CN114165859B - 一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置，属于人工影响天气领域，包括离子荷电系统、雾滴拦截系统和凝水收集系统；离子荷电系统产生离子使雾滴荷电，通过调节高压电极侧的电压控制雾滴荷电量，提高雾滴间的碰撞效率，在地电极框附近形成大液滴，进行一次收集；雾滴拦截系统用于拦截地电极框附近未被完全收集的雾滴，通过产生与雾气来流方向相反的电晕离子风，协同雾气形成湍流，使未被一次收集的雾滴重新返回地电极附近，进行二次收集；凝水收集系统用于收集在地电极框上凝结的雾滴。本发明能够实现雾气双向、多次、灵活收集，同时利用产生的等离子体消杀病毒与细菌，达到净化空气一体多用的效果。

Description

一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置
技术领域
本发明属于人工影响天气领域，更具体地，涉及一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置。
背景技术
大雾是一种高危险天气。近地面的大雾能降低能见度，造成交通拥堵、航班延误、船舶滞留，甚至引发严重的交通事故，造成人员和财产的重大损失。雾滴附着在输电线路上可形成一层薄薄的水膜，电场分布的不均匀程度显著增强，极易发生电晕放电，诱导空气电离，造成更大的噪声和更多的电晕损失。此外，受到大雾天气的影响，空气质量下降，雾气中悬浮的有害气溶胶、细菌、病毒等污染物增多，严重者可以导致呼吸道疾病，甚至诱发肺癌。
目前常见的人工除雾手段有雾网拦截和播散吸湿性盐。雾网拦截是利用雾滴与网状收集器发生自由碰撞，在雾网处凝结形成大液滴后进行收集。这种方式架设简单成本较低，但极易受到风速、风向等诸多因素的制约，且只能进行一次收集，拦雾效率较低。后者是通过飞机高射炮等向空中播撒吸湿性盐，通过吸湿作用促进雾滴的凝结生长，雾滴生长至较大尺寸后便可在重力的作用下自然沉降，能见度得以提高。但这种方法受限于发射装置，使用起来不够灵活，且经济效益较差，对环境也可能造成一定程度的污染。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置，其目的在于实现雾气双向、多次、灵活收集，同时利用产生的等离子体消杀病毒与细菌，达到净化空气一体多用的效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置，包括离子荷电系统、雾滴拦截系统和凝水收集系统；
离子荷电系统用于产生离子使雾滴荷电，通过调节高压电极侧的电压控制雾滴的荷电量，使荷电雾滴在电场与流场的共同作用下凝结碰并，在地电极侧形成雾滴，进行一次收集；
雾滴拦截系统用于拦截地电极侧未被完全收集的雾滴，通过电晕放电产生从高压电极侧吹向地电极侧的离子风，流向与雾气来流方向相反，协同雾气形成湍流，使未被一次收集的雾滴重新返回地电极侧，进行二次收集；
凝水收集系统用于收集在地电极侧凝结的雾滴。
进一步地，离子荷电系统包括第一高压电极、高压直流电源；
第一高压电极连接雾气入口端，通过电缆与高压直流电源的输出端相连，通过引出的地线接地；第一高压电极与地电极之间的区域即为荷电区；施加高压后荷电区内的空气发生电离，来流雾滴与离子相互碰撞，产生电荷转移进而荷电。
进一步地，第一高压电极通过连接部件由绝缘子支撑连接在绝缘框架上,第一高压电极为线电极，由不锈钢丝制成，通过尼龙螺钉平行绕制在电极框上；
绝缘子通过螺栓卡在绝缘框架的滑槽内，用于移动电极框的位置。
进一步地，雾滴拦截系统包括地电极、第二高压电极、分压器、高压直流电源；
第二高压电极与第一高压电极完全一致，两者对称分布在地电极的两侧；第二高压电极与地电极分别连接分压器的输出端和接地端，通过连接部件由绝缘子支撑连接在绝缘框架上，第二高压电极与地电极之间的区域即为拦截区；拦截区内通过电晕放电产生与雾气来流方向相反的离子风，用于将雾滴拦截在地电极附近进行二次收集。
进一步地，地电极为网状电极，由不锈钢金属网制成，表面经过疏水处理，用于使凝结在网状电极上的雾滴脱落，防止堵塞网孔影响收集。
进一步地，凝水收集系统包括集水盘、收水管和水箱；
集水盘放置在地电极下方，通过收水管与水箱相连，凝结在地电极上的雾滴经集水盘和收水管流入水箱。
