CN117500572A - 用于冷凝蒸气产物的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于冷凝蒸气产物的系统。该系统包括第一管道，该第一管道被配置成接收具有第一湿度水平的蒸气产物，该第一管道响应于向第一管道施加第一电压而具有第一电荷，以便电离蒸气产物。第二管道被配置成允许电离的蒸气产物通过其中，并且配置有响应于第二电压的施加的第二电荷，从而允许收集存在于电离的蒸气产物中的液体颗粒的至少一部分并形成第一改变的蒸气产物。腔室被构造成接收第一改变的蒸气产物，并且包括被构造成降低第一改变的蒸气产物的温度的至少一个冷却板，以及被构造成收集液体颗粒的至少一部分的至少一个第一网板。还提供了用于冷凝蒸气的方法。

Description

用于冷凝蒸气产物的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月30日提交的美国临时申请号63/132,037和于2021年6月11日提交的美国临时申请号63/209,630的优先权，所有这些申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

当前主题总体上涉及用于冷凝蒸气产物的系统和方法，例如水蒸气冷凝系统。

背景技术

净化水可以是世界上许多地区的水资源短缺问题的可持续解决方案。脱盐是净化液体(尤其是水)的一种形式，并且是指从盐水中除去一定量的盐和其他矿物质的过程。通过脱盐，盐水可以转化为适于人类消费、灌溉或其他用途的淡水。由于相对高的能量消耗，使海水脱盐的成本通常高于替代物(例如，来自河流或地下水、水再循环、水节约等的淡水)，但是替代物并不总是可用的。反渗透是另一种净化水的方法。然而，反渗透使用昂贵的膜和高压，这需要大量的能量。

发明内容

本公开的实施例提供了一种用于冷凝蒸气产物的系统。该系统包括第一管道，该第一管道被配置成接收具有第一湿度水平的蒸气产物，该第一管道响应于向第一管道施加第一电压而具有第一电荷，以便电离蒸气产物。第二管道与第一管道流体连通并布置在第一管道的下游，并且被配置为允许电离的蒸气产物通过其中。第二管道配置有响应于施加不同于第一电压的第二电压的第二电荷，从而允许收集电离的蒸气产物中存在的液体颗粒的至少一部分，并形成具有大于第一湿度水平的第一改变的湿度水平的第一改变的蒸气产物。腔室被构造成接收第一改变的蒸气产物，并且包括至少一个冷却板和至少一个第一网板。至少一个冷却板被构造成降低第一改变的蒸气产物的温度，以形成具有小于第一改变的湿度水平的第二改变的湿度水平的第二改变的蒸气产物。至少一个第一网板布置在至少一个冷却板的下游，并且被构造成收集存在于第二改变的蒸气产物或第三改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分，以形成具有第四改变的湿度水平的第四改变的蒸气产物，第四改变的湿度水平至少小于第二改变的湿度水平。所述至少一个第一网板响应于施加不同于所述第二电压的第三电压而具有第三电荷。

在一些实施方式中，该系统还可以包括分离器。分离器可以被构造成将来自至少第一改变的蒸气产物的液体颗粒引导到贮存器中。在其他实施例中，分离器可以包括锥形板，该锥形板布置在腔室内，使得在锥形板和腔室的侧壁之间形成间隙，其中间隙被配置成接收液体颗粒并将液体颗粒引导到贮存器中。

腔室可以具有各种配置。在一些实施方式中，腔室还可以包括点电极，该点电极响应于施加不同于第三电压的第四电压而具有第四电荷。在其他实施方式中，点电极可以被配置成电离穿过或靠近点电极的第二改变的蒸气产物，以改变第二改变的蒸气产物的电荷。

第二管道可以具有各种构造。在一些实施方式中，第二管道可以包括螺旋电极，该螺旋电极至少部分地延伸穿过第二管道的通道，该螺旋电极用第二电压充电。在其他实施例中，螺旋电极可以包括沿着螺旋电极的长度布置的多个点电极。

在一些实施方式中，至少一个冷却板可以包括热电冷却器。

在一些实施方式中，腔室还可以包括位于点电极和至少一个第一网板之间的至少一个第二网板，该至少一个第二网板被配置成收集存在于第二改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分，以形成具有第三改变的湿度水平的第三改变的蒸气产物，该第三改变的湿度水平至少小于第二改变的湿度水平。

在一些实施方式中，所述至少一个第一网板可以进一步地被配置为允许所述液体颗粒的收集至少通过重力选择性地与所述至少一个第一网板分离。

在一些实施方式中，腔室还可包括贮存器，该贮存器构造成接收从至少第一改变的蒸气产物和第二改变的蒸气产物中选择性分离的液体颗粒。

在一些实施方式中，该系统还可以包括鼓风机，该鼓风机被配置成将蒸气产物通过第一管道和第二管道推进到腔室。在其他实施方式中，该系统还可以包括渐缩管，该渐缩管位于第一管道和第二管道之间，并且被配置为当电离的蒸气产物通过渐缩管并朝向第二管道时增加电离的蒸气产物的流速。

在另一个实施方式中，提供了一种冷凝蒸气产物的方法。该方法包括使蒸气产物通过以第一电压充电的第一管道以电离蒸气产物。电离的蒸气产物通过位于第一管道下游并与第一管道流体连通的第二管道，以形成第一改变的蒸气产物，第二管道以不同于第一电压的第二电压充电。所述第一改变的蒸气产物进入腔室，所述腔室具有至少一个冷却板和位于所述至少一个冷却板下游的至少一个第一网板，所述至少一个第一网板以第三电压带电，所述第三电压至少不同于所述第二电压。至少一个冷却板冷却第一改变的蒸气产物以形成第二改变的蒸气产物。至少一个第一网板去除存在于第二改变的蒸气产物或第三改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分，以形成第四改变的蒸气产物。

在一些实施方式中，蒸气产物可以具有第一湿度水平，第一改变的蒸气产物具有大于第一湿度水平的第一改变的湿度水平，第二改变的蒸气产物可以具有小于第一湿度水平的第二改变的湿度水平，并且第四改变的蒸气产物可以具有小于第二改变的湿度水平的第三湿度水平。

在一些实施方式中，腔室可以包括定位在腔室的入口与至少一个冷却板之间的分离器。在其它实施方式中，该方法还可以包括在除去步骤之前，通过分离器分离存在于第一改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分。

在一些实施方式中，点电极以不同于至少第三电压的第四电压充电。在其他实施方式中，该方法还可以包括通过点电极电离穿过或靠近点电极的第二改变的蒸气产物，以改变第二改变的蒸气产物的电荷。

在一些实施方式中，腔室可以包括至少一个第二网板。在其他实施方式中，该方法还可以包括通过至少一个第二网板去除存在于第二改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分，以形成具有第三改变的湿度水平的第三改变的蒸气产物，该第三改变的湿度水平至少小于第二改变的湿度水平。

在一些实施方式中，渐缩管可以定位在第一管道和第二管道之间。在其他实施方式中，该方法还可以包括当电离的蒸气产物穿过其中并朝向第二管道时，通过渐缩器增加电离的蒸气产物的流速。

在一些实施方式中，第二管道可以包括设置在第二管道内的螺旋电极，螺旋电极用第二电压充电。在一些实施方式中，使电离蒸气通过第二管道可以包括使电离的蒸气产物穿过螺旋电极，以允许存在于电离的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分收集在螺旋电极上，其中液体颗粒的收集选择性地与螺旋电极分离，使得液体颗粒的收集和剩余的电离的蒸气产物的组合形成第一改变的蒸气产物。

在一些实施方式中，该方法还可以包括收集至少从至少第一改变的蒸气产物和第二改变的蒸气产物中选择性分离的液体颗粒，并将收集的液体颗粒转移到贮存器。

在附图和下面的描述中阐述了本文描述的主题的一个或多个变型的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，本文描述的主题的其他特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施例的用于冷凝蒸气的系统的示意图；

