CN210425397U - 一种雾蒸发除雾加湿机 - Google Patents

Abstract

一种雾蒸发除雾加湿机，本实用新型以水和水蒸气为工作介质，通过雾化、蒸发、凝结、除雾等过程控制水的相态进而实现无雾饱和加湿；利用造雾器造雾使气流湿度过饱和，再利用螺卷式气雾分离装置将蒸发至可分离尺度的雾滴分离，螺卷式气雾分离装置利用对数螺线状的单臂涡旋体结构单元产生气流涡旋流场，气流携带雾滴作对数螺线状运动，对数螺线流线相似成簇，对数螺线流线簇上的曲率相同点形成弧形等压面，不同半径的雾滴连续经过与其向心力倾斜平衡的离线等压面和与其向心力垂直平衡的离场等压面时由有倾斜角的涡旋运动转变为无倾斜角的圆周运动而后撞上壁面实现除雾，除雾后得到高湿气流。

Description

一种雾蒸发除雾加湿机

技术领域

本实用新型属于空气加湿领域，尤其涉及一种雾蒸发除雾加湿机。

背景技术

进入供暖季后，室内温度高于室外温度，室内空气经暖气加热后绝对湿度容量升高，而相对湿度却降低了。一般室内空气中的水分来源于与室外空气的自然置换，室外空气进入室内其含水量是不变的，室内高温对应的绝对湿度大而相对湿度就降低了，室内和室外温差越大室内的相对湿度越低，如果室内没有设置加湿水源加湿，人们觉得干燥难耐，易引起上呼吸道粘膜感染，患上感冒；到隆冬季节，若室外温度低0℃的绝对湿度低于5g/m³，若室内温度高于20℃的绝对湿度高于17g/m³，那么室外空气含水量按饱和湿度5g/m³除以室内饱和湿度17g/m³得29.4%就是室内相对湿度的最高值，而通常情况下室外湿度是不饱和的且室内的舒适温度常高于20℃，所以室内相对湿度会低于29.4%，这样就需要做室内加湿了。对人体比较适宜的相对湿度为：冬季室温20℃时，相对湿度控制在45%－70%；夏季室温25℃时，相对湿度控制在 40%－50%。

常见的空气加湿机有两大类，一类是雾化蒸发加湿，一类是直接蒸发加湿。雾化加湿机因雾化方法不同可分为超声波雾化、压力喷嘴雾化、加热产生蒸汽、电极雾化等；雾化加湿的蒸发量大使空气含水量高，加湿效果明显，但室内漂浮的雾滴常落在家具或衣物表面随后蒸干形成白色垢点，且大流量扩散使室内雾气弥漫影响感观，小流量局部扩散又易在加湿机器附近沉降而润湿地面。直接蒸发加湿机使用风机吹拂湿帘蒸发或水幕蒸发，直接蒸发加湿的蒸发量小而加湿效果明显低于雾化加湿。

综上，需要提供一种综合性能优良的既有雾蒸发湿量大的效果又可消除雾滴不利影响的新型加湿机。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种加湿效率高、结构小巧、使用简单方便的加湿机，以解决现有技术中存在的至少一个技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种雾蒸发除雾加湿机，其包括圆口水槽(1)、设置在所述圆口水槽上方的多个进风口竖板(2)和设置在所述多个进风口竖板上方的筒形箱体(3)；

所述筒形箱体的底面设置环形过风隔板(4)，所述筒形箱体内下部设置长颈集水漏斗(5)，所述筒形箱体内中部设置螺卷式气雾分离装置(6)，所述筒形箱体内上部设置向上排风的风机(7)，所述螺卷式气雾分离装置和所述风机之间设置风机进风口隔板(8)，所述筒形箱体顶部设置降噪出风口(9)，所述降噪出风口和所述风机进风口隔板之间设置风机固定支架(10)；

所述环形过风隔板的外圆直径(d8)大于或等于所述筒形箱体的外壁直径(d7)，所述环形过风隔板固定于所述筒形箱体底面上，所述多个进风口竖板沿所述环形过风隔板的外圆等分圆周并同旋向圆周阵列排列，如附图13、21所示，所述多个进风口竖板均以所述环形过风隔板的外圆切线(14)为0弧度向内倾斜相同角度ε(15)，所述进风口竖板倾斜角度0＜ε＜π/4，所述进风口竖板的水平截面统一为弧线形或统一为直线形，所述水平截面统一为弧线形的进风口竖板的弧线半径(18)大于或等于所述筒形箱体的外壁半径，所述水平截面统一为弧线形的进风口竖板的弧线外端切线(19)与所述环形过风隔板的外圆切线夹角为所述倾斜角度ε，所述水平截面统一为直线形的进风口竖板的直线与所述环形过风隔板的外圆切线夹角为所述倾斜角度ε，所述进风口竖板的上边与所述环形过风隔板连接，所述进风口竖板的外竖边(20)与所述环形过风隔板的外圆所在柱面相交，所述进风口竖板的内竖边(21)与所述环形过风隔板的内圆所在柱面留有气雾混合空间(22)，每相邻两个所述进风口竖板的缝隙形成子进风口(23)，所述多个进风口竖板围成多个圆周阵列的所述子进风口，外部气流由所述多个子进风口导入所述气雾混合空间内形成涡旋气流，所述多个子进风口组成总进风口；

所述圆口水槽圆口内直径(d9)大于或等于所述环形过风隔板的外圆直径，所述多个进风口竖板的下边置于所述圆口水槽的圆口边上；

所述圆口水槽内设置有造雾器，所述造雾器包括压力造雾器、超声造雾器(25)，所述压力造雾器包括压力喷嘴、水泵以及连接所述压力喷嘴和所述水泵的连接水管，所述水泵可内置于所述圆口水槽底部；

所述圆口水槽内还设置有环形造雾浮漂(26)，所述环形造雾浮漂漂浮于所述气雾混合空间下方的水面上以向所述多个进风口竖板导流进入的涡旋气流喷雾加湿，所述环形造雾浮漂可供多个所述超声造雾器或多个所述压力喷嘴环绕所述环形过风隔板的内圆所在柱面漂浮造雾；

