CN113893632A - 一种远距离有效降低团雾浓度的方法 - Google Patents

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周爱军
韩旭
谢郁宁
方舸
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06—Spray cleaning
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    • B01D47/10—Venturi scrubbers

Abstract

本发明公开了一种远距离有效降低团雾浓度的方法，包括以下步骤：将除雾剂和空气混合，形成初始混合流体；将压缩气体通入引射器中，在引射器壁面和内腔中形成负压；利用引射器中的负压，将初始混合流体吸入引射器中，与引射器中气体混合，形成目标混合流体；将目标混合流体从引射器中射出，形成射流；所述射流携带除雾剂流向团雾，降低团雾浓度。本方法可以有效降低团雾浓度，提高能见度。

Description

一种远距离有效降低团雾浓度的方法
技术领域
本发明属于环境治理领域，具体涉及一种远距离有效降低团雾浓度的方法。
背景技术
目前团雾治理的技术主要以监控报警为主，通过在团雾易发生区域每隔一定距离安装上相关的检测系统，采用能见度传感器或基于视频分析技术对团雾进行实时监控。目前尚无治理手段。当有团雾发生时，系统会实时检测团雾的浓度，进行报预警，对交通运输及需要能见度的工作进行预警或管理。团雾消除技术国内外截止到现在还是一片空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种远距离有效降低团雾浓度的方法，以降低团雾浓度，提高能见度，可以实现远距离降低团雾浓度。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种远距离有效降低团雾浓度的方法，包括以下步骤：
S10将除雾剂和空气混合，形成初始混合流体；
S20将压缩气体通入引射器中，在引射器壁面和内腔中形成负压；
S30利用引射器中的负压，将S10形成的初始混合流体吸入引射器中，与引射器中气体混合，形成目标混合流体；
S40将目标混合流体从引射器中射出，形成射流；所述射流携带除雾剂流向团雾，降低团雾浓度。
优选的，所述S10具体包括：将除雾剂通过喷头射出，形成颗粒，与空气混合，从而形成初始混合流体。
优选的，所述S10中，所述除雾剂颗粒的当量直径小于20
Figure 291559DEST_PATH_IMAGE002
。
优选的，所述S20中，调整压缩气体至预设压力值，然后通入引射器中。
优选的，所述预设压力值大于0.3MPa。
优选的，所述S20中：将压缩气体通入引射器的环形腔中，压缩气体从环形腔流出至引射器的主体腔中，并沿主体腔的壁面流动，形成环形流体；在环形流体的中部形成负压。
优选的，所述射流从引射器出口射出的喷射距离
Figure 191512DEST_PATH_IMAGE003
满足式（1）：
Figure 901979DEST_PATH_IMAGE004
式（1）
其中，
Figure 380364DEST_PATH_IMAGE005
表示射流从引射器出口射出的喷射距离，单位：m；
Figure 741944DEST_PATH_IMAGE006
表示射流从引射器出口射出的初始速度，单位：m/s；
Figure 280373DEST_PATH_IMAGE007
表示引射器出口的半径，单位：m；
Figure 212557DEST_PATH_IMAGE008
表示射流扩散角，单位：°；
Figure 9481DEST_PATH_IMAGE009
表示除雾最小需求速度，单位：m/s；
Figure 710720DEST_PATH_IMAGE010
表示与引射器出口形状相关的第一系数，
Figure 951209DEST_PATH_IMAGE011
表示与引射器出口形状相关的第 二系数。
优选的，所述射流从引射器出口射出的喷射距离大于200
Figure 354377DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 705724DEST_PATH_IMAGE013
表示引射器出口 的半径。
优选的，所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，还包括：利用空气压缩机提供压缩气体。