图2是根据本公开的示例性实施例的用于在冷却塔中冷凝气溶胶的系统的示意图；

图3示出了根据本公开的示例性实施例的源网和冷凝网；

图4是根据本公开的示例性实施例的在用于冷凝气溶胶的系统中使用的冷凝器的示意图；

图5A是根据本公开的示例性实施例的用于冷凝气溶胶的方法的流程图；

图5B是根据本公开的另一示例性实施例的用于冷凝气溶胶的方法的流程图；

图6是根据本公开的示例性实施例的用于湿度控制的系统的示意图；

图7是根据本公开的另一示例性实施例的用于湿度控制的系统的示意图；

图8A示出了根据本公开的示例性实施例的源电极和沉电极的布置；

图8B示出了根据本公开的另一示例性实施例的源电极和沉电极的布置；

图9A是根据本公开的示例性实施例的用于在冷却塔中冷凝气溶胶的系统的示意图；

图9B是根据本公开的示例性实施例的具有收缩-扩张部的管道和设置在收缩-扩张部内的风力涡轮机的示意图；

图9C是根据本公开的示例性实施例的具有收缩部的管道和设置在收缩部内的风力涡轮机的示意图；

图9D是根据本公开的示例性实施例的具有扩张-收缩部的管道和设置在扩张-收缩部内的风力涡轮机的示意图；

图10是根据本公开的示例性实施例的冷却塔监测系统(CTMS)的示意图；

图11列出了根据本公开的示例性实施例的CTMS的元件；

图12示出了根据本公开的示例性实施例的CTMS的传感器和控制元件；

图13是示出根据本公开的示例性实施例的用于减少热污染、化学污染和生物污染的系统的图；

图14A是根据当前主题的一些方面的冷凝系统的另一示例性实施例的侧视图；

图14B是图14A的冷凝系统的管道的示意图；

图14C是图14A的冷凝系统的冷凝室的示意图；

图14D是图14A的冷凝系统的热电冷却(TEC)单元的示意图；

图15是图14A的冷凝系统的冷凝腔室的局部透视图；

图16是图14A的冷凝系统的冷凝腔室的局部透视图；

图17是根据当前主题的一些方面的冷凝系统的示例性实施例的侧视图；

图18A是图17的冷凝系统的俯视图；

图18B是图17的冷凝系统的透视图；

图19是示出图17的冷凝系统内的速度场的箭头体积曲线图；

图20是示出图17的冷凝系统内的速度幅度的等值线图；

图21是示出图17的冷凝系统内的压强的等值线图；

图22是示出图17的冷凝系统内的速度场的流线图；

图23是示出图17的冷凝系统内的速度大小的切片图；

图24是示出图17的冷凝系统内的以粘度单位表示的壁分辨率的表面图；

图25是示出图17的冷凝系统内的颗粒轨迹的曲线图；

图26是根据本公开的示例性实施例的用于减少蒸发废物和污染的系统的透视图；

图27是图26的系统的分解图；

图28是图26的系统的冷却塔的示例性实施例的透视图；

图29是图28的冷却塔的示意图；

图30是示出了上管道内的冷凝过程的图26的系统的示意图；

图31是示出了冷凝腔室内的冷凝过程的图26的系统的示意图；

图32是示出了图31的冷凝腔室内的冷凝过程的图26的系统的示意图；以及

图33是示出了图28的冷却塔内的冷凝过程的图26的系统的示意图。

具体实施方式

当前主题可以提供一种安全且节能的技术，以通过在源电极和沉电极之间施加电场以沿着电场驱动一个或多个气溶胶来从一个或多个气溶胶(例如，悬浮在静止或移动的空气或一些其他气体载体的气团中的气相和/或冷凝相的材料(例如，水))冷凝和收集水(例如，以液相)。通过产生电场并驱动一种或多种气溶胶，而不用高压电源电离一种或多种气溶胶，与一些常规方法相比，该系统可以被实施为更安全、具有更高的效率并且产生具有更少杂质的水。示例性应用包括涡轮冷却塔和燃烧烟囱。可以使用当前主题来改装和集成现有基础设施。

从空气(例如，环境空气)清除水滴(例如，水的液体颗粒)的技术可以包括丝网形式的收集器，并且冷凝依赖于水滴惯性碰撞到收集器网上以捕获水。单独使用丝网可能受到空气动力学阻力的限制，因为可能需要水滴与丝网碰撞。

与先前冷凝和收集水的方法相关联的问题可以通过利用电力来解决。载气(例如，空气)中的水(例如，气相和/或液相的水)可以带电并被通过施加的电场朝向收集器引导。当水带电时，它可以被吸引到带相反电荷的收集器。因此，带电的水可以以增加的可能性与收集器网的表面碰撞。在冲击时，水滴可以粘附到网并与其他进入的水滴凝结。因此，当凝结的水滴在收集器网上变得足够大和重时，水滴可能由于重力而沉淀(例如，与收集器网分离)，并且沉淀的水滴可以被收集在贮存器中。

可以存在许多不同的手段来从一种或多种气溶胶中清除水(例如，在液相中)。在利用电力来收集水的一些常规方法中，可以使用电晕放电将空间电荷引入水中，以向进入的水滴赋予净电荷。电晕放电可以通过使用连接到高压发生器的尖锐金属针来产生。通常，产生稳定电晕放电的电压范围为-10kV至-24kV。

然而，使用电晕放电将电荷赋予水可能存在问题。例如，电晕放电使周围空气电离，并且可以产生诸如臭氧(O₃)和一氧化氮(NO)的气体。一氧化氮可以通过光化学反应进一步氧化以形成二氧化氮(NO₂)和随后的硝酸(HNO₃)。这些气体和液体是有毒的、腐蚀性的和对环境有害的。如果水蒸气冷凝系统包括电晕放电系统，则在收集器处收集的物质是腐蚀性的和毒性的酸。因此，如果需要将收集的液体用于有用的目的，则需要进一步处理收集的液体。此外，当电晕放电系统用于水蒸气冷凝系统时，由于与其相关联的高电压，电晕放电系统可能是危险的，可能浪费大量能量，和/或可能由于高电压放电而干扰相邻的电子仪器。此外，当系统被具有高表面积的碎屑(例如，灰尘颗粒)和/或松散物品包围时，电晕放电系统会引起爆炸的问题。

在一些实施方式中，可以在预定空间内施加电场以引导和收集来自一个或多个气溶胶的水(例如，水的液体颗粒)。在使用电场从一种或多种气溶胶中清除水(例如，水的液体颗粒)的系统中，该系统可能不需要高压发生器，因此，周围空气可能不会被离子化。由于空气的介电击穿电压相对较高，在约3kV/mm处，因此可以在预定空间内施加相当大的电场以将一种或多种气溶胶驱动到特定位置(例如，沉电极)，在该特定位置处，可以凝结和收集存在于一种或多种气溶胶内的水。因此，不会产生有毒和腐蚀性气体和液体。该系统可以实施为比电晕放电系统更安全，具有更好的能量利用效率，并且此外，产生具有更少杂质的水，以允许直接使用收集的水(例如，无需进一步处理或纯化)。由于该系统依赖于水分子的极性性质，因此该系统可以区分极性气溶胶(例如，水)与非极性气溶胶(例如，灰尘)，从而产生具有较少杂质的冷凝水。

在一些实施方式中，当前主题的另一益处可以包括污染减少。可排放含有化学和/或生物污染物的雾化蒸气的工业冷却设备。例如，冷却塔可能由于冷却塔循环水中溶解的固体而排放颗粒物质、挥发性有机化合物和其他有毒空气污染物。这些污染物可以夹带在从冷却塔排出的空气和/或水(例如，气相或液相中的水)中。在一些实施例中，从冷却塔排出的空气和/或水还可以包括热污染物。例如，与冷却塔所处环境的温度相比，从冷却塔排出的空气和/或水可以以更高的温度排出。升高的温度排放可以通过改变环境的热力学条件而对局部环境产生负面影响。例如，高温排放物可以充当也可以存在于环境中或先前存在于环境中的化学和生物污染物的催化剂，并且可以导致化学和生物污染物的浓度、反应动力学、分散可能性等增加。

本文描述的系统的一些实施方式可以通过从冷却塔排出的一种或多种气溶胶中清除水并将清除的水保持在联接到气溶胶排放源的闭环系统内来减轻热、化学和/或生物污染。可以使用本文所述的系统从排放的气溶胶中去除化学和生物污染物，使得这些类型的污染物保留在冷却塔循环系统内而不排放到周围环境中。另外，本文描述的系统的一些实施方式可以通过将高温气溶胶排放物引导到冷却塔循环中来减少热污染，从而利用在冷却塔系统内循环的水或冷却介质的热质量来降低排放的气溶胶的升高的温度。

随着世界人口持续增长，并且气候变化减少了水的可用性，水短缺已经成为我们这个时代最关键的问题之一。在世界各地，使用水来提取制造过程中产生的热量的工业冷却塔需要大量的水。据估计，仅在美国就有两百万个冷却塔。中型塔每年会损失高达1亿加仑的水。传统的冷却塔使用水来提取废热并将其排放到大气中。在这些塔中，湿空气将温暖的水蒸气带出塔，这被称为羽流。许多冷却塔还利用集水槽或水池来收集水和杂质，这些水和杂质随着时间的推移会导致腐蚀和细菌生长。这些问题通常通过添加水和昂贵的化学品来控制。

有益的是具有一种系统，其可以回收冷却塔操作期间高达约90％的水损失，这可以改善操作条件，优化工艺指标，减少设备的腐蚀，延长设备寿命，增加有价值材料的加工和回收量，保护环境，并减少空气污染。

图1是根据本公开的示例性实施例的用于冷凝蒸气的系统100的示意图。参照图1，用于冷凝蒸气的系统100可以包括源电极110、冷凝器120和管道140。在一些实施方式中，管道140可以包括多个管道(例如，2个、3个、4个、5个或更多个管道)。

源电极110可以电连接到电源130，电源130可以向源电极110施加电压。源电极110可以在管道140内施加电场以驱动包含在进入的空气流中的环境气溶胶。源电极110可以包括源网。源网的示例在图3中示出。参考图3，源网可以包括多个层111、112和113。

多个层111、112、113中的每一个可以具有多个开口。根据应用、流速要求、施加的电压等，形成在多个层111、112和113中的每一个中的每个开口114可以具有1mm至15mm之间的特征尺寸。在一些实施方式中，每个开口114的特征尺寸在多个开口中可以是相同的，或者可以是不同的。此外，多个层111、112、113的开口114也可以彼此对齐或交错排列。源电极110的源网可以由导电材料制成。可以用于源网的材料的示例包括不锈钢、镍、导电聚合物和导电硅树脂。此外，源网可以由疏水性材料制成和/或涂覆有疏水性材料以防止吸收水蒸气。根据应用和使用环境，源电极110也可以用液体或气体实现。