所述长颈集水漏斗置于所述环形过风隔板的上方，所述长颈集水漏斗包括斗颈(27)、斗身(28)和斗檐(29)，所述斗颈居下、所述斗身居中、所述斗檐居上，所述长颈集水漏斗的外壁和所述筒形箱体的内壁形成的宽阔空间使雾加湿气流流速降低而延长加湿时间，所述斗颈为直圆管其向下穿过所述环形过风隔板的内圆口延伸至所述圆口水槽的底部并与所述圆口水槽的内底面连接，所述斗颈的底部还开过水孔(30)与所述圆口水槽的水面以下连通使所述长颈集水漏斗的内壁和外壁集水回流至所述圆口水槽供循环使用，所述斗颈的一侧轴向截面线为直线，所述斗身的一侧轴向截面线(31)为与所述斗颈的同侧轴向截面线(32)外切的弧线其弧度为π/2，所述斗檐的一侧轴向截面线(33)为与所述斗身的同侧轴向截面线外切的弧线其弧度大于或等于π/2，所述斗檐轴向截面线的半径(331)小于所述斗身轴向截面线的半径(311)；

所述螺卷式气雾分离装置置于所述长颈集水漏斗的上方，所述螺卷式气雾分离装置顶部与所述风机进风口隔板连接；

所述螺卷式气雾分离装置包括至少一层水平螺卷单元并联体，所述一层水平螺卷单元并联体包括多个圆周并联的螺卷壳(38)、并联体环形上盖、并联体环形下底，如附图17-20所示；

所述螺卷壳为一个绕螺心轴(41)水平向内旋转卷曲的等高单臂涡旋体，如附图22-27所示，所述单臂涡旋体由内螺壁(42)、外螺壁(43)、外端凸弧壁(44)、内端凸弧壁(45)围成，所述单臂涡旋体面向所述螺心轴的壁面为所述内螺壁，所述单臂涡旋体背向所述螺心轴的壁面为所述外螺壁，所述单臂涡旋体的曲率增大方向为正旋方向，所述单臂涡旋体的外端由所述外端凸弧壁与所述内螺壁的外端相切与所述外螺壁的外端相交，所述单臂涡旋体的内端由所述内端凸弧壁与所述外螺壁的内端相切与所述内螺壁的内端相交，所述外螺壁的水平投影曲线和所述内螺壁的水平投影曲线包括两条同旋向相似的对数螺线，所述外螺壁水平投影曲线为外螺壁对数螺线(46)，所述外螺壁对数螺线的倾斜角A(11),所述内螺壁水平投影曲线为内螺壁对数螺线(47)，所述内螺壁对数螺线的倾斜角A(12), 0＜A＜π/4，所述螺心轴上的点为螺心(48)，所述对数螺线的极点即所述螺心，所述单臂涡旋体旋转卷曲总极角为φ，φ≥4π–α，所述两条相似对数螺线同所述螺心、共所述总极角φ、外端极角均为0，所述两条相似对数螺线的倾斜角A相等、倾斜率均为–tan(A)，0＜tan(A)＜1，所述两条相似对数螺线的水平夹角为α，0＜α＜2π，所述外螺壁对数螺线和所述内螺壁对数螺线的相似比为e^αtan(A)，所述单臂涡旋体的厚度为其轴向断面宽度，所述外螺壁的外端边线(52)平行于所述螺心轴，所述外螺壁外端边线是所述外螺壁与所述外端凸弧壁的相交线，所述外螺壁外端边线到所述螺心轴的距离为所述外螺壁的外端极径P’₀(53)，所述外螺壁外端极径P’₀的极角为0，所述外螺壁的内端边线(54)平行于所述螺心轴，所述外螺壁的内端边线是所述外螺壁与所述内端凸弧壁的相切线，所述外螺壁内端边线到螺所述心轴的距离为所述外螺壁的内端极径P’_φ(55)，所述外螺壁内端极径P’_φ的极角为φ，以所述螺心为圆心以所述外螺壁外端极径为半径的圆为所述螺卷壳的外端圆(56)，所述内螺壁的外端边线(57)平行于螺心轴，所述内螺壁外端边线是所述内螺壁与所述外端凸弧壁的相切线，所述内螺壁外端边线到所述螺心轴的距离为所述内螺壁的外端极径P₀(58)，所述内螺壁外端极径P₀的极角为0，所述内螺壁的内端边线(59)平行于螺心轴，所述内螺壁内端边线是所述内螺壁与所述内端凸弧壁的相交线，所述内螺壁内端边线到所述螺心轴的距离为所述内螺壁的内端极径P_φ(60)，所述内螺壁内端极径P_φ的极角为φ，以所述螺心为圆心以所述内螺壁内端极径为半径的圆为螺眼圆(61)，所述螺眼圆与所述螺卷壳外端圆是同心圆，所述单臂涡旋体自所述螺卷壳外端圆水平旋转卷曲至所述螺眼圆，所述内螺壁外端边线和所述外螺壁的2π极角边线(62)之间形成的轴向断面为螺卷单元入口(63)，所述螺卷壳高度H(64)大于或等于所述螺眼圆半径的2πe^–φtan(A)/(1–e^{(α–2π)tan(A)})倍即H≥2πP_φe^–φtan(A)/(1–e^{(α–2π)tan(A)}) ，所述外端凸弧壁的水平投影为外端凸弧线(74)，所述内端凸弧壁的水平投影为内端凸弧线(76)；