进一步地，集水盘中间凹陷，且表面经过疏水处理；
收水管表面涂有超疏水涂层。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
(1)本发明所提供的静电与流场协同作用的多电极除雾装置，其中荷电区内的雾滴荷电后，相互之间的吸引力增强，碰撞效率显著提升，更易在地电极处碰并凝结，实现雾水收集；拦截区内电晕放电离子风与雾气对冲形成湍流，提高了雾滴的碰撞频率，同时将未被一次收集的雾气拦截在地电极侧，实现二次收集；凝水收集系统的设计能够在除雾的同时实现集水。
(2)本发明所提供的多电极结构呈对称分布，可以根据雾气方向调节电压，灵活切换荷电区与拦截区，一定程度上无视雾气方向；同时滑槽的设计便于增减电极框数量，且装置对安装地点的要求非常低，实际应用中可视情况增加地电极层数，装置收集效率高、占地面积小、实用性强、经济效益可观。
(3)本发明所提供的装置利用电晕放电产生等离子体，雾气经过等离子体的活化处理，可以达到消杀灭菌净化空气的目的，一体多用；活化水雾具有更强的消杀效果、更低的功耗、更加安全无害，对人和环境均无影响。
附图说明
图1本发明实施例提供的静电与流场协同作用的多电极除雾系统示意图；
图2是本发明实施例提供的高压电极框结构示意图；
图3是本发明实施例提供的多电极除雾装置结构示意图；
图4是本发明实施例提供的地电极框结构示意图；
图5是本发明实施例提供的连接部件结构示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
1为荷电区，2为拦截区，3为第一高压电极，4为第二高压电极，5为地电极，6为高压直流电源，7为分压器，8为集水盘，9为收水管，10为水箱，11为地线，12为电缆，13为线电极，14为尼龙螺钉，15为网状电极，16为圆孔，17为微安电流表，18为绝缘子，19为绝缘框架，20为滑槽，21为连接部件，22为螺栓。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。
在本发明中，本发明及附图中的属于“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
为了实现雾气双向、多次、灵活的收集，同时利用电晕放电等离子体消杀灭菌，本发明实施例提供了一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置，如图1所示，包括离子荷电系统、雾滴拦截系统和凝水收集系统；
离子荷电系统用于产生离子使雾滴荷电，通过调节高压电极侧的电压控制雾滴的荷电量，使荷电雾滴在电场与流场的共同作用下凝结碰并，在地电极侧形成雾滴，进行一次收集；
雾滴拦截系统用于拦截地电极侧未被完全收集的雾滴，通过电晕放电产生从高压电极侧吹向地电极侧的离子风，流向与雾气来流方向相反，协同雾气形成湍流，使未被一次收集的雾滴重新返回地电极侧，进行二次收集；
凝水收集系统用于收集在地电极侧凝结的雾滴。
本实施例中，离子荷电系统包括第一高压电极3、高压直流电源6；
第一高压电极3连接雾气入口端，通过电缆12与高压直流电源6的输出端相连，通过引出的地线11接地；本实施例中，高压直流电源6在1～50kV内连续可调，供电稳定；第一高压电极与地电极之间的区域即为荷电区1；施加高压后荷电区1内的空气发生电离，来流雾滴与离子相互碰撞，产生电荷转移进而荷电；如图1所示，电路中串联一个微安电流表17，用于测量使用过程中地电极5上的电流。
本实施例中，第一高压电极3通过连接部件21由绝缘子18支撑连接在绝缘框架上，第一高压电极3为线电极13，具体由直径0.1～1mm的不锈钢丝通过尼龙螺钉14在电极框上平行往返绕制而成；电极框的框架结构可以是方形或其他任意形状，电极框可以选用聚甲基丙烯酸甲酯等绝缘性能较好的材料；本实施例中选用方形电极框，如图2所示，框架各边分别钻有若干圆孔16，以便连接部件21将电极框固定在绝缘子18上，待线电极13装配固定后，线距为1～5cm；应当说明的是，此处描述仅为本发明的一种优选实施方式，不应理解为对本发明的唯一限定，高压电极也可使用针电极或刀片电极等其他结构；
绝缘子18通过螺栓22卡在绝缘框架19的滑槽20内，用于移动电极框的位置；具体地，本实施例提供的多电极除雾装置示意图如图3所示，绝缘框架19由电木制成，多电极结构通过绝缘子18支撑连接在框架上。