源网可以包括线网。线网可以包括多个交错或交织的线。源网的每一层可以包括以基本上规则的间隔以预定图案延伸的多个交错或交织的线。在源网的该示例性实施方式中，开口114的特征尺寸可以由图案的规则间隔限定。可替代地或另外地，源网可以形成为包括随机编织的线。在该示例性实施方式中，开口114的特征尺寸可以由颗粒的最大直径限定，该颗粒可以在超过特定的阈值传送效率下通过而不被过滤掉。例如，如果超过一定百分比的1mm颗粒可以通过源网传送，则开口114的特征尺寸可以说是1mm。阈值传送效率可以被设置为90％，但是本公开不限于此。根据应用、流速要求、施加的电压等，形成源网的线可以具有0.5mm至5mm之间的直径。尽管已经描述了包括水平线和垂直线的线网的示例，但是本公开不限于此。源网可以仅由水平线或垂直线组成。

水蒸气可以被吸引到冷凝器120并收集在冷凝器120处。如图4所示，冷凝器120可以包括入口121、出口122和贮存器123。在操作中，入口121可以接收具有第一相对湿度值的进入空气流。出口122可以排放具有第二相对湿度值的输出空气流。为了实现水蒸气的净冷凝，第二相对湿度可以低于第一相对湿度。冷凝器120处的冷凝水可以收集在贮存器123中。如本文所用，相对湿度值是指在给定温度下水蒸气的分压与水的饱和蒸气压的比率。

冷凝器120可以包括沉电极125。沉电极125可以电接地和/或可以连接到电源130，电源130赋予与赋予源电极110的电荷相反的电荷。尽管图1示出了其中公共的电源130向源电极110和沉电极125两者供应电荷的示例性实施例，但是本公开不限于此。源电极110和沉电极125可以连接到单独的电源。

沉电极125可以包括冷凝网。如图3所示，冷凝网可以包括多个层126、127和128，以提供足够的表面积以允许水蒸气粘附到冷凝网的表面并在冷凝网的表面上冷凝。在操作中，冷凝的水蒸气可以与冷凝网的表面上的其他冷凝的水蒸气凝结以形成水滴，并且水滴可以彼此进一步凝结，直到它们生长成大的且重的。当它们变得足够大和重时，水滴可以通过重力沉淀。贮存器123可以设置在沉电极125下方以收集沉淀的水滴。

在冷凝网中，如图3所示，多个层126、127和128中的每一个可以具有多个开口。根据应用、流速要求、中和效率等，每个开口129可以具有1mm至15mm之间的特征尺寸。每个开口129的特征尺寸在多个开口中可以是相同的，或者可以是不同的。多个层126、127和128的开口129可以彼此对齐或者可以交错以增加气溶胶与冷凝网的表面碰撞的机会。沉电极125的冷凝网可以由导电材料制成。在冷凝网中使用的材料的示例可以包括不锈钢、镍、导电聚合物和导电硅树脂。此外，冷凝网可以由亲水材料制成和/或涂覆有亲水材料，以促进水蒸气更容易地在网表面上冷凝。根据应用和使用环境，沉电极125也可以用液体或气体实现。

类似于源网，冷凝网可以包括线网络。线网可以包括多个交错或交织的线。冷凝网的每一层可以包括以基本上规则的间隔以预定图案延伸的多个交错或交织的线。在冷凝网的该示例性实施方式中，开口129的特征尺寸可以由图案的规则间隔限定。或者，冷凝网可以形成为随机编织的线。在该示例性实施方式中，开口129的特征尺寸可以由颗粒的最大直径限定，该颗粒可以在超过特定的阈值传送效率下通过而不被过滤掉。例如，如果超过一定百分比的1mm颗粒可以通过冷凝网传送，则开口129的特征尺寸可以说是1mm。阈值传送效率可以是90％，但是本公开不限于此。根据应用、流速要求、施加的电压等，形成冷凝网的线可以具有0.5mm至5mm之间的直径。尽管已经描述了包括水平线和垂直线的线网的示例，但是本公开不限于此。冷凝网可以仅由水平丝或垂直丝组成。在一些实施方式中，源网和/或冷凝网可以是螺旋形的。

通常可能期望源网和冷凝网具有最小的特征尺寸以提供更精细分布的电场。然而，网上的压降可能需要在特定值内，以确保足够的空气流通过系统。因此，压降要求可以规定网的特征尺寸的下限。

如上所述，电源130可以电连接到源电极110、沉电极125或两者。在一些实施例中，电源130可以实现为额定电压在20V和10kV之间的直流(DC)电源。例如，施加的电压可以是7kV。可以基于系统的大小、系统的处理能力等来确定电功率或电压。在一些实施例中，电源130可以被实现为具有在20V和9kV、20V和8kV、20V和7kV、20V和6kV、20V和5kV、20V和4kV、20V和3kV、20V和2kV、20V和1kV、1kV和9kV、2kV和8kV、3kV和7kV、或4kV和6kV之间的额定电压的直流(DC)电源。

如图1所示，管道140可以将水蒸气从源电极110侧朝向沉电极125侧引导和导向。在一些实施例中，如果带电蒸气被吸引到管道140的表面，则可能是不期望的。为了解决这个问题，管道140的表面可以制成导电的。如果管道140的表面是导电的，则一些带电的颗粒最初可以被管道140的表面吸收，并且可以用与水蒸气相同的电荷对管道140的整个表面充电。一旦管道140的表面充有与水蒸气相同的电荷，随后到达的其他带电蒸气就可以从管道140的表面排斥，从而允许带电蒸气以高传送效率传送通过管道140，而不会损失到管道140的表面。

因此，管道140可以包括导电材料。在一些实施方式中，管道140可以包括诸如塑料的电绝缘材料(例如，由诸如塑料的电绝缘材料制成)，并且管道140的内表面可以覆盖或涂覆有导电材料。根据应用，管道140可以包括长流动路径，以将源电极110和冷凝器120设置在分开的位置处。在这种情况下，管道140可以包括柔性塑料或聚合物材料，并且其内表面可以涂覆有导电材料。

另一方面，在一些应用中，可能希望带电的水蒸气粘附到管道140的表面以提高总的蒸气去除效率。在这种情况下，管道140可以包括电绝缘材料。在一些实施方式中，管道140可以包括导电材料(例如，由导电材料制成)，并且其内表面可以覆盖或涂覆有电绝缘材料，例如塑料或陶瓷材料。在一些实施方式中，管道140可以从近端朝向远端以预定角度倾斜安装，以允许已经冷凝在管道140的表面上的水滴流动并在近端或远端处收集。

当管道140包括导电材料时，源电极110和沉电极125附近的特定部分可以包括电绝缘材料，以防止电极和管道140之间的放电。此外，管道140还可以包括一个或多个流动矫直器。

可以迫使(例如，驱动)空气流从源电极110侧朝向沉电极125侧通过管道140。为了吹送和引导空气流通过管道140，系统100可以包括吹风机150。吹风机150可以实施为电风扇、喷射泵等。系统100还可以包括气溶胶监测设备(未示出)，例如，基于静电计的颗粒计数器、冷凝颗粒计数器(CPC)、扫描迁移率粒度仪(SMPS)等。系统100还可以监测在源电极110和沉电极125之间流动的电流。

图5A和5B示出了根据本公开的示例性实施例的用于冷凝气溶胶的方法的过程流程图。参考图5A，该方法可以包括以下步骤：施加电场S110，冷凝气溶胶S120，以及收集冷凝的液滴S130。施加电场的步骤S110可以由源电极110执行，源电极110可以电连接到电源130，电源130可以向源电极110供应电压。冷凝气溶胶的步骤S120可以由沉电极125执行，沉电极125可以电接地或连接到电源130，电源130赋予与赋予源电极的电荷相反的电荷。源电极110和沉电极125可以连接到公共的电源130，或者可以连接到单独的电源。收集冷凝的液滴的步骤S130可以由冷凝器120和贮存器123执行。

参照图5B，除了施加电场S210、冷凝气溶胶S220和收集冷凝液滴S230的步骤之外，该方法还可以包括由吹风机150进行吹送S205的步骤。在一些实施方式中，施加电场的步骤S110和S210可以用产生20V和10kV之间的额定电压的直流(DC)电源执行。

图2是根据本公开的示例性实施例的用于在冷却塔中冷凝水的系统的示意图。可以应用系统300的冷却塔可以包括蒸汽轮机排气的冷却塔。参考图2，系统300可以包括设置在管道340内的源电极310和冷凝器320。

源电极310可以电连接到电源330，电源330可以向源电极310供应电压。这样，源电极310可以在管道340内产生电场。源电极310可以包括源网。

水蒸气可以被吸引到冷凝器320并收集在冷凝器320处。冷凝器320可以被实现为基本上类似于图4中所示的示例性实施方式。例如，冷凝器320可以包括沉电极325。沉电极325可以电接地，和/或可以连接到电源330，电源330赋予与赋予源电极310的电荷相反的电荷。源电极310和沉电极325可以连接到公共的电源330，或者可以连接到单独的电源。沉电极325还可以包括冷凝网。