所述多个螺卷壳圆周并联为多个同尺寸同旋向的所述螺卷壳水平相邻成相等夹角λ(65)且π/2≤λ＜π并联排列成圆形，所述多个螺卷壳的螺心轴共直圆柱面；任意相邻两个所述螺卷壳其中一个所述螺卷壳的π/2至π间的轴向断面(66)所在平面与相邻的所述螺卷壳的入口面共平面(67)为S，所述共平面S与自身入口面成夹角为所述夹角λ，π/2≤λ＜π，所述相邻两螺卷壳的螺心轴在所述共平面S上，所述相邻两螺卷壳的连接方式包括所述相邻两个螺卷壳外螺壁在所述共平面S上的相切、相交、相隔，所述相切是由所述相邻两个螺卷壳外螺壁倾斜角相同而切面重合；所述相交是所述相邻两个螺卷壳由交面融合一定厚度，所述相交厚度的厚度位置包括在所述共平面S上至多到较厚的所述螺卷壳外螺壁与较薄的所述螺卷壳内螺壁相切，所述相交厚度还包括在所述共平面S上大于所述较薄螺卷壳的厚度而小于或等于所述较厚螺卷壳的厚度，此时所述较厚螺卷壳侵占所述较薄螺卷壳的内部空间，所述较厚螺卷壳侵占突出的部分须沿所述被侵占较薄螺卷壳的内螺壁壁面截去；所述相隔是所述相邻两个螺卷壳的外螺壁所述共平面S上有一定距离，所述相邻两个螺卷壳的外螺壁与所述共平面S的两交线位置由经过所述共平面S的间隔平板连接或以所述两交线间的平面为弦平面的间隔弧板相连，所述间隔平板或间隔弧板厚度大于或等于所述螺卷壳内端厚度，所述间隔平板或间隔弧板高度为所述螺卷壳的高度；每个所述水平螺卷单元并联体采用相同的所述相邻螺卷壳连接方式，按所述相邻螺卷壳连接方式也可进一步分为多个螺卷壳相切圆周并联体、多个螺卷壳相交圆周并联体、多个螺卷壳相隔圆周并联体；

所述并联体环形上盖置于所述多个螺卷壳圆周并联的顶面，所述并联体环形下底置于所述多个螺卷壳圆周并联的底面，所述并联体环形上盖和所述并联体环形下底均由多孔环形水平板(69)和环形竖筒(70)连接而成，所述并联体环形上盖的多孔环形水平板在下而环形竖筒在上，所述并联体环形下底的多孔环形水平板在上而环形竖筒在下，所述多孔环形水平板的环形圆心（129）与所述多个螺卷壳圆周并联的外切圆的圆心水平投影重合，所述相邻两个相切螺卷壳的螺心轴距离为其中一个所述螺卷壳外端极径P’₀与另一个所述螺卷壳λ极角的外螺壁极径P’_λ（125）之和即P’₀+P’_λ，P’₀+P’_λ=P’₀（1+ e^–λtan(A)），所述螺心轴到所述多孔环形水平板环形圆心的距离为所述两个相邻螺心轴距离的一半除以λ/2角的余弦即（P’₀+P’_λ）/2/cos(λ/2)，所述螺心轴到所述多孔环形水平板环形圆心的距离也是螺心轴共直圆柱面的半径，所述多孔环形水平板的环形外圆直径（d11）大于或等于所述螺心轴到多孔环形水平板环形圆心距离与所述外螺壁的π+λ/2极角极径P’_π+λ/2（127）之和的2倍即2[（P’₀+P’_λ）/2/cos(λ/2)+P’_π+λ/2]，所述多孔环形水平板的环形内圆直径（d12）小于或等于所述螺心轴到多孔环形水平板环形圆心距离与所述外螺壁的λ/2极角极径P’_λ/2（126）之差的2倍即2[（P’₀+P’_λ）/2/cos(λ/2)–P’_λ/2]，所述外螺壁λ/2极角极径P’_λ/2 =P’₀e^{–(λ/2)tan(A)}，所述外螺壁π+λ/2极角极径P’_π+λ/2=P’₀e^{–(π+λ/2)tan(A)} ，所述多孔环形水平板的环形内圆半径（128）；

所述相邻两个相交螺卷壳的螺心轴距离为其中一个所述螺卷壳外端极径与另一个所述螺卷壳外螺壁λ极角的极径之和再减去所述相交厚度而得的差；所述相邻两个相隔螺卷壳的螺心轴距离为其中一个所述螺卷壳外端极径与另一个所述螺卷壳外螺壁λ极角的极径之和再加上所述相隔两个螺卷壳外螺壁的距离而得的和；

所述多孔环形水平板上一个孔（88）对应所述多个螺卷壳圆周并联中的一个螺卷壳的螺眼圆，所述多孔环形水平板上孔的水平投影与所述螺卷壳的螺眼圆的水平投影重合，所述多孔环形水平板上孔的个数等于所述螺卷壳的个数，所述环形竖筒的外圆直径（d5）与所述多孔环形水平板的环形外圆直径相等，所述环形竖筒的内圆直径（d4）大于所述多孔环形水平板的多孔公切外圆（d10）的直径，所述环形竖筒的高度h(72)大于或等于所述螺眼圆半径的π^1/2倍， h≥π^1/2P_φ；

所述并联体环形上盖、所述多个螺卷壳圆周并联和所述并联体环形下底围成所述一层水平螺卷单元并联体，所述多个螺卷壳圆周并联中的每个所述螺卷壳与其顶面的所述并联体环形上盖和其底面的所述并联体环形下底围成一个螺卷单元，所述螺卷单元的上盖与所述螺眼圆的水平投影重合的孔为上盖孔，所述螺卷单元的下底与螺眼圆的水平投影重合的孔为下底孔，所述上盖孔和所述下底孔为螺卷单元出口，所述上盖孔和所述下底孔之间的互相投影空间为螺眼区(75)，从所述螺卷单元入口沿所述螺卷壳的内部旋转至所述螺眼区所形成的空间为涡流区，所述涡流区包括加速分离区(77)和减速分离区(78)，所述涡流区内由双侧螺壁面围成的空间即一侧为所述外螺壁的2π至φ极角区间壁面（86）而另一侧为所述内螺壁的0至φ–2π极角区间壁面（87）所围成的空间为加速分离区，所述加速分离区的两侧所述螺壁面的水平投影对数螺线相似、倾斜角相等，所述加速分离区的切向过流断面宽度为所述加速分离区轴向断面上两侧所述螺壁面的边线的极径差，所述涡流区内由单侧螺壁面和所述内端凸弧壁围成的空间即仅由单侧的所述内螺壁的φ–2π至φ极角区间壁面（89）和所述内端凸弧壁所围成的空间为减速分离区，所述加速分离区内螺壁壁面的水平投影对数螺线上至少有一个点的曲率大于雾滴的向心力平衡曲率的1/cos(A)；所述螺卷单元供气雾混合气流涡旋经过，气雾混合气流经过所述加速分离区形成等高涡旋流场，涡旋流场中所述加速分离区切向过流断面减小而流速增加，流速增加而压强减小，涡旋流场中的流线呈对数螺线状且相似成簇，雾滴随气流运动达到其向心力平衡曲率时由有倾斜角的对数螺线运动转为无倾斜角的圆周运动而后雾滴沿圆周运动的等压面撞至所述内螺壁而实现气雾分离；气雾混合气流由所述螺卷单元入口进入，分离后的气流由所述螺卷单元出口排出，分离的雾滴撞壁成液膜后受重力作用沿所述螺卷单元的内部壁面汇流至所述下底孔排出；