与现有技术相比，本发明的有效降低团雾浓度的方法，可以降低团雾浓度。本发明的方法，包括将除雾剂和空气混合，形成初始混合流体；将压缩气体通入引射器中，在引射器壁面和内腔中形成负压；利用引射器中的负压，将初始混合流体吸入引射器中，与引射器中气体混合，形成目标混合流体；将目标混合流体从引射器中射出，形成射流；所述射流流向团雾，降低团雾浓度。本发明利用引射器形成射流，射流中含有除雾剂，除雾剂颗粒可使团雾中的小雾滴凝结沉降达到除雾目的，同时可见光波长390nm~780nm，遇到除雾剂颗粒会发生衍射而绕过颗粒，因此除雾剂本身不会影响能见度。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是射流过程示意图；
图3是本发明中引射器的结构示意图；
图4是本发明的一仿真结果图。
图中有：环形腔1、主体腔2。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明实施例的一种远距离有效降低团雾浓度的方法，包括以下步骤：
S10将除雾剂和空气混合，形成初始混合流体。初始混合流体由除雾剂和空气混合而成。优选的，将除雾剂通过喷头射出，形成颗粒，与空气混合，从而形成初始混合流体。将除雾剂通过喷头射出，形成雾化颗粒，使得除雾剂和空气能够更加充分的混合。优选的，将除雾剂通过喷头射出。优选的，所述除雾剂颗粒的当量直径小于20
Figure 261470DEST_PATH_IMAGE002
。颗粒形状可以是球形、椭球形、圆柱形等各种形状。当量直径定义为将颗粒按照体积等效为球形的直径。优选的，微米级颗粒水溶胶有利于其与团雾结合，生长成大颗粒，最终落到地面。
S20将压缩气体通入引射器中，在引射器壁面和内腔中形成负压。压缩气体可以为压缩空气，也可以是其他压缩气体。优选的，如图3所示，在本步骤中，将压缩气体C通入引射器的环形腔1中，压缩气体从环形腔1射出至引射器的主体腔2中，并沿主体腔2的壁面流动，形成环形流体；在环形流体的中部形成负压。由于环形流体流向引射器的出口，且环形流体沿主体腔的壁面流动，所以在环形流体的中部形成负压区D。利用空气压缩机提供压缩气体。压缩气体通入引射器中。在引射器中，气体进行附壁流动过程中，引射器内腔形成负压。
优选的，步骤S20中，调整压缩气体至预设压力值，然后通入引射器中。例如，所述预设压力值大于0.3MPa，优选0.3~1MPa。引射器有压力工作区间。控制压缩气体压力，可以调节进入引射器的压缩气体量，从而达到控制出口速度的目的。
S30利用引射器中的负压，将S10形成的初始混合流体吸入引射器中，与引射器中气体混合，形成目标混合流体。在引射器中，环形流体的中部形成负压。如图3所示，利用负压，将初始混合流体A吸入引射器中，与引射器中气体混合，形成目标混合流体B。带有除雾剂的初始混合流体射进引射器中，与引射器中气体混合后喷射到指定区域。
S40将目标混合流体从引射器中射出，形成射流；所述射流携带除雾剂流向团雾， 降低团雾浓度。目标混合流体从引射器出口射出时，具有一定的速度，使得目标混合流体可 以从引射器射出一定的距离。目标混合流体从引射器出口射出的喷射距离与出口速度和出 口尺寸相关。出口速度小、出口尺寸大，或者出口速度大、出口尺寸小，都能满足喷射距离要 求。由于团雾通常占据一定的空间，所以目标混合流体必须射出一定的距离，才能有效降低 团雾浓度。优选的，射流从引射器出口射出的喷射距离大于200
Figure 672860DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 563325DEST_PATH_IMAGE015
表示引射器出口的 半径。通常，射流的喷射距离可达40m以上。当喷射距离达到40m以上时，视为远距离输送。当 然，本技术方案可以实现100m以上喷射距离的远距离输送。
引射器出口流体特性符合射流理论。一股高速流体射入周围流体时所形成的流动，称之为射流。射流周围的流体本身具有速度时称为伴随射流。当周围流体处于静止状态时，则称为自由射流。射流将一部分动量传递给带入的流体，因而射流的速度逐渐降低。最后射流的动量全部消失在空间流体中，射流也在静止流体中淹没，所以又称它为自由淹没射流。
由于本技术方案主要用于降低团雾浓度，而雾天的气流速度基本处于静止状态，引射器出口的射流符合自由射流。自由射流的结构示意图如图2所示，一般分为初始段和基本段两部分。
假设引射器出口流体以初速度
Figure 452783DEST_PATH_IMAGE016
均匀地从喷管出口流出，由于在流动中不断有 周围流体的掺入，射流的宽度会逐渐增大，而在射流中依然保持射流初速
Figure 128615DEST_PATH_IMAGE017