冷凝网可以允许水蒸气粘附到其表面并在冷凝网的表面上冷凝。在操作中，冷凝的水蒸气可以与冷凝网的表面上的其他冷凝的水蒸气凝结以形成水滴。水滴可以彼此进一步凝结，直到它们变得大而重。当它们变得足够大和重时，水滴可能由于重力而沉淀。贮存器可以设置在沉电极325下方以收集沉淀的水滴。

如图2所示，管道340可以将水蒸气从源电极310侧朝向沉电极325侧引导和导向。通常，蒸汽轮机冷却塔已经包括强制或自然通风的排气流。因此，系统300可以回收并利用排气流的剩余焓，例如以产生电力。从蒸汽涡轮机排气提取电力的示例包括在冷凝器320下游的风力涡轮机350。从排气流中回收的电力可以直接供应到电源330以用于系统300的操作，或者可替代地，可以存储在电池(未示出)中以供稍后使用。通过回收冷却塔废气中的废物焓并在现场使用电力来原位发电可以提高系统300的整体效率。在本公开的示例性实施例中，风力涡轮机350可以设置在冷凝器320的下游，但是本公开不限于这种构造。风力涡轮机350也可以设置在冷凝器320的上游。

图9A示出了风力涡轮机设置在冷凝器上游的示例性实施方式。参照图9A和图9B，来自冷却塔910的排气流可以由管道920朝向冷凝器930引导。管道920可以包括收缩-扩张部925。风力涡轮机940可以在收缩-扩张部925处设置在管道920内。排气流的剩余焓可以操作风力涡轮机940以产生电力，并且所产生的电力可以用于操作冷凝器930。收缩-扩张部可以加速排气流，以便于风力涡轮机940更有效地回收排气流中的动能。此外，从排气流中提取能量可以降低排气流的温度，从而允许排气流中的水蒸气在冷凝器930中更容易地冷凝。

在一些实施方式中，如图9C所示，管道920可以包括没有扩张部的收缩部925'。例如，冷却塔的直径可以是大约30英尺，并且管道可以在风力涡轮机和冷凝器之前将直径逐渐减小到大约5英尺。这种配置可以加速排气流，以允许风力涡轮机940产生更大的功率输出和/或允许冷凝器系统的整体尺寸更小。由于来自风力涡轮机的最大理论功率输出通常与叶片盘的面积和风速的立方成比例，因此收缩部925'或收缩-扩张部925可以通过增加风速来增加风力涡轮机940的功率输出。

在一些实施方式中，管道920可以包括如图9D所示的扩张-收缩部925”。在该构造中，排气流可以在扩张-收缩部925”处减速，并且具有更大直径的风力涡轮机940可以安装在管道内。具有较大直径的风力涡轮机940可以以较慢的速度旋转，这可以减少噪声、摩擦损失、系统磨损等。在一些实施方式中，多个风力涡轮机可以设置在管道内。

在一些实施方式中，旋风特征可以包括在管道内，这可以使蒸气流形成涡流(例如，螺旋涡流)，这可以使压力增加，从而改善冷凝。旋风特征可以位于冷凝器之前的管道内的任何位置处。在一些实施方式中，管道本身可以形成旋风形状以引起涡流。在一些实施方式中，可以包括单独的旋风分离器(例如，旋风反应器)。在一些实施方式中，可以包括风扇以进一步引起螺旋气流。

该系统还可以应用于燃烧废气。燃烧废气可以包括基于燃烧的发电站，例如燃煤发电站和天然气发电站，以及内燃机，例如柴油发动机和汽油发动机。在典型的燃烧废气中，非挥发性颗粒(例如固相烟灰颗粒)和可冷凝气体(例如水蒸气)作为燃烧产物存在。为了高效地去除非挥发性和挥发性气溶胶，该系统可以设置在静电除尘器(ESP)的上游，以在排气流进入ESP之前清除水。在ESP之前从燃烧废气中除去水和其他可冷凝物质可以保护ESP免受水或其他酸性液体的腐蚀。在燃烧废气实施方式中，系统还可以设置在过滤器的上游，过滤器例如是高效空气(HEPA)过滤器或旋风型颗粒去除器。此外，该系统可以用设置在系统上游的热交换器来实施，以再循环来自燃烧排气的废热。

本公开的另一方面提供了一种用于湿度控制的系统。图6示出了根据本公开的示例性实施例的用于湿度控制的系统。参考图6，系统500可以包括设置在管道540内的源电极510和湿度控制器520。源电极510可以电连接到电源530，电源530可以向源电极510施加电压。源电极510可以在管道540内产生电场。源电极510还可以包括源网。

由于电场，水蒸气可以被吸引到湿度控制器520。湿度控制器520可以包括沉电极525，并且沉电极525可以电接地，和/或可以连接到电源530，电源530赋予与赋予源电极510的电荷相反的电荷。源电极510和沉电极525可以连接到公共的电源530或者可以连接到单独的电源。沉电极525可以包括加湿网。

加湿网可以用水润湿。在操作中，水蒸气可以被吸引到沉电极525的加湿网。在加湿网的表面上，供应到加湿网的液态水可以被转移到被吸引的蒸汽并离开加湿网的表面。通过该过程，可以增加通过系统500的空气流的相对湿度。系统500可以包括储水器550，以向湿度控制器520供应液态水。在一些实施方式中，液态水可以经由重力从储水器550供应到湿度控制器520。为了通过重力供应液态水，储水器550可以设置在高于湿度控制器520的位置处。在一些实施方式中，液态水可以通过泵560从储水器550供应到湿度控制器520。

图7示出了根据本公开的另一示例性实施例的用于湿度控制的系统。参考图7，系统700可以包括设置在管道740内的源电极710和湿度控制器720。用于湿度控制的系统700可以在需要恒定湿度的各种环境中实现。源电极710可以电连接到电源730，电源730可以向源电极710施加电压。这样，源电极710可以在管道740内产生电场。源电极710还可以包括源网。

由于电场，水蒸气可以被吸引到湿度控制器720。湿度控制器720还可以包括沉电极725。沉电极725可以电接地，和/或可以连接到电源730，电源730赋予与赋予源电极710的电荷相反的电荷。源电极710和沉电极725可以连接到公共的电源730或者可以连接到单独的电源。沉电极725还可以包括湿度控制网。

在操作中，水蒸气可以被吸引到沉电极725的湿度控制网。在湿度控制网的表面上，存在于湿度控制网上的液态水可以被转移到被吸引的蒸汽并离开湿度控制网的表面。可替代地，所吸引的水蒸气可以粘附到湿度控制网的表面。当离开湿度控制网的表面的水比粘附到湿度控制网的表面的水更多时，可以增加通过系统700之后的空气流的相对湿度。相反，当粘附到湿度控制网的表面的水比离开湿度控制网的表面的水更多时，可以降低空气流的相对湿度。通过该过程，可以将空气流的相对湿度控制到特定水平。

可以操作系统700以将通过系统700的空气流的相对湿度保持在预设的目标湿度。可以通过调节施加的电压来调节预设的目标湿度。系统700可以包括储水器750，以存储来自湿度控制网的冷凝水和/或向湿度控制器720供应液态水。液态水可以通过泵760从储水器750供应到湿度控制器720。为了更精确地控制湿度，系统700还可以包括反馈控制系统，该反馈控制系统包括湿度传感器、温度传感器、用于产生控制信号并将控制信号输出到电源730的电压比例-积分-微分(PID)控制器。

图8A和图8B比较了根据本公开的示例性实施例的用于产生电场的源电极和沉电极的布置。在图8A和图8B中，管道可以是扩张管道以阻止(例如，减慢)空气流。扩张管道可以使压力增加并促进水的冷凝。图8A是被配置为朝向空气流的下游方向凸出的源电极的示例，并且图8B是被配置为朝向空气流的下游方向凹入的沉电极的示例。可以看出，当沉电极被配置为朝向气流的下游方向凸出时，可以产生更平滑变化的电场。此外，图8A(凸出配置)中的施加电压比图8B(凹入配置)中的施加电压高一个数量级。因此，当沉电极被配置为朝向空气流的下游方向凸出时，水蒸气可以更有效地被引导朝向沉电极。然而，前述配置仅仅是示例，并且电极可以被配置为使得可以基于操作要求形成具有特定配置的电场。

本文描述的主题提供了许多技术优点。例如，使用当前主题，周围空气可以不被电离，从而限制或防止诸如臭氧(O₃)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)和硝酸(HNO₃)的气体的产生。可以最小化或省略对收集的液体进行进一步加工或处理以解决这些有毒的、腐蚀性的和环境危害的化合物。另外，因为与一些常规系统相比，当前主题可以利用更低的电压，所以当前主题可以更安全，可以不浪费大量能量，并且可以不干扰相邻的电子仪器。此外，与一些常规方法不同，当系统被具有高表面积的碎屑(例如，灰尘颗粒)和/或松散物品包围时，当前主题不会引起爆炸的问题。