多层所述水平螺卷单元并联体竖向同轴层叠成筒即多层水平螺卷单元并联筒，其中相邻两层所述水平螺卷单元并联体的相邻环形竖筒对连；

所述螺卷式气雾分离装置还包括圆形底板(80)，所述圆形底板与所述一层水平螺卷单元并联体的并联体环形下底或所述多层水平螺卷单元并联筒的最下一层并联体环形下底相连于所述并联体环形下底的环形竖筒的下边，所述圆形底板的直径与所述环形竖筒外圆直径相等，所述长颈集水漏斗内部设置起支撑固定作用的连接柱(92)与所述圆形底板的底面连接，所述圆形底板的直径小于所述长颈集水漏斗的斗檐上口内直径（d6），所述圆形底板的圆边与所述长颈集水漏斗的斗檐上口边留有过流缝隙供所述螺卷式气雾分离装置溢出的液流通过；

所述螺卷式气雾分离装置的外部气流流向为外围进风而中心向上出风，所述螺卷式气雾分离装置的内部气流则由其内部的多个螺卷单元形成多个并联的气流涡旋，气雾混合气流由所述螺卷式气雾分离装置的外围分配进入所述多个螺卷单元完成气雾分离，分离后排出所述多个螺卷单元的高湿气流向所述螺卷式气雾分离装置的中心汇集后因所述圆形底板的阻挡而向上排出，分离后排出所述多个螺卷单元的液体沿所述螺卷式气雾分离装置的中心侧壁面汇流至所述圆形底板的上面，汇流至所述圆形底板上面的液体累积高于所述螺卷式气雾分离装置的最下一层螺卷单元下底孔的上面时沿所述最下层螺卷单元内的反气流流向溢出所述螺卷式气雾分离装置，溢出所述螺卷式气雾分离装置的液流通过所述过流缝隙由所述圆形底板的底面滴落或滴流至所述长颈集水漏斗；

所述螺卷式气雾分离装置的顶部与所述风机进风口隔板的连接由所述螺卷式气雾分离装置的最上层并联体环形上盖的环形竖筒的上边与所述风机进风口隔板的底面连接；

所述风机进风口隔板为环形，其内圆直径（d2）大于风机进风口直径（d1），其外圆直径等于所述筒形箱体的内壁圆直径，所述风机进风口隔板连接并固定于所述筒形箱体的内壁上，所述环形过风隔板的内圆直径（d3）大于或等于所述风机进风口隔板的内圆直径，所述螺卷式气雾分离装置环形竖筒内圆直径大于所述风机进风口隔板内圆直径；

所述风机置于所述风机进风口隔板的上方，所述风机由其顶部的风机固定支架固定于所述筒形箱体的内壁上；

所述降噪出风口位于所述风机固定支架上方，所述降噪出风口的内壁(81)为倒喇叭筒形以吸收噪音并降低风阻，所述降噪出风口内壁与其对应的筒形箱体内壁之间可填塞吸音材料(82)，所述降噪出风口末端为所述筒形箱体的顶面环形盖板（90）的内圆口；

所述风机上部的降噪出风口内中心区域可选设置导流锥台（84）固定于所述风机固定支架上，所述导流锥台内可填充吸音材料以吸收噪音并降低风阻。

所述圆口水槽可外置注水管(83)，所述注水管与所述圆口水槽之间设置注水管连通孔（91），所述圆口水槽还可内置电化学净水器（93），所述电化学净水器是向置于水中的羟基自由基催化剂两端通入10伏特以下的电流催化水中氢氧根产生具有强氧化性的羟基自由基，从而将所述圆口水槽中收集的污染物氧化分解成水、二氧化碳、氮气、矿物盐等无害物质，羟基自由基存续时间短，一般10^-9至10^-6秒，所以安全且无残留，羟基自由基的强氧化作用可以撕裂DNA、可瞬间破坏微生物的结构、与大多数有机污染物发生快速链式反应、无选择性地把有害物质氧化分解从而将回流水净化供循环使用。

由螺卷壳外螺壁和内螺壁的外端极角为0，螺卷壳曲率增大方向旋转角度为正,曲率减小方向旋转角度为负，设螺卷壳内的极角变量为θ，0≤θ≤φ，螺壁上θ角处平行于螺心轴的边线为θ边线则螺壁外端边线也可称0边线而螺壁内端边线也可称φ边线，内螺壁对数螺线上的点到螺心轴的距离为极径P_θ（103），内螺壁外端（内螺壁起始端）极径P₀，则P_θ=P₀e^–θtan(A)，e^–θtan(A)为对数螺线θ角处极径与螺壁外端极径的比值简称极径比，0＜e^–θtan(A)＜1，内螺壁内端极径等于螺眼圆极径P_φ，P_φ=P₀e^–φtan(A)，外螺壁对数螺线上的点到螺心轴的距离为极径P’_θ，外螺壁外端（外螺壁起始端）极径P’₀，P’_θ=P’₀e^–θtan(A)，外螺壁对数螺线α角极径P’_α(50)，P’_α=P’₀e^–αtan(A)，因对数螺线自我相似所以同一极点的两条相似对数螺线绕极点可以旋转重合，令内螺壁对数螺线绕极点旋转至与外螺壁对数螺线重合P’_α=P₀，则P’₀=P₀e^αtan(A)，该旋转重合角度就是α，外螺壁内端极径为P’_φ，P’_φ=P’₀e^–φtan(A) ，内螺壁对数螺线的极径比和外螺壁对数螺线的极径比相同，内螺壁对数螺线与外螺壁对数螺线的相似比为e^–αtan(A)，相似比e^–αtan(A) 为两对数螺线在同极角θ上的极径比即P_θ：P’_θ=e^–αtan(A)，而两对数螺线相似是指内螺壁对数螺线放大e^αtan(A)倍后与外螺壁对数螺线相等，或外螺壁对数螺线缩小e^αtan(A)倍后与内螺壁对数螺线相等，或者说同极角的两条相似对数螺线的各自两端极径和极径端点连线构成的三角形相似而对应同极角的两段对数螺线相似，内螺壁对数螺线和外螺壁对数螺线的两端相似关系包括：P’₀=P₀e^αtan(A)、P’_φ=P_φe^αtan(A) ，内螺壁对数螺线和外螺壁对数螺线的线上相似关系包括：P_θ：P’_θ=e^–αtan(A)；螺卷壳外螺壁对数螺线0至2π极角区间线与2π至4π极角区间线是自我相似的，相似比为e^2πtan(A)；螺卷壳内螺壁对数螺线0至2π极角区间线与2π至4π极角区间线也是自我相似的，相似比为e^2πtan(A)；螺卷壳内螺壁对数螺线0至2π极角区间线与外螺壁对数螺线2π至4π极角区间线是相似的，相似比为e^{(2π–α)tan(A)}。

