状态，排出时不产生雨雾。唐韵等[2]人通过对机械通风冷却塔配水系统进行设计，开发处将湿式冷却塔与干式冷却塔结合的消雾装置。该装置是在横流冷却塔湿热空气出塔前设置干段，用翅片管加热出口空气，实现消雾。朱文杰[3]在横流冷却塔原补水系统上部设置翅片管，冷却水先经过翅片管再进入冷却塔，塔外空气分别由上部及下部的进风床进入冷却塔，两部分空气在塔内混合后排出，可实现消雾。这种方案是采用部分空冷代替湿式冷却，降低了冷却塔的冷却效果，在不需要消雾的状态下，特别是夏季，冷却降低效果明显，但翅片管容易堵塞，增加了运行维护的难度和费用。
马利冷却塔技术公司公开了一种换热部件发明专利(专利US2015/0069643A1和US8833741B2)在冷却塔上部设置专用的空-空换热器模块，使塔内湿热空气与外界干冷空气在换热器模块上进行间壁式换热，湿热空气中的水分被冷凝，回收到冷却塔中。干/湿空气的流动都以风机为动力，在不需要消雾的季节，冷凝模块将增加风机阻力，造成不必要的能量损失。由于大多数换热模块采用PVC材质作为换热界面，传热阻力较大，使得模块在外界空气与塔内湿热空气温差较小的情况下，传热效果较差，难以起到冷凝作用。在外界空气温度过低的情况下，传热界面还会发生结冰现象，进一步恶化了传热效果和液滴冷凝过程。
雨雾液滴是直径在1-100微米之间的液滴集群，与自然界中雾气组成相似。可以使用金属或非金属的丝网进行收集。雨雾粒子撞击丝网，通过汇集、脱除、收集等过程，实现节水消雾。为了解决某些沿海多雾地区的缺水问题，研究者[4]曾使用丝网对空气中的雨雾进行回收，这种装置将撑起的丝网迎风方向竖立，雾气通过丝网网孔的时候，部分液滴撞击织网，在织网上汇集，最后进行重力脱除。Ghosh[5]在冷却塔出口处设置金属丝网，回收冷却塔雨雾。由于空气需要从丝网孔洞中通过，因此空洞所占的比例会较大，因此液滴的收集效率较低。Shi[6,7]使用多层“竖琴”状丝网回收空气中雾滴。雨雾的特性与自然界中雾的特性类似，其中液滴粒径也相似。
冷却塔雨雾是粒径在10微米左右的液滴组成的液滴群，由于液滴粒径较小，当迎面撞击织网时，在空气曳力和惯性力的影响下(由于液滴粒径较小，受曳力影响较大)随着气流绕过丝网，从网孔中流过，不能实现回收。因此，这种回收装置最大的问题是回收效率较低，仅有约1％-2％，不能满足实际使用需求。部分研究者模拟自然界甲壳虫仙人掌表面的特点，回收界面进行疏水或亲水表面改性，以提高液滴的回收效率。尽管织网类回收装置具有设备简单，使用方便，投资简单的优点，但是，由于效率过低，影响了该类方案的应用。因此，丝网类节水消雾模块的研究重点是采取有效手段，提高液滴的回收效率。
对雨雾液滴粒子施加丝线方向的附加电场力，可以影响液滴的运动，使其更加容易撞向丝线，进而实现回收。MaherDamak[8]使用施加附加静电场，通过尖端放电的方式对雨雾液滴施加附加电场力，电场力方向指向回收铁丝网，以提高液滴的回收效率，达到了比较好的效果，只是电场能量消耗较大，达到2kWh/m3。
驻极体又称永电体，可以不消耗电场能量的情况下，产生静电场[9]。静电场的库仑力可以对细小的微粒产生作用，吸引细小微粒，产生良好的效果，在固体过滤领域应用广泛[10]，目前，尚未有将驻极体应用到节水消雾模块中的报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的节水消雾模块效率过低、电场附加力能量消耗过大、夏季影响冷却塔冷却效果的问题，提供一种驻极体增强型节水消雾器。
本发明的技术方案概述如下：
一种驻极体增强型节水消雾器，包括3-8个从上到下组成的消雾模块，消雾模块包括支撑筒1，在支撑筒内壁的中上部连接有平行排列的驻极体丝2，平行排列的积液棒3与驻极体丝固定连接并与驻极体丝构成网；在支撑筒内壁的下部设置有与积液棒相同方向的集液槽4,汇水管6的一端贯穿支撑筒壁并与集液槽4连接；汇水管6的另一端贯穿集水箱5的侧壁设置；在支撑筒外表面设置有定位圈12；两两相邻的消雾模块的集水箱5之间通过连接管7连接；汇水总管17贯穿位于底端的消雾模块的集水箱5的底部设置；连接杆8穿过各消雾模块的定位圈并活动连接；平行排列的驻极体丝倾斜于水平面设置；相邻的消雾模块的驻极体丝呈相互错位设置。