尽管上面已经详细描述了一些变型，但是其他修改或添加是可能的。例如，蒸气流可以被分配到多于一个的管道，该管道可以具有单独的源和/或沉电极以及液体收集器。

在一些实施方式中，喷洒器或喷雾器可以包括在冷凝器中，以喷洒冷凝器电极(例如，冷凝器网)，以便促进液滴形成和重力拉动液滴。当较少的水积聚在网上时，冷凝器网吸引水分子的能力可以更大。通过包括喷雾器或喷洒器以周期性地将额外的水喷洒到冷凝器网上，喷雾器或喷洒器实际上可以使冷凝器网上当前积聚的水比正常情况下更快地被重力拉开，从而提高冷凝器网吸引极性水分子的能力。在一些实施方式中，可包含振动器以使冷凝器网振动以诱导水与冷凝器网分离(例如，从冷凝器网“滴落”)。振动器可以是机械的(例如，马达)、超声波的(例如，超声波发生器)和/或类似物。

本公开的另一方面提供了一种监测和控制冷却塔系统的系统和方法。冷却塔是通过将水流(热流)冷却成较低温度的流(冷却流)来散热的热交换系统。工业冷却塔通常用于发电厂、炼油厂、石化厂、天然气加工厂、食品加工厂、半导体工厂和水泥制造厂。根据本公开内容的示例性实施方式的冷却塔监测系统(CTMS)可以测量和分析冷却塔的各种参数，并且基于所测量的参数与冷却塔的规格参数的比较来提供冷却塔的性能的详细监测。本公开的CTMS可以提供单个封装解决方案来监测和控制冷却塔操作，以提高整体冷却效率，通过控制冷却水的酸度来增加系统的寿命，并减少冷却塔的污染物排放。本公开的CTMS可以在建造新的冷却塔时安装，或者可以在对现有冷却塔进行最小修改的情况下改装到现有冷却塔上。

在湿式冷却塔(或开路冷却塔)中，如果空气相对干燥，则热水可以被冷却到低于环境空气干球温度的温度。当环境空气被抽吸经过水流时，小部分水蒸发，并且蒸发该部分水所需的能量取自剩余的水，从而降低剩余的水的温度。蒸发导致饱和空气条件，将由冷却塔处理的水的温度降低到接近低于环境干球温度的湿球温度的值，并且差值由环境空气的初始湿度确定。

图10示出了根据本公开的示例性实施例的CTMS的示意图。参考图10，可以将热水流1020供应到冷却塔1010。热水可以通过喷头1021向下喷射。风扇1011提供新鲜空气的上升气流以冷却水。已经在冷却塔1010内冷却的水可以通过冷却的水流1030返回。图11列出了根据本公开的示例性实施例的CTMS的各种元件。可以存在硬件元件和软件元件，并且硬件元件可以包括传感器、处理单元和通信组件。

在下文中，将描述CTMS的传感器和控制器元件。根据本公开的示例性实施例的CTMS可以包括一套传感器以监测冷却塔的健康状况。该套传感器可以包括温度传感器、湿度传感器、水位传感器、转速计、电压传感器、电流传感器、压力传感器、风速计、水流量计等。CTMS还可以包括处理器。有线和/或无线通信系统也可以包括在CTMS中。

温度传感器可以包括电阻温度检测器(RTD)，例如，Pt-100或热电偶。为了从温度传感器读取温度数据，可以使用冷端补偿热电偶读取器。例如，K-MAX 6675可以提供来自K型热电偶的信号的温度数据。温度传感器可以与诸如SHT-20的湿度传感器组合或封装。诸如HC-SR04的超声波型传感器可以用作水位传感器。为了测量冷却塔系统的风扇的旋转速度(rpm)，可以使用转速计。可以使用各种类型的转速计，包括接触式的和非接触式的。当CTMS被改装到现有冷却塔时，非接触式转速计可以提供优于接触式转速计的便利。因此，可以使用基于红外的转速计。为了测量冷却塔系统的功耗，电压表和/或电流表可以被包括在CTMS的传感器套件中。诸如BMP-180的气压传感器可以用作压力传感器以测量冷却塔系统内的压力。

为了从传感器收集数据、处理传感器数据并生成控制信号以操作CTMS，处理器或微控制器可以被包括在CTMS中。CTMS可以包括显示设备以显示传感器数据和/或控制参数并提供用户界面。此外，CTMS可以通过物联网(IoT)平台与一些或所有传感器无线通信。可以通过软件接口显示、计算和输入传感器数据和/或控制参数。软件接口可以被实现为本地软件包或使用商业控制软件(诸如Matlab或Labview)来实现。软件接口可以基于算法来确定控制参数，以优化冷却塔的性能。在根据传感器测量数据确定控制参数时，可以使用参数不确定性分析。

在操作中，如图12所示，CTMS可以测量冷却流1110的第一温度和热流1120的第二温度，并且可以计算第一温度和第二温度之间的温度差。第一温度传感器1111可以测量第一温度，并且第二温度传感器1121可以测量第二温度。随后，CTMS可以调节冷却流1110的第一流速和/或热流1120的第二流速，以允许冷却流1110和热流1120之间的温度差对应于第一温度和第二温度之间的目标温度差。为了调节冷却流1110和热流1120的流速，可以分别使用第一阀1112和第二阀1122。第一阀1112和第二阀1122可以被配置为球形阀。为了自动化操作和计算机化控制，球形阀可以装配有螺线管致动器并由控制器操作。

为了调节冷却流的第一温度，CTMS可以将补充流1130添加到冷却流1110中。补充流1130和冷却流1110的混合比可以基于第一温度和第二温度之间的温度差来确定。在本文中，补充流1130是指对蒸发并离开冷却塔的水进行补充的水的供应，并且补充流1130可以由任何新鲜水源来供应。第三温度传感器1131可以提供补充流1130的温度数据，并且第三阀1132可以调节补充流1130的流速。为了更准确地控制CTM，第四温度传感器1136可以被包括在热交换器1140的下游。在图12中，第二温度传感器1121和第四温度传感器1136都被示出为设置在热交换器1140的下游。然而，温度传感器的位置不限于此，并且第二温度传感器1121和第四温度传感器1136中的一个或两个可以设置在热交换器1140的上游。类似地，第二阀1122可以设置在热交换器1140的上游。在一些实施方式中，可以省略热交换器1140。

此外，为了调节冷却流温度，可以监测和调节冷却塔的风扇1150的旋转速度。为了测量风扇1150的旋转速度，可以使用转速计1190，例如基于红外的转速计。风扇速度的改变可以调节冷却空气的流速，从而调节冷却流1110的第一温度。另外，可以用湿度传感器1180测量进入空气的相对湿度。

由于矿物质积聚，例如碳酸钙，冷却塔的冷却水流可能变成碱性。在一些实施方式中，可以使用pH计1160监测和控制冷却水的酸度/碱度(pH)。冷却水的酸度(或碱度)是影响冷却塔系统的整体性能、寿命和/或环境影响的重要因素。因此，CTMS可以测量冷却流1110的酸度，并通过控制补充流1130和冷却流1110的混合比来调节酸度。除了pH测量之外，还可以通过CTMS测量和控制水的硬度。在一些实施方式中，CTMS还可以包括水位传感器1170。

在一些实施例中，可以在风扇1150的下游添加风力涡轮机，例如上述风力涡轮机。风力涡轮机可以提取离开冷却塔的排气流的一些焓，并将其转换成电力。回收的电力可以被收回到CTMS系统，从而提高系统的整体功率效率。

在一些实施方式中，CTMS可以控制施加到源电极和/或冷凝器的功率。控制可以是实时的(例如，接近实时的)并且可以基于一个或多个传感器。

图13是示出根据本公开的示例性实施方式的用于减少热污染、化学污染和生物污染的系统的图。图13中所示的系统1300可以被配置成从冷却塔收集的气溶胶中去除化学和生物污染物。系统1300还可以被配置为从冷却塔收集的气溶胶中去除热污染或多余的热量。

如图13所示，系统1300包括冷却塔1305。冷却塔1305可以接收来自源1310的加热流体或热水流的输入。冷却塔1305可以与冷凝器耦合，冷凝器例如是关于图1、图2、图4、图6、图7和图9示出和描述的冷凝器120、320、520、720和930。系统1300还包括联接到冷凝器120的热交换器1315。热交换器1315包括第一区域1320，经由冷凝器120冷凝的加热流体1335被接收在第一区域1320中。热交换器1315还包括第二区域1325，其从源1330接收冷却流体1345。输送通过区域1320的加热流体1335内携带的热量可以传递到区域1325中的冷却流体1345。在一些实施例中，源1330可以包括天然存在的冷却流体源，例如水库、河流、湖泊、溪流等。在一些实施例中，源1330可以包括人造的冷却流体源，例如被构造成储存适合于向用于在热交换器中使用的冷却流体提供流体的容器、器皿或系统。系统1300被配置为提供从热交换器1315输出的低温流体1340来作为冷却塔1305的输入。以这种方式，系统1300可以作为闭环系统操作，以去除或减少化学、生物和热污染物，这些污染物可以从接收自源1310的加热流体或热水流中引入，或者可以存在于接收自源1310的加热流体或热水流中。以这种方式，系统1300可以有利地防止污染物从离开冷却塔1305的废气释放到大气中。

在操作中，系统1300可以将可能存在于接收自源1310的加热流体中的任何化学和生物污染物保持在由联接到冷却塔1305的热交换器1315提供的闭环配置内。冷凝器120可以回收从经由冷却塔1305排出的气溶胶冷凝的流体，并且可以将该流体作为加热流体1335提供给热交换器1315的区域1320。热交换器1315可以与冷却塔1305和冷凝器120形成密封的闭环配置，从而可以防止任何化学或生物污染物释放到环境中。