单臂涡旋体的外端轴向断面宽度即外端凸弧线的弦长L’₀(51)为外螺壁外端极径P’₀与内螺壁外端极径P₀之差即L’₀= P’₀–P₀，单臂涡旋体的外端轴向断面宽度即螺卷壳外端厚度；

单臂涡旋体的内端轴向断面宽度即内端凸弧线的弦长L’_φ(511)为外螺壁内端极径P’_φ与内螺壁内端极径P_φ之差即L’_φ=P’_φ–P_φ，单臂涡旋体的内端轴向断面宽度即螺卷壳内端厚度；

单臂涡旋体两壁内端厚度与外端厚度的比值为L’_φ/L’₀，L’_φ/L’₀= e^–φtan(A)；单臂涡旋体卷曲θ角处两壁厚度L’_θ为其卷曲θ角处螺心轴轴向断面宽度即轴向断面上两壁边线的极径差L’_θ= P’_θ–P_θ，θ角处两壁厚度与外端两壁厚度的比值为L’_θ/L’₀= e^–θtan(A)，该比值等于对数螺线θ角位置极径和起始端极径的比值即L’_θ/L’₀=P_θ/P₀=e^–θtan(A)；内螺壁、外螺壁、内端凸弧壁和外端凸弧壁共同围成单臂涡旋体。

螺卷单元入口面宽度L₀(79)取大于或等于螺眼圆极径即L₀≥P_φ，外螺壁的2π极角边线极径P’_2π，L₀=P₀–P’_2π，则P₀–P’_2π≥P_φ，因P’_2π=P₀e^{(α–2π)tan(A)}，则P₀–P₀e^{(α–2π)tan(A)}≥P₀e^–φtan(A)，简化为1–e^{(α–2π)tan(A)}≥e^–φtan(A)。

螺卷壳内螺壁或外螺壁的倾斜角A取小于π/4即A＜π/4。

加速分离区的两侧螺壁面夹角为2π–α，加速分离区末端断面（73）为内螺壁φ–2π极角处轴向断面，加速分离区末端宽度为内螺壁φ–2π极角边线处轴向断面宽度L_φ–2π(791)；

以加速分离区中单臂涡旋体内螺壁旋转θ角处被加速分离区两壁截取的绕轴弧面为径向过流断面，径向过流断面是以螺心轴为轴心的同轴弧面，径向过流断面水平两端的轴向夹角为加速分离区的两壁夹角2π–α，气流流线的径向过流断面即径向元面与流线簇的径向过流断面即径向总面重合，流线与径向过流断面斜交，斜交角为倾斜角A，流线簇的径向过流断面与加速分离区的径向过流断面重合，加速分离区的径向过流断面的水平边弧长为L^弧 _θ，L^弧 _θ=（2π–α）P_θ=（2π–α）P₀e^–θtan(A)；以单臂涡旋体内螺壁旋转θ角处的加速分离区轴向断面为加速分离区切向过流断面，单流线的切向过流断面即切向元面是垂直于流线的，而多个流线的切向元面平行、不在一个平面上，切向元面连成流线簇的切向总面即加速分离区的切向过流断面是被加速分离区两壁截取的沿轴向断面起伏的波形曲面，因同一水平面内的相邻两流线无限接近时其间波形曲面密集成点则该波形曲面可近似为平面，所以切向过流断面取波形曲面的轴向投影平面即轴向断面，切向过流断面的水平边长L_θ，L_θ=P_θ–P’_θ+2π=P_θ–P_θ+2πe^αtan(A)=P_θ–P_{θ+（2π–α）}=P₀e^–θtan(A)–P₀e^{(–θ–2π+α)tan(A)}，得L_θ=P₀e^–θtan(A)(1–e^{(α–2π)tan(A)})，加速分离区过流断面沿单臂涡旋体内螺壁曲率增大方向减小，因涡流区等高，过流断面面积的变化表现为其宽度的变化，加速分离区切向过流断面宽度为其水平边长L_θ，加速分离区径向过流断面宽度表现为其水平边弧长为L^弧 _θ，L^弧 _θ=(2π–α)P_θ，加速分离区切向过流断面与涡流区入口的宽度比L_θ/ L₀，L_θ/ L₀=[P₀e^–θtan(A)(1–e^{(α–2π)tan(A)})]/ P₀(1–e^{(α–2π)tan(A)})=e^–θtan(A)，加速分离区径向过流断面水平边弧长与单臂涡旋体内螺壁外端边线的径向过流断面水平边弧长比L^弧 _θ/ L^弧 ₀，L^弧 _θ/ L^弧 ₀=(2π–α)P₀e^–θtan(A)/(2π–α)P₀=e^–θtan(A)，切向过流断面的水平边长和径向过流断面的水平边弧长的同旋转角度变化率相同；