所述支撑筒为圆筒或矩形筒。
本发明的优点：
本发明的驻极体增强型节水消雾器，通过对雨雾液滴施加电场力，增加雨雾液滴回收效率。将驻极体增强型节水消雾器安放在冷却塔外，可拆卸，以减少夏季对冷却塔冷却效果的影响。与外加电场相比，节省能源。本发明去除塔内外空气的换热界面，采用直接接触的换热方式使湿热空气在风筒出口处冷凝，形成雨雾。再通过液滴的碰并汇集，回收雨雾液滴。
附图说明
图1为一种驻极体增强型节水消雾器结构示意图。
图2为一种驻极体增强型节水消雾器的消雾模块并连接有连接管7的示意图。
图3为另一种驻极体增强型节水消雾器的消雾模块并连接有连接管7示意图。
图4为消雾模块中集液槽示意图。
图5一种驻极体增强型节水消雾器安装在冷却塔示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种驻极体增强型节水消雾器(见图1，图2，图3，图4)，包括4个(也可以选用3-8之中的任意一个数)从上到下组成的消雾模块，消雾模块包括支撑筒1，在支撑筒内壁的中上部连接有平行排列的驻极体丝2，平行排列的积液棒3与驻极体丝固定连接并与驻极体丝构成网；在支撑筒内壁的下部设置有与积液棒相同方向的集液槽4,汇水管6的一端贯穿支撑筒壁并与集液槽4连接；汇水管6的另一端贯穿集水箱5的侧壁设置；在支撑筒外表面设置有定位圈12；两两相邻的消雾模块的集水箱5之间通过连接管7连接；汇水总管17贯穿位于底端的消雾模块的集水箱5的底部设置；连接杆8穿过各消雾模块的定位圈并活动连接；平行排列的驻极体丝倾斜于水平面设置；上下相邻的消雾模块的驻极体丝呈相互错位设置。
所述支撑筒为圆筒或矩形筒，如方形筒或长方形筒。
本发明的一种驻极体增强型节水消雾器的最下端的消雾模块通过立柱13安装在冷却塔塔体15上(也可以安装在风筒14顶部)，采取锚栓或者预埋紧固件的方式固定(见图5)。
集液槽4收集的水通过汇水管6流入集水箱5，再层层收集流入汇水总管17，最终进入集水池或者直接泵送至用水场所。
冷却塔雨雾在积液棒3与驻极体丝构成网间的孔隙持续上升，冷凝后的水在各个消雾模块收集，气体由上部排出。
一种驻极体增强型节水消雾器可拆卸，在不需要节水消雾的夏季和春、秋比较暖和的时间，雨雾相对较少，可以将一种驻极体增强型节水消雾器拆下，此时冷却塔变为普通冷却塔，可以减少风机阻力和能耗。在冬季及春、秋比较冷的时间，可以装上一种驻极体增强型节水消雾器，回收雨雾中的水。
由于雨雾液滴较小，速度较慢，液滴运动的斯托克斯数很小，很容易随着上升的气流运动，因此雨雾液滴的碰并，需要较大的界面和附加外力，以使液滴脱离气流运动，在回收界面碰并。因此，不存在常用技术方案的换热界面问题。采用驻极体丝作为回收界面，可以解决回收界面比表面积的问题，驻极体电场增强可以使液滴具有静电附加力，增加液滴的碰并效率。驻极体丝的回收界面还有利于液滴碰并后的重力脱除移动，可以较容易的汇集到集液槽内。通过多层设置消雾模块，可将雨雾液滴回收80％-90％。
驻极体丝(市售)或按常规技术制备。
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Claims (2)

1.一种驻极体增强型节水消雾器，包括3-8个从上到下组成的消雾模块，消雾模块包括支撑筒(1)，其特征是，在支撑筒内壁的中上部连接有平行排列的驻极体丝(2)，平行排列的积液棒(3)与驻极体丝固定连接并与驻极体丝构成网；在支撑筒内壁的下部设置有与积液棒相同方向的集液槽(4),汇水管(6)的一端贯穿支撑筒壁并与集液槽(4)连接；汇水管(6)的另一端贯穿集水箱(5)的侧壁设置；在支撑筒外表面设置有定位圈(12)；两两相邻的消雾模块的集水箱(5)之间通过连接管(7)连接；汇水总管(17)贯穿位于底端的消雾模块的集水箱(5)的底部设置；连接杆(8)穿过各消雾模块的定位圈并活动连接；平行排列的驻极体丝倾斜于水平面设置；相邻的消雾模块的驻极体丝呈相互错位设置。
2.根据权利要求1所述一种驻极体增强型节水消雾器，其特征是所述支撑筒为圆筒或矩形筒。
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