系统1300还可以减少或去除可能存在于接收自源131的加热流体中的热污染物。例如，通过将热交换器1315联接到冷凝器120，加热流体1335内的热量可以被传递到冷却流体1345，使得返回到冷却塔1305的较低温度的流体1340可以包括较少的热污染物。以这种方式，系统1300可以操作以去除可能存在于加热流体1335和/或从源1310接收的加热流体中的任何多余的热量或热污染物。在一些实施例中，热交换器1305可以被配置为紧邻源1330。例如，在一些实施例中，冷却流体1345的源1330可以是湖泊或河流。热交换器1315可以位于源1330附近或紧邻源1330。

在一些情况下，从冷却塔再收集水以便在某些环境条件下提高系统的效率可能是有益的。这些条件可以包括难以获得冷却水的干燥气候。另外，具有作为封闭系统的冷却塔的益处允许控制从系统排放的污染物。

图14A-图16示出了用于冷凝来自冷却塔1402的蒸气产物的系统1400的实施方式。由于在冷却塔1402内，或在冷却塔1402外的某个位置处发生的过程而产生蒸气产物，其中冷却剂穿过冷却塔1402内的热交换器以便降低冷却剂温度。作为该热交换过程的副产物，由诸如水的液体形成的蒸气产物被产生并向上传递并离开冷却塔1402。在一些实施方式中，蒸气产物可以是水蒸气(例如，气相分子)的形式。蒸气通常是无色的(例如，不可见的)和非润湿的，但在与液体和/或固体接触时可以冷凝和/或反应。在一些实施方式中，蒸气产物可以是气溶胶(例如，含有尺寸为约1nm至10μm或更大的的水滴(例如，液体颗粒)的可见气溶胶)的形式，例如，悬浮在诸如空气的载气中的液态水颗粒。

冷却塔1402包括发生热交换过程的反应室、布置在冷却塔1402顶部内的开口1404和布置在开口1404内的鼓风机1406。热交换过程可以通过已知的产生蒸气产物的任何合适的热交换过程进行。鼓风机1406布置在开口中，以便产生真空力，该真空力有助于将蒸气产物引导出冷却塔1402。鼓风机1404可以是任何形式的空气移动装置，例如连接到电源(例如电动机)的风扇或涡轮机。

管道系统1408布置在鼓风机1406的另一侧上并且被构造成接收蒸气产物。管道系统1408包括布置在冷却塔1402上方的第一管道1410a和第二管道1410b。第一管道1410a和第二管道1410b各自构造成收集从冷却塔1402排出的蒸气产物的相应部分。蒸气产物具有第一湿度水平。湿度水平是存在于蒸气产物内的气态或颗粒形式的水的量。在一些实施例中，第一管道1410a与布置在第一管道1410a下游的腔室1412流体连通。为了将蒸气产物抽吸通过系统，第一管道1410a响应于向第一管道1410a施加的第一电压而具有第一电荷，以便电离的蒸气产物。在一些实施例中，第一管道1410a是弯曲的，以将蒸气产物朝向腔室1412重新定向。

替代地或附加地，管道系统1408可以包括与至少一个腔室1414流体连通的附加管道1410b。替代地或附加地，管道系统1408可以包括与至少一个腔室1416流体连通的又一附加管道(图上被遮住)。至少一个腔室1414、1416可以基本上类似于腔室1412，因此本文不详细描述共同特征。本领域技术人员将理解，第一管道1410a的上述描述也适用于附加管道1410b。

在该过程的这个阶段，蒸气产物包括水的液体颗粒，如下面详细描述的，其将在该过程的后续阶段至少部分地从蒸气产物中被去除。渐缩管1418a布置在第一管道1410a的出口端处，渐缩管1418a被配置成增加通过其中的蒸气产物的流速。渐缩管1418a是锥形管，其与第一管道1410a相比具有减小的横截面积，以便增加电离的蒸气产物VP1内的液体颗粒的速度。通过增加电离的蒸气产物VP1的速度，电离的蒸气产物VP1内的液体颗粒在电离的蒸气产物VP1内彼此分离。

替代地或附加地，渐缩管1418b可以布置在附加管道1410b的出口端处，并且被构造成增加通过其中的蒸气产物的流速。渐缩管1418b可以基本上类似于渐缩管1418a，因此本文不详细描述共同特征。本领域技术人员将理解，渐缩管1418a的上述描述也适用于渐缩管1418b。

在通过渐缩管1418a之后，电离的蒸气产物VP1进入第二管道1420。管道1420的示意图在图14B中示出。第二管道1420布置在第一管道1410a的下游，并且包括用于电离的蒸气产物从中通过的通道1422。在一些实施例中，第二管道1420可以包括通道1422内的螺旋电极1424。螺旋电极1424被成形为使得螺旋在与电离的蒸气产物VP1螺旋化的方向相同的方向上形成，以便在流动方向FD上帮助电离的蒸气产物VP1移动通过管道1420。螺旋电极1424可以包括沿着螺旋电极1424的长度布置的多个点电极。点电极1426布置在通过管道1420的电离的蒸气产物VP1的流动路径内，以便向液体颗粒赋予第二电荷。螺旋电极1424具有响应于施加不同于第一电压的第二电压的第二电荷，以允许收集存在于通过第二管道1420的电离的蒸气产物中的液体颗粒。通过使电离的蒸气产物VP1通过第二管道1420，第二管道1420形成具有大于第一湿度水平的第一改变的湿度水平的第一改变的蒸气产物VP2。第二电压与第一电压相反，使得第一改变的蒸气产物VP1的液体颗粒从管道1410a被吸引到管道1420。在一些实施例中，当蒸气产物VP通过系统的每个接连的阶段时，使赋予蒸气产物VP的电荷交替以帮助蒸气产物VP通过整个系统。

在通过管道1420之后，第一改变的蒸气产物VP2被准备好为液体已从第一改变的蒸气产物VP2中被去除。腔室1412布置在第一管道1410a和第二管道1420的下游，并且被构造成从第二管道1420接收第一改变的蒸气产物。腔室1412可以以垂直的或水平的配置布置，并且被配置成使第一改变的蒸气产物VP2通过各种部件，以便从第一改变的蒸气产物VP2中去除液体。腔室1412被配置成接收第一改变的蒸气产物VP2，其中腔室1412包括分离器1428、TEC单元1430、点电极1432和除雾器1434。入口1436可以被配置成从具有第一改变的蒸气产物VP2的第二管道1420接收第一改变的蒸气产物VP2。布置在腔室1412的相对端处的出口1438可以被配置成在第一改变的蒸气产物已经通过分离器1428以形成第二改变的蒸气产物、通过TEC单元1430以形成第三改变的蒸气产物、通过点电极1432以形成电离的第三改变的蒸气产物以及通过除雾器1434以形成第四改变的蒸气产物之后排出蒸气产物(例如，第四改变的蒸气产物)。第二改变的蒸气产物VP3具有第二改变的湿度水平，该第二改变的湿度水平小于第一改变的蒸气产物VP2的第一改变的湿度水平。在出口1438处，由于从蒸气产物中除去液体，因此第四蒸气产物的湿度水平至少低于第一湿度水平和第一改变的湿度水平。在一些实施方式中，该系统可以包括贮存器1440，该贮存器1440被配置成从每种改变的蒸气产物中收集分离的液体。在一些实施例中，如图14C所示，贮存器1440可以定位在分离器1428下方。

由于鼓风机1406，蒸气产物以加速的流速移动通过系统1400。如果在腔室1412内没有适当地分离，则该流速可能潜在地导致对贮存器1440中已经移除的液体的额外蒸发。分离器1428被配置成将来自至少第一改变的蒸气产物VP2的液体颗粒引导到腔室1412内的贮存器1440中。虽然分离器可以具有各种配置，但是在一些实施例中，如图14C所示，分离器1428是布置在贮存器1440上方和附近的板1429。在一些实施例中，分离器1428可以包括布置在腔室1412内的圆锥形板1429。为了允许分离的液体流入贮存器1440，分离器1428被布置成使得在腔室1412的内侧壁和分离器1428的边缘之间形成间隙1442。在一些实施例中，分离器1428与内侧壁之间的间隙1442为1-5毫米，并且优选地为2毫米。

为了从第一改变的蒸气产物VP2中有效地去除液体，第一改变的蒸气产物VP2在腔室1412内冷却。靠近腔室1412的入口布置的是热电冷却(TEC)单元1430，其由多个挡板1444a、1444b(例如平板)和多个冷却板1446a、1446b形成，所述多个冷却板1446a、1446b被构造成冷却第一改变的蒸气产物VP2。在一些实施例中，冷却板1446a、1446b是热电冷却器(TEC)。可以使用任何公知的TEC来冷却通过腔室1412的第一改变的蒸气产物VP2。常见的TEC包括两个独特的半导体，一个n型和一个p型，因为它们需要具有不同的电子密度。交替的p型和n型半导体柱彼此热并联放置并且电串联放置，然后在每一侧上与导热板接合，导热板通常是陶瓷，从而消除了对单独绝缘体的需要。当电压施加到两个半导体的自由端时，存在跨半导体的结的DC电流的流动，从而引起温度差。具有冷却板1446a、1446b的一侧吸收热量，该热量然后由半导体传输到装置的另一侧。