气流通过涡流区形成气旋涡流场，螺卷单元入口压强为p_进与螺眼区压强为p_出，螺卷单元入口与螺眼区间的气压差即p_进–p_出驱动气流倾斜进入螺卷单元，气流以径向过流断面的倾斜角A沿涡流区水平等高涡旋前进，流场中各质点流线以倾斜率–tan(A)绕螺心轴旋转，加速分离区内各流线为加速流线（99），如附图28、29所示，加速流线呈水平对数螺线状其倾斜率为–tan(A)并与单臂涡旋体内螺壁对数螺线所成旋转夹角β较差后旋转对称，加速流线起始端即在涡流区入口极径P^β ₀（101），0＜β＜2π–α，P^β ₀=P₀e^–βtan(A)=P_β=P’_βe^–αtan(A)，P^β ₀对应单臂涡旋体内螺壁对数螺线的极径为P_β（102），若β=0，则P_β=P₀，若β=2π–α，则P_2π–α=P’_2π–αe^–αtan(A)=P’₀e^{–(α+2π–α)tan(A)}=P’₀e^–2πtan(A)=P’_2π，因0＜β＜2π–α，则P’_2π＜P^β ₀＜P₀即加速流线起始端极径值P^β ₀在单臂涡旋体内螺壁对数螺线外端极径和外螺壁对数螺线旋转至2π的极径之间，加速流线旋转角随单臂涡旋体内螺壁旋转角变量θ变化为θ+β，加速流线极径随单臂涡旋体内螺壁旋转角变量θ变化为P^β _θ（104），P^β _θ=P^β ₀e^–θtan(A)=P₀e^{–(θ+β)tan(A)}=P_θe^–βtan(A)=P_θ+β，P^β _θ对应单臂涡旋体内螺壁对数螺线的极径为P_θ+β（105），加速流线末端极径为P^β _φ–2π，P^β _φ–2π=P^β ₀e^{–(φ–2π)tan(A)}=P_φ–2π+β=P’_φ–2π+βe^–αtan(A)，若β=0，则P_φ–2π+β=P_φ–2π，若β=2π–α，则P^β _φ–2π=P’_φ–2π+βe^–αtan(A)=P’₀e^{–（φ–2π+2π–α+α）tan(A)}=P’_φ，因0＜β＜2π–α，则P’_φ＜P^β _φ–2π＜P_φ–2π即加速流线末端极径值P^β _φ-2π在单臂涡旋体内螺壁对数螺线旋转至φ–2π的极径和外螺壁对数螺线内端极径之间，所以P’_φ＜P_θ+β＜P₀即加速流线极径值P^β _θ在单臂涡旋体内螺壁对数螺线外端极径和外螺壁对数螺线内端极径之间，加速流线与单臂涡旋体内螺壁对数螺线以夹角较差旋转对称关系包括：P^β ₀=P₀e^–βtan(A)=P_β、P^β _θ=P_θe^–βtan(A)=P^β ₀e^–θtan(A)=P₀e^{–(θ+β)tan(A)}=P_θ+β、P^β _φ–2π=P_φ–2πe^–βtan(A)=P^β ₀e^{–(φ–2π)tan(A)}=P₀e^{–(φ–2π+β)tan(A)}=P_φ–2π+β，各加速流线倾斜率相同，各加速流线与单臂涡旋体内螺壁对数螺线0至φ–2π区间段相似，相似比为P^β _θ：P_θ=e^–βtan(A)，同样各加速流线与单臂涡旋体外螺壁对数螺线2π至φ区间段相似，相似比为P^β _θ：P’_θ+2π=e ^{(2π–α–β)tan(A)}，而单臂涡旋体内螺壁对数螺线0至φ–2π区间段与外螺壁对数螺线2π至φ区间段也相似，相似比为P_θ：P’_θ+2π=e^{(2π–α)tan(A)}，加速流线簇水平剖面成涡面，气压梯度沿加速流线簇分布，流场成涡流场，气流质点线速度时时与加速流线相切，线速度倾斜率与加速流线倾斜率相同，加速流线簇的过流断面分为径向过流断面和切向过流断面，气流质点包括空气分子和气流所携带的不同半径r的雾滴，加速流线上各点的曲率中心即曲率圆圆心在其渐屈线上，加速流线的渐屈线也呈对数螺线状，气流质点所受向心力指向其加速流线的曲率中心（108），向心力与径向夹角等于倾斜角A，该曲率中心是气流质点的向心力中心，该曲率是气流质点的向心力曲率，加速流线上点的曲率值取单臂涡旋体内螺壁对数螺线上与加速流线旋转对称点（106）的曲率值，单臂涡旋体内螺壁对数螺线上任意点的曲率值为该点曲率半径R_θ+β的倒数1/R_θ+β，曲率半径与极径P_θ+β夹角等于单臂涡旋体内螺壁对数螺线倾斜角A，曲率半径R_θ+β=cos(A)P₀e^{–(θ+β) tan(A)}，单臂涡旋体内螺壁对数螺线上点的曲率1/R_θ+β=1/[cos(A)P₀e^{–(θ+β)tan(A)}]对应加速流线上气流质点的向心力曲率1/R_向=1/[cos(A) P^β _θ]=1/[cos(A)P₀e^{–(θ+β)tan(A)}]其中P^β _θ为气流质点的极径，气流质点在内螺壁对数螺线上旋转对称点的极径为P_θ+β，气流质点在内螺壁对数螺线上旋转对称点的曲率半径为cos(A)P_θ+β，气流质点的向心力曲率半径R_向=cos(A) P^β _θ=cos(A)P_θ+β，气流质点运动所受向心力沿加速流线曲率增大而增大，气流质点的向心力中心同时沿加速流线的渐屈线运动，气流质点线速度与曲率圆相切与向心力方向成直角，加速流线簇水平剖面上相同曲率的点绕螺心轴旋转对称，相同曲率的点的连线为等压线（130），等压线上压强相等，等压线为以螺心轴为圆心的同心弧，等压线的极径即半径P^β _θ=P₀e^{–(θ+β)tan(A)}=P_θ+β，因P’_φ＜P_θ+β＜P₀，则等压线的半径范围在单臂涡旋体内螺壁对数螺线外端极径和外螺壁对数螺线内端极径之间，等压线上各点切向力与等压线倾斜角为A与线速度同向，等压线上各点径向指向螺心轴，等压线上各点向心力方向凹向且与切向力垂直且与径向成倾斜角A，加速流线簇中半径相同的等压线连成的弧面为等压面，等压面上压强相等，加速流线簇的等压面即加速流线簇的径向过流断面，加速流线簇的等压面与加速分离区径向过流断面相重合，加速流线簇的切向过流断面与加速分离区切向过流断面相重合，等压面上各气流质点的线速度v_θ（112）大小相同方向绕螺心轴旋转对称，等压面上线速度方向与等压面的倾斜角为A，等压面上各质点向心力方向凹向且与等压面的径向面成倾斜角A与等压面的切向面成倾斜角π/2+A，等压面上各质点向心力方向与等压面的切向面或切线成夹角可简称与等压面成夹角；