的区域（称为 射流核心区）会逐渐缩小。在离开出口一定距离以后，保持初速
Figure 960174DEST_PATH_IMAGE018
的射流核心区就消失了。 射流核心区完全消失的横截面为转折截面。在流体出口与转折截面之间的射流段称为初始 段，射流核心区位于初始段内。在转折截面以后的射流段称为基本段。在基本段中，轴向流 速逐渐减小，最终降到零。射流与静止流体的交界面（流速为零）称为外边界面，轴向流速还 保持初速
Figure 88667DEST_PATH_IMAGE019
的边界面（射流核心区的边界面）称为内边界面。在内、外边界面之间的区域称 为射流边界层，在转折截面以后整个射流都变成射流边界层。射流外边界线相交于O点，即 射流极点。它的位置在喷管内。外边界线与x轴之间的夹角α称为射流扩散角。
优选的，所述射流从引射器出口射出的喷射距离
Figure 781816DEST_PATH_IMAGE020
满足式（1）：
Figure 561423DEST_PATH_IMAGE021
式（1）
其中，
Figure 49036DEST_PATH_IMAGE020
表示射流从引射器出口射出的喷射距离，单位：m；
Figure 664825DEST_PATH_IMAGE022
表示射流从引射器出 口射出的初始速度，单位：m/s；
Figure 145354DEST_PATH_IMAGE023
表示引射器出口的半径，单位：m；
Figure 795778DEST_PATH_IMAGE024
表示射流扩散角，单 位：°；
Figure 188713DEST_PATH_IMAGE025
表示除雾最小需求速度，单位：m/s。例如，将
Figure 812504DEST_PATH_IMAGE026
定义为风力1级以上。当射流 速度超过
Figure 581877DEST_PATH_IMAGE027
，则除雾有效果。
Figure 352387DEST_PATH_IMAGE028
表示与引射器出口形状相关的第一系数，
Figure 165491DEST_PATH_IMAGE029
表示与引射器 出口形状相关的第二系数。合理设置上述参数，可以实现射流从引射器出口射出的喷射距 离大于100m。
根据式（1）可以推导出，当喷射距离比较远时，喷射距离与初速度基本符合线性关 系。 因为喷射距离足够远时，与出口尺寸相比，差了好几个数量级，公式中
Figure 21452DEST_PATH_IMAGE030
与出口尺寸的 乘积完全可以忽略，则喷射距离与初速度符合线性关系。
本实施例中，压缩空气进入引射器后作为动力源，带动周围空气的流动形成高压、高速气流，流量可以达到原气量的数十倍。本实施例中，压缩气体经进气口流入引射器的环形腔后，高速流过环形喷嘴。这股气流吸附在引射器的主体腔的轮廓表面，在主体腔中心形成低压区，因而大量初始混合流体被吸入。压缩气体与初始混合流体在引射器的主体腔中汇合，形成了高速、高容量的目标混合流体，从引射器流出。
本实施例提出的方法，主要应用在高速公路和机场等场所的团雾治理中，流动的气团携带除雾剂至目标位置。由于除雾剂是微米级的小液滴，普通射流方式的输送距离有限，无法适应大范围区域的团雾治理。本申请的技术方案，通过高压气流产生引射效应以后，带动雾化后的除雾剂喷射，喷射距离可达百米以上。本实施例可以短时间内有效降低团雾浓度，提升能见度，从而最大程度保障了驾驶人员的人身安全。
下面例举一仿真试验。
根据团雾出现的天气条件，设定风力等级为0级，0级风的风速标准是0-0.3 m/s，
Figure 594516DEST_PATH_IMAGE031
为0.3m/s。射流扩散角
Figure 953953DEST_PATH_IMAGE032
为15°。初始速度
Figure 203537DEST_PATH_IMAGE033
分别是15m/s、30m/s、60m/s、120m/s。引射 器出口直径0.1m。
采用的仿真软件名称是ANSYS FLUENT。图4是射流距离
Figure 15636DEST_PATH_IMAGE034
与从引射器出口射出的 初始速度
Figure 657969DEST_PATH_IMAGE035
的仿真结果。图中，白色线条为速度等值线。图4中，从上往下，初始速度
Figure 121181DEST_PATH_IMAGE036
分 别是分别是15m/s、30m/s、60m/s、120m/s。图4中，纵坐标表示从引射器出口射出的初始速 度，单位m/s；横坐标表示喷射距离的标尺刻度，单位cm，标尺比例是1cm=10m。即标尺刻度的 1cm对应的实际的10m距离。从图4可以看出，最远喷射距离超过100m。