每一挡板1444a、1444b可以包括热耦合到挡板1444a、1444b的冷却板1446a、1446b，冷却板1446a、1446b可以由诸如钢的导电金属形成。如图14D所示，当第一改变的蒸气产物VP2在腔室1412内涡旋时，蒸气产物VP可以通过入口供给到腔室1412中，以通过挡板1444a、1444b和冷却板1446a、1446b。当第一改变的蒸气产物VP2涡旋通过冷却板1446a、1446b时，冷却板1446a、1446b将降低第一改变的蒸气产物VP2的温度，以形成具有小于第一改变的湿度水平的第二改变的湿度水平的第二改变的蒸气产物VP3。由于温度的这种降低，液体颗粒与第二改变的蒸气产物VP3分离并在挡板1444a、1444b上冷凝。

为了将第二改变的蒸气产物VP3向上抽吸通过室1412，点电极1432竖直地布置在TEC单元1430上方。点电极1432以第三电压充电。第三电压可以与第二电压相反并且与第一电压相同，以便将第二改变的蒸气产物VP3吸引到点电极1432。另外，在一些实施例中，至少一个第二网板1450或一系列网板1448位于点电极1432和至少一个第一网板1452之间，这将在下面详细描述。至少一个第二网板1450被配置成收集存在于第二改变的蒸气产物VP3内的液体颗粒的至少一部分，以形成具有第三改变的湿度水平的第三改变的蒸气产物VP4，该第三改变的湿度水平至少小于第二改变的湿度水平。一系列网板1448可以垂直地布置在点电极1432上方。一系列网板1448内的每一网板(包括第二网板1450)类似于点电极1432，其中一系列网板1448中的每个板用交流电压充电，以便使第二改变的蒸气产物VP3移动通过腔室1412。在其他实施例中，第二网板1450可以包括多个层，每个层包括线网。在一些实施例中，由一系列网板1448中的网板形成的层在每层之间间隔1-4英寸。当第二改变的蒸气产物VP3通过第二网板1450时，液体颗粒可以与第二改变的蒸气产物VP3分离并在第二网板1450的线上聚结，以形成具有第三改变的湿度水平的第三改变的蒸气产物VP4，第三改变的湿度水平至少小于第二改变的湿度水平。当水滴在第二网板1450上聚结时，它们的尺寸将增长，直到与线分离并落入布置在腔室1412底部的贮存器1440中。

形成除雾器1434的至少一个网板1452布置在腔室1412的出口1438附近。除雾器1434可以是网状、叶片组或旨在将雾聚集成足够重以与第三改变的蒸气产物VP4分离的液滴的其他结构。在一些实施例中，除雾器1434的至少一个网板1452可以包括聚结网，该聚结网包括线网。在其他实施例中，至少一个网板1452可以被配置成聚结第三改变的蒸气产物VP4以形成液滴，液滴至少通过重力沉淀。在一些实施例中，除雾器1434可以包括多个网层，并且被配置成使每个网层用交流电压充电，以便将液体颗粒吸引到网层。至少一个网板1452响应于施加不同于第二电压的第三电压而具有第三电荷。在通过除雾器1434之后，第三改变的蒸气产物VP4去除基本上大部分至所有的液体颗粒，以形成具有第四改变的湿度水平的第四改变的蒸气产物VP5，第四改变的湿度水平至少小于第二改变的湿度水平。

当具有雾的第三改变的蒸气产物VP4以恒定速度上升并通过除雾器1434的线网层时，上升的第三改变的蒸气产物VP4将与网板1452的细丝碰撞并由于惯性效应而附着到表面细丝。第三改变的蒸气产物VP4将在细丝表面上扩散，并且水滴将沿着细丝行进。水滴将变得更大并与细丝分离，直到液滴重力超过第三改变的蒸气产物VP4上升力和液体表面张力，同时几乎没有气体通过除雾器1434。

在使用中，可以使用系统1400来利用冷凝蒸气产物的方法。蒸气产物通过第一管道1410a，第一管道1410a以第一电压充电，以便电离蒸气产物。这产生电离的蒸气产物VP1。电离的蒸气产物VP1通过位于第一管道1410a下游并与第一管道1410a流体连通的第二管道1420，以形成第一改变的蒸气产物VP2。第二管道1420以不同于第一电压的第二电压充电。第一改变的蒸气产物VP2进入腔室1412中，以进一步从第一改变的蒸气产物VP2中去除液体。腔室1412具有至少一个冷却板1446a和定位在至少一个冷却板1446a下游的至少一个第一网板1452。第一网板1452以至少不同于第二电压的第三电压充电。通过至少一个冷却板1446a冷却第一改变的蒸气产物VP2，以形成第二改变的蒸气产物VP3。当第二改变的蒸气产物VP3移动通过腔室1412时，第一网板1452去除存在于第二改变的蒸气产物VP3或第三改变的蒸气产物VP4内的液体颗粒的至少一部分，以形成第四改变的蒸气产物VP5，第四改变的蒸气产物VP5可以通过出口1438从腔室1412排出。

蒸气产物具有第一湿度水平，第一改变的蒸气产物VP2具有大于第一湿度水平的第一改变的湿度水平，第二改变的蒸气产物VP3具有小于第一湿度水平的第二改变的湿度水平，并且第四改变的蒸气产物VP5具有小于第二改变的湿度水平的第三湿度水平。

腔室1412包括定位在腔室1412的入口1436与冷却板1446a之间的分离器1428。在使用中，在从第一改变的蒸气产物VP2中除去液体之前，分离器1428可以分离存在于第一改变的蒸气产物VP2内的液体颗粒的至少一部分。

点电极1432以至少不同于第三电压的第四电压充电。在使用中，点电极1432使穿过或靠近点电极1432的第二改变的蒸气产物VP3电离，以改变第二改变的蒸气产物VP3的电荷。

腔室1412包括第二网板1450。在使用中，第二网板1450去除存在于第二改变的蒸气产物VP3内的液体颗粒的至少一部分，以形成具有第三改变的湿度水平的第三改变的蒸气产物VP4，该第三改变的湿度水平至少小于第二改变的湿度水平。

渐缩管1418a位于第一管道1410a和第二管道1420之间。在使用中，渐缩管1418a在电离的蒸气产物VP1穿过渐缩管1418a并朝向第二管道1420通过时增加电离的蒸气产物VP1的流速。

第二管道1420包括设置在第二管道1420内的螺旋电极1424。螺旋电极1424用第二电压充电。在使用中，使电离的蒸气产物VP1通过第二管道1420包括使电离的蒸气产物VP1穿过螺旋电极1424，以允许存在于电离的蒸气产物VP1内的液体颗粒的至少一部分收集在螺旋电极1424上。液体颗粒的集合选择性地与螺旋电极1424分离，使得液体颗粒的集合和剩余的电离的蒸气产物VP1的组合形成第一改变的蒸气产物VP2。在使用中，从至少第一改变的蒸气产物VP2和第二改变的蒸气产物VP3中选择性分离的液体颗粒被收集并转移到贮存器1440。

图17至图18B示出了冷凝系统1700的另一示例性实施方式。系统1700基本上类似于系统1400，但是包括与另一个腔室串联的用于冷却和冷凝蒸气产物的附加腔室1412、1702。图19至图25示出了图17至图18B中所示的示例性实施方式的各种操作特性。如图17至图18B所示，用于冷凝蒸气的示例系统包括用于将水蒸气从源电极朝向冷凝器电极(例如，沉电极)引导或导向的四个管道。四个管道由导电材料制成。

图19是示出示例性实施方式内的速度场的箭头体积曲线图。图20是示出示例性实施方式内的速度幅度的等值线图。图21是示出示例性实施方式内的压强的等值线图。图22是示出示例实施方式内的速度场的流线图。图23是示出示例实施方式内的速度幅度的切片图。图24是示出示例性实施方式的以粘度单位表示的壁分辨率的表面图。图25是示出示例性实施方式内的颗粒轨迹的曲线图。

图26至图33示出了用于冷凝蒸气产物的另一示例性实施例。图26至图33中所示的本系统2400是布置在现有冷却塔2402和涡轮机2404上方的管道系统2406，其冷凝并回收蒸发的水。使用湿度计，管道系统2406将气流分开并拉直以防止背压并减少湍流。然后将该气流引导到电离和云室中，其中受控的电场使水分子聚结并冷凝成更大的液滴。冷凝的清洁水被回收、再循环并返回到水池中，并且可以在水冷却系统中再使用。

在示例性实施例中，系统2400可以回收90％的蒸发水损失，这可以提高冷却塔的效率。管道系统2406可以通过再循环清洁的蒸发水来减少排污和污水，从而减少污水排放和污水处置。管道系统2406可以通过回收和再循环水来减少化学处理。管道系统2406可以消除羽流上升，羽流上升通常将细菌和化学物质传播到大气中。管道系统2406可以提高冷却塔系统风扇2404的效率，降低操作成本，允许每个风扇以更少的能量拉动。管道系统2406可以连接到现有的冷却塔系统2402，这允许容易的安装和维护。