加速流线簇的切向过流断面上线速度大小不同但方向平行，线速度方向均与切向过流断面成倾斜角为π/2–A，加速流线簇的切向过流断面上靠近单臂涡旋体内螺壁加速流线上的线速度数值小于靠近外螺壁加速流线上的线速度数值，但靠近内螺壁加速流线上的压强大于靠近外螺壁加速流线上的压强，因此加速流线簇的切向过流断面上靠近内螺壁加速流线上的加速度大于靠近外螺壁加速流线上的加速度，以切向过流断面上的线速度和加速度计算流量比较繁琐，而等压面的水平边弧长与切向过流断面的水平边长的同旋转角度变化率相同且等压面上线速度大小相同，因此使用等压面计算流量比较简单，因涡流区等高，等压面面积的变化表现为其水平边弧长的变化，涡流区等压面的水平边弧长即等压线的弧长L^等 _θ，θ＜2π时，L^等 _θ=θP_θ，2π≤θ≤φ–2π时，L^等 _θ=（2π–α）P_θ=（2π–α）P₀e^–θtan(A)，φ–2π＜θ时，L^等 _θ=（φ–θ）P_θ，涡流区入口有外端凸弧壁与内螺壁相切，自涡流区入口沿涡流区均存在完整渐缩的切向过流断面，而涡流区总旋转角度大于或等于4π–α，因此θ＜2π时，等压线的弧长视同完整切向过流断面的宽度折算即等压线的弧长依然按加速分离区径向过流断面全弧长计算即L^等 _θ=（2π–α）P_θ，φ–2π＜θ时，已经进入减速分离区，已不影响前段的加速分离区效果，所以加速分离区的等压线弧长和等压面面积均按加速分离区的径向过流断面全弧长计算即L^等 _θ=（2π–α）P_θ，等压面的面积为L^等 _θ乘以涡流区高度，加速分离区中的等压面面积沿流向减小而曲率增大，同一流线前后点的即时线速度差使用其切向过流断面的前后变化率进行计算。

加速分离区中的等压面沿对数螺线的点梯度分布，气压梯度随等压面分布，沿流向等压面面积随加速分离区径向过流断面减小而减小，气流沿流向的即时压强p_θ随等压面面积减小而减小即随等压面的水平边弧长减小而减小，根据伯努利方程:p+(1/2)ρv²+ρgh=C（C为总压），等高流动则p+(1/2)ρv²=C，则压强差C–p=(1/2)ρv²，空气压差力做功使空气分子动能增加(1/2)ρ_空气v_θ ²=p_进–p_θ，v_θ为空气分子的即时线速度也是气流即时流速，即时空气压差p_θ–p_出沿加速流线方向减小而p_进–p_θ沿加速流线方向增大，p_进–p_θ转化为空气分子动能(1/2)ρ_空气v_θ ²，气流质点包括空气分子及其携带的物质，空气分子的运动迹线与加速流线重合呈对数螺线状，对数螺线状可以视为向心力中心沿对数螺线渐曲线连续变径的圆周运动，空气分子的线速度v_θ是空气分子沿加速流线作对数螺线状运动的切向速度，方向与加速流线成倾斜角A，空气分子的线速度v_θ沿加速流线方向随等压面面积减小而增加，空气分子所携带的物质包括雾滴，雾滴所受空气阻力（也可称空气动力）F_阻=(p_进–p_θ)CS=(1/2)ρ_空气v_θ ²CS，C为空气阻力系数，雾滴为球体，球体的空气阻力系数C=0.5，S为迎风面积，球体的迎风面积S=πr_雾 ²，r_雾为雾滴半径，ρ_空气为空气密度，雾滴作圆周运动的向心力指向加速流线的曲率中心，雾滴的切向速度即线速度与加速流线的曲率圆相切，F_雾向=m_雾v_雾 ²/R_雾，R_雾为雾滴作圆周运动的向心力曲率半径，v_雾为雾滴作圆周运动的线速度，m_雾为雾滴质量，m_雾=ρ_雾V_雾，ρ_雾为水的密度，V_雾为雾滴体积，雾滴为球体V_雾=（4/3）πr_雾 ³，F_雾向=m_雾v_雾 ²/R_雾=ρ_雾V_雾v_雾 ²/R_雾=（4/3）πr_雾 ³ρ_雾v_雾 ²/R_雾=（4/3）r_雾Sρ_雾v_雾 ²/R_雾，雾滴在加速分离区作与空气分子迹线相同的对数螺线状运动tan(A)＜1，任意一条加速流线上任意两点，设曲率大的点U压强p₂, 曲率小的点W压强p₁，p₁＞p₂，点U和点W的夹角为η，U点速度v₂，W点速度v₁，v₂＞v₁，U点曲率半径R₂，W点曲率半径R₁，R₁＞R₂，R₂=R₁e^–ηtan(A)，U点过流断面面积S₂宽度L₂，W点过流断面面积S₁宽度L₁，L₂=L₁e^–ηtan(A)，文丘里效应表现为受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速v与过流断面面积S成反比即Q=S×v，加速分离区流线稳定属于等容流动，根据文丘里效应公式Q=S×v，U点和W点流量相同均为Q，Q=S₁×v₁=S₂×v₂，等高流动过流面积比等于宽度比，v₁=S₂×v₂/S₁=L₂×v₂/L₁=v₂e^–ηtan(A)，根据伯努利方程p+(1/2)ρv²=C, p₁+(1/2)ρv₁ ²=p₂+(1/2)ρv₂ ²，p₁–p₂=(1/2)ρv₂ ²–(1/2)ρv₁ ²，两点压差阻力F_差阻=(p₁–p₂)CS=(1/2)ρ_空气CS(v₂ ²–v₁ ²)=(1/2)ρ_空气CS(1–e^–2ηtan(A)) v₂ ²，两点圆周运动向心力差F_差雾向=m_雾v₂ ²/R₂– m_雾v₁ ²/R₁=（4/3）r_雾Sρ_雾(v₂ ²/R₂–v₁ ²/R₁)=（4/3）r_雾Sρ_雾[1/R₂–e^–2ηtan(A)/(e^ηtan(A)R₂)]v₂ ²=（4/3）r_雾Sρ_雾[(1–e^–3ηtan(A))/R₂]v₂ ²，再设F_差阻=F_差雾向，(1/2)ρ_空气CS(1–e^–2ηtan(A))v₂ ²=（4/3）r_雾Sρ_雾[(1–e^–3ηtan(A))/R₂]v₂ ²，(1/2)ρ_空气C(1–e^–2ηtan(A))=(4/3)r_雾ρ_雾(1–e^–3ηtan(A))/R₂，R₂=[(8/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气C] ×[(1–e^–3ηtan(A))/(1–e^–2ηtan(A))]，球体的空气阻力系数C=1/2，简化后：R₂=[(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气]×｛1+1/[(1+e^ηtan(A))e^ηtan(A)]｝，因为e^ηtan(A)＞1，所以0＜1/[(1+e^ηtan(A))e^ηtan(A)]＜1/2，在0＜A＜π/4区间，1/[(1+e^ηtan(A))e^ηtan(A)]是单调减函数，η越大函数值越接近0，则1＜1+1/[(1+e^ηtan(A))e^ηtan(A)]＜3/2，η越大函数1+1/[(1+e^ηtan(A))e^ηtan(A)]值越接近1，而R₂越接近(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气，则(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气＜R₂＜8r_雾ρ_雾/ρ_空气，说明在雾滴受向心力平衡且一定温度下ρ_雾和ρ_空气是定值的情况下，雾滴半径r_雾一定时其涡旋运动即对数螺线状运动的曲率半径R_雾有一定范围，曲率半径R_雾的范围即(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气＜R₂＜8r_雾ρ_雾/ρ_空气，涡旋运动曲率半径R_雾主要随雾滴半径r_雾变化，而且平衡时涡旋运动曲率半径R_雾与气流流速无关，R_雾随涡流区形状变化范围在1×(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气至1.5×(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气之间，半径r_雾一定的雾滴与空气阻力平衡而作涡旋运动曲率半径R_雾存在有限的变化范围可称为向心力平衡范围，而且随旋转角度增大越接近于圆周运动，R_雾取最小值即R_雾=(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气视同雾滴最终做圆周运动；例1：设ρ_雾=1000kg/m³，ρ_空气=1.293kg/m³，r_雾=1.25μm，则R_雾=(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气=(16/3)×1.25×10^–6×1000/1.293=0.005156m=5.156mm，1.5R_雾=7.734mm，说明使半径1.25μm的雾滴作涡旋运动的空间半径5.156至7.734mm之间，此空间范围有限，则半径1.25μm的雾滴作圆周运动需要的涡流区空间也有限，可选涡流区中加速分离区的至少一个等压面的等压线半径小于5.156mm来限制其运动直至将其分离捕获，而气流来流方向涡流区以外的空间相对涡流区很大，足够气流携带雾滴进入涡流区空间，气流来向涡流区以外空间边际条件在此不做说明；雾滴作与空气阻力平衡的涡旋运动曲率半径R_雾存在的最小定值即(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气则可称其为圆周运动向心力平衡半径R_平衡，向心力平衡曲率半径的倒数1/R_平衡为向心力平衡曲率。