本实施例中，雾滴拦截系统包括地电极5、第二高压电极4、分压器7、高压直流电源6和若干绝缘子18；
第二高压电极4与第一高压电极3完全一致，两者对称分布在地电极的两侧；第二高压电极4与地电极5分别连接分压器7的输出端和接地端，通过连接部件21由绝缘子18支撑连接在绝缘框架19上，第二高压电极4与地电极5之间的区域即为拦截区2；拦截区2内通过电晕放电产生与雾气来流方向相反的离子风，用于将雾滴拦截在地电极5附近，进行二次收集。
本实施例中，如图4所示，地电极5为网状电极15，由不锈钢金属网制成，电极框外围各边上分别钻有若干圆孔16，以便通过连接部件21将电极框固定在绝缘子18上；电极框表面经过疏水处理，用于使凝结在网状电极15上的雾滴脱落，防止堵塞网孔影响收集。
图5是本实施例中提供的连接部件21结构示意图，(a)为正视图，(b)为侧视图，材料为不锈钢，凹槽部位通过相应尺寸的螺栓穿过并固定在电极框上。
本实施例中，凝水收集系统包括集水盘8、收水管9和水箱10；
集水盘8放置在地电极5下方，通过收水管9与水箱10相连，凝结在地电极5上的雾滴经集水盘8和收水管9流入水箱10。
本实施例中，集水盘8呈中间凹陷，且表面经过疏水处理；
收水管9表面涂有超疏水涂层。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置，其特征在于，包括离子荷电系统、雾滴拦截系统和凝水收集系统；
所述离子荷电系统用于产生离子使雾滴荷电，通过调节高压电极侧的电压控制雾滴的荷电量，使荷电雾滴在电场与流场的共同作用下凝结碰并，在地电极侧形成雾滴，进行一次收集；所述离子荷电系统包括第一高压电极(3)、高压直流电源(6)；所述第一高压电极(3)连接雾气入口端，通过电缆(12)与所述高压直流电源(6)的输出端相连，通过引出的地线(11)接地；所述第一高压电极(3)与地电极(5)之间的区域即为荷电区(1)；施加高压后所述荷电区(1)内的空气发生电离，来流雾滴与离子相互碰撞，产生电荷转移进而荷电；
所述雾滴拦截系统用于拦截地电极侧未被完全收集的雾滴，通过电晕放电产生从高压电极侧吹向地电极侧的离子风，流向与雾气来流方向相反，协同雾气形成湍流，使未被一次收集的雾滴重新返回地电极侧，进行二次收集；所述雾滴拦截系统包括地电极(5)、第二高压电极(4)、分压器(7)、高压直流电源(6)；所述第二高压电极(4)与第一高压电极(3)完全一致，两者对称分布在地电极(5)的两侧；所述第二高压电极(4)与地电极(5)分别连接分压器(7)的输出端和接地端，通过连接部件(21)由绝缘子(18)支撑连接在绝缘框架(19)上，第二高压电极(4)与地电极(5)之间的区域即为拦截区(2)；所述拦截区(2)内通过电晕放电产生与雾气来流方向相反的离子风，用于将雾滴拦截在地电极(5)附近进行二次收集；
所述凝水收集系统用于收集在地电极侧凝结的雾滴。
2.根据权利要求1所述的静电与流场协同作用的多电极除雾装置，其特征在于，所述第一高压电极(3)通过连接部件(21)由绝缘子(18)支撑连接在绝缘框架(19)上，所述第一高压电极(3)为线电极，由不锈钢丝制成，通过尼龙螺钉(14)平行绕制在电极框上；
所述绝缘子(18)通过螺栓(22)卡在所述绝缘框架(19)的滑槽(20)内，用于移动电极框的位置。
3.根据权利要求1所述的静电与流场协同作用的多电极除雾装置，其特征在于，所述地电极(5)为网状电极(15)，由不锈钢金属网制成，表面经过疏水处理，用于使凝结在网状电极(15)上的雾滴脱落，防止堵塞网孔影响收集。
4.根据权利要求1至3任一项所述的静电与流场协同作用的多电极除雾装置，其特征在于，所述凝水收集系统包括集水盘(8)、收水管(9)和水箱(10)；
所述集水盘(8)放置在地电极(5)下方，通过收水管(9)与水箱(10)相连，凝结在地电极(5)上的雾滴经集水盘(8)和收水管(9)流入水箱(10)。
5.根据权利要求4所述的静电与流场协同作用的多电极除雾装置，其特征在于，所述集水盘(8)中间凹陷，且表面经过疏水处理；
所述收水管(9)表面涂有超疏水涂层。
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