在不使用热或化学品的情况下，管道系统2406冷凝并回收90％的蒸发水，并消除系统中固体和液体杂质的浓缩。管道系统2406仅需要一天来安装，并且不涉及移动部件，这意味着最小的维护和操作费用。管道系统2406不干扰冷却塔操作并且独立于现有系统操作。管道系统2406利用其自身的钢支撑结构装配在冷却塔的顶部上，并保持现有的接入点。管道系统的设计通过去除水分、使气流变直并产生文丘里效应来改善气流，文丘里效应增加了朝向排气的气流。由于管道系统2406将蒸发的水返回到冷却塔2402，因此降低了水池或集水槽处的杂质浓度。取决于所使用的水的质量，这可以促使较少的排污或固体和液体杂质的去除。用于处理水的化学品的组合不变。

图28和图29示出了冷却塔2402和涡轮机2404，其使用水来提取废热并将其喷射到大气中。在这些塔2402中，湿空气将温的水蒸气2408带出每个塔2402。许多冷却塔2402还利用集水槽或水池2410，集水槽或水池2410收集水2412以及随着时间的推移导致腐蚀和细菌生长的杂质。许多冷却塔2402通过添加更多的水和化学品来控制这些问题。

图30示出了现有冷却塔2402和涡轮机2404上方的管道系统2406，其冷凝并回收蒸发水2408。管道系统2406使用湿度计(psychrometrics)分离和矫直气流，这防止背压并减少湍流。管道系统2406包括管道2414和用于冷凝蒸发水的云室2416。

图31和图32示出了管道系统2406的云室2416。管道2414通过管道2418将气流2408引导到电离和云室2416，其中受控电场使水分子2420聚结并冷凝成更大的液滴2422。

图33示出了冷凝的清洁水2424返回到水池2410。系统内的剩余空气通过排气装置离开。回收和再循环的水2424现在可在水冷却系统2400中再使用。

在以上描述和权利要求中，可以出现诸如“……中的至少一个”或“……中的一个或多个”的短语，随后是元件或特征的连接列表。术语“和/或”也可以出现在两个或更多个元件或特征的列表中。除非另外隐含地或明确地与使用它的上下文相矛盾，否则这样的短语旨在单独地表示所列出的元件或特征中的任一个，或者与任何其他所列举的元件或特征组合的任何所列举的元件或特征。例如，短语“A和B中的至少一个”、“A和B中的一个或多个”以及“A和/或B”各自旨在表示“单独A、单独B或A和B一起”。类似的解释也旨在用于包括三个或更多个项目的列表。例如，短语“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”和“A、B和/或C”各自旨在表示“单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A和B和C一起”。另外，上文和权利要求中使用术语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，使得未列举的特征或元素也是允许的。

根据期望的配置，本文描述的主题可以体现在系统、装置、方法和/或物品中。在前面的描述中阐述的实施方式不表示与本文描述的主题一致的所有实施方式。相反，它们仅仅是与所描述的主题相关的方面一致的一些示例。尽管上面已经详细描述了一些变型，但是其他修改或添加是可能的。特别地，除了本文阐述的那些之外，还可以提供另外的特征和/或变型。例如，上述实施方式可以涉及所公开的特征的各种组合和子组合和/或上面公开的若干另外的特征的组合和子组合。另外，附图中描绘的和/或本文描述的逻辑流程不一定需要所示的特定顺序或相继顺序来实现期望的结果。其他实施方式可以在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

第一管道，所述第一管道被配置成接收具有第一湿度水平的蒸气产物，所述第一管道响应于向所述第一管道施加第一电压而具有第一电荷，以电离所述蒸气产物；

第二管道，所述第二管道与所述第一管道流体连通并布置在所述第一管道的下游，并且被配置为允许所述电离的蒸气产物通过，所述第二管道被配置有响应于施加不同于所述第一电压的第二电压的第二电荷，从而允许收集存在于所述电离的蒸气产物中的液体颗粒的至少一部分，并形成具有大于所述第一湿度水平的第一改变的湿度水平的第一改变的蒸气产物；以及

腔室，所述腔室被配置成接收所述第一改变的蒸气产物，所述腔室包括，

至少一个冷却板，所述至少一个冷却板被构造成降低所述第一改变的蒸气产物的温度以形成具有第二改变的湿度水平的第二改变的蒸气产物，所述第二改变的湿度水平小于所述第一改变的湿度水平，以及

至少一个第一网板，所述至少一个第一网板布置在所述至少一个冷却板的下游，并且被构造成收集存在于所述第二改变的蒸气产物或第三改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分，以形成具有至少小于所述第二改变的湿度水平的第四改变的湿度水平的第四改变的蒸气产物，所述至少一个第一网板响应于施加不同于所述第二电压的第三电压而具有第三电荷。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述腔室还包括分离器，所述分离器被构造成将来自至少所述第一改变的蒸气产物的液体颗粒引导到贮存器中。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述分离器包括锥形板，所述锥形板布置在所述腔室内，使得在所述锥形板和所述腔室的侧壁之间形成间隙，其中，所述间隙被配置成接收所述液体颗粒并将所述液体颗粒引导到所述贮存器中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述腔室还包括点电极，所述点电极响应于施加不同于所述第三电压的第四电压而具有第四电荷，所述点电极被配置成电离穿过或靠近所述点电极的所述第二改变的蒸气产物，以改变所述第二改变的蒸气产物的电荷。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述第二管道包括螺旋电极，所述螺旋电极至少部分地延伸穿过所述第二管道的通道，所述螺旋电极用所述第二电压充电。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述螺旋电极包括沿着所述螺旋电极的长度布置的多个点电极。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述至少一个冷却板包括热电冷却器。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述腔室还包括位于所述点电极和所述至少一个第一网板之间的至少一个第二网板，所述至少一个第二网板被配置成收集存在于所述第二改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分，以形成具有第三改变的湿度水平的第三改变的蒸气产物，所述第三改变的湿度水平至少小于所述第二改变的湿度水平。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述至少一个第一网板还被构造成允许所述液体颗粒的收集至少通过重力选择性地与所述至少一个第一网板分离。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述腔室还包括贮存器，所述贮存器被构造成接收至少从所述第一改变的蒸气产物和所述第二改变的蒸气产物中选择性分离的液体颗粒。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括鼓风机，所述鼓风机被配置成将所述蒸气产物通过所述第一管道和所述第二管道而推进到所述腔室。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括渐缩管，所述渐缩管位于所述第一管道和所述第二管道之间，并且被配置为当所述电离的蒸气产物通过所述渐缩管并朝向所述第二管道时增加所述电离的蒸气产物的流速。

13.一种方法，包括：

使蒸气产物通过以第一电压充电的第一管道，以电离所述蒸气产物；

使所述电离的蒸气产物通过位于所述第一管道下游并与所述第一管道流体连通的第二管道，以形成第一改变的蒸气产物，所述第二管道以不同于所述第一电压的第二电压带电；

将所述第一改变的蒸气产物传送到腔室中，所述腔室具有至少一个冷却板和位于所述至少一个冷却板下游的至少一个第一网板，所述至少一个第一网板以第三电压带电，所述第三电压至少不同于所述第二电压；

通过所述至少一个冷却板冷却所述第一改变的蒸气产物以形成第二改变的蒸气产物；以及

通过所述至少一个第一网板去除存在于所述第二改变的蒸气产物或第三改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分，以形成第四改变的蒸气产物。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述蒸气产物具有第一湿度水平，所述第一改变的蒸气产物具有大于所述第一湿度水平的第一改变的湿度水平，所述第二改变的蒸气产物具有小于所述第一湿度水平的第二改变的湿度水平，并且所述第四改变的蒸气产物具有小于所述第二改变的湿度水平的第三湿度水平。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中，所述腔室包括位于所述腔室的入口和所述至少一个冷却板之间的分离器，并且所述方法还包括在所述去除步骤之前，通过所述分离器分离存在于所述第一改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分。

16.根据权利要求13至15中任一权利要求所述的方法，还包括用不同于至少所述第三电压的第四电压充电的点电极，且所述方法还包括：

通过所述点电极电离穿过或靠近所述点电极的所述第二改变的蒸气产物，以改变所述第二改变的蒸气产物的电荷。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述腔室包括至少一个第二网板，并且所述方法还包括：

通过所述至少一个第二网板去除存在于所述第二改变的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分，以形成具有第三改变的湿度水平的第三改变的蒸气产物，所述第三改变的湿度水平至少小于所述第二改变的湿度水平。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中，渐缩管位于所述第一管道和所述第二管道之间，并且其中所述方法还包括：

当所述电离的蒸气产物通过所述渐缩管并朝向所述第二管道通过时，通过所述渐缩管增加所述电离的蒸气产物的流速。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，其中，所述第二管道包括设置在所述第二管道内的螺旋电极，所述螺旋电极用所述第二电压充电，并且其中使所述电离的蒸气产物通过第二管道包括：

使所述电离的蒸气产物穿过所述螺旋电极，以允许存在于所述电离的蒸气产物内的液体颗粒的至少一部分收集在所述螺旋电极上，其中所述液体颗粒的收集选择性地与所述螺旋电极分离，使得所述液体颗粒的收集和剩余的电离的蒸气产物的组合形成所述第一改变的蒸气产物。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的方法，还包括：

收集至少从所述第一改变的蒸气产物和所述第二改变的蒸气产物中选择性分离的所述液体颗粒，并将所收集的液体颗粒转移到贮存器。