Claims (9)

1.一种远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10将除雾剂和空气混合，形成初始混合流体；
S20将压缩气体通入引射器中，在引射器壁面和内腔中形成负压；
S30利用引射器中的负压，将S10形成的初始混合流体吸入引射器中，与引射器中气体混合，形成目标混合流体；
S40将目标混合流体从引射器中射出，形成射流；所述射流携带除雾剂流向团雾，降低团雾浓度。
2.根据权利要求1所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，所述S10具体包括：将除雾剂通过喷头射出，形成颗粒，与空气混合，从而形成初始混合流体。
3.根据权利要求2所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，所述S10中，所 述除雾剂颗粒的当量直径小于20
Figure 267039DEST_PATH_IMAGE001
。
4.根据权利要求1所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，所述S20中，调整压缩气体至预设压力值，然后通入引射器中。
5.根据权利要求4所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，所述预设压力值大于0.3MPa。
6.根据权利要求4所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，所述S20中：将压缩气体通入引射器的环形腔中，压缩气体从环形腔流出至引射器的主体腔中，并沿主体腔的壁面流动，形成环形流体；在环形流体的中部形成负压。
7.根据权利要求1所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，所述射流从引 射器出口射出的喷射距离
Figure 566433DEST_PATH_IMAGE002
满足式（1）：
Figure 730567DEST_PATH_IMAGE003
式（1）
其中，
Figure 64597DEST_PATH_IMAGE004
表示射流从引射器出口射出的喷射距离，单位：m；
Figure 406716DEST_PATH_IMAGE005
表示射流从引射器出口射出的初始速度，单位：m/s；
Figure 708253DEST_PATH_IMAGE006
表示引射器出口的半径，单位：m；
Figure 426811DEST_PATH_IMAGE007
表示射流扩散角，单位：°；
Figure 615347DEST_PATH_IMAGE008
表示除雾最小需求速度，单位：m/s；
Figure 393947DEST_PATH_IMAGE009
表示与引射器出口形状相关的第一系数，
Figure 917201DEST_PATH_IMAGE010
表示与引射器出口形状相关的第二系 数。
8.根据权利要求1所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，所述射流从引 射器出口射出的喷射距离大于200
Figure 173870DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 482491DEST_PATH_IMAGE012
表示引射器出口的半径。
9.根据权利要求1所述的远距离有效降低团雾浓度的方法，其特征在于，还包括：
利用空气压缩机提供压缩气体。
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