加速分离区内加速流线簇上与单臂涡旋体内螺壁对数螺线曲率1/R_θ+β对应的等压面P^β _θ，P^β _θ=R_θ+β/cos(A)，等压面P^β _θ上各流线的对应点为P^β _θ=P₀e^{–(θ+β)tan(A)}，对于确定位置的等压面θ+β是定值，等压面P^β _θ上的加速流线的曲率1/R^β _θ，1/R^β _θ=1/[cos(A)P^β _θ]，等压面P^β _θ上的加速流线的曲率均等于与内螺壁对数螺线斜交处的曲率即1/R^β _θ=1/R_θ+β，等压面P^β _θ去向上加速流线簇的曲率均大于1/R_θ+β，等压面P^β _θ去向加速流线上气流质点的向心力曲率1/R_去向均大于等压面P^β _θ上的加速流线的曲率1/R^β _θ即1/R_去向＞1/R^β _θ，半径为r_雾的雾滴以倾斜角A经过等压面P^β _θ向心力平衡，则半径为r_雾的雾滴的向心力平衡曲率1/R_平衡与等压面P^β _θ上的加速流线的曲率1/R^β _θ相等即1/R^β _θ=1/R_平衡，则等压面P^β _θ的半径P^β _θ=R_平衡/cos(A)，平衡点处等压面P^β _θ的半径与雾滴的向心力平衡曲率半径夹角为倾斜角A，等压面P^β _θ的切向与雾滴的向心力方向成倾斜角π/2+A，雾滴沿流线运动方向受力平衡后不再随气流流线作原倾斜角的对数螺线运动，而径向压差力依然有势，径向压差力表现为雾滴沿等压面P^β _θ倾斜角A方向运动，雾滴随后经过的等压面曲率增大，雾滴与其随后经过等压面的倾斜角逐渐减小，雾滴沿等压面P^β _θ倾斜角方向分力减小、速度增加，雾滴沿等压面P^β _θ倾斜角方向的法向分力即向心力的大小不变而向心力与其随后经过等压面半径的倾斜角减小，雾滴沿加速流线上向心力平衡点曲率圆的切线方向即等压面P^β _θ的倾斜角方向脱离加速流线，然后切向进入等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}，P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}=cos(A)P^β _θ，因P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}=P₀e^{–{θ+β–In[cos(A)]/tan(A)}tan(A)}=P₀e^{{–θtan(A)–βtan(A)+In[cos(A)]}}=P₀e^{–(θ+β)tan(A)}e ^In[cos(A)]=cos(A)P_θ+β，P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}=R_平衡，等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}的曲率1/cos(A)P^β _θ=1/R_平衡，等压面P^β _θ的曲率1/P^β _θ=cos(A)/R_平衡，等压面P^β _θ的曲率是等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}的曲率的cos(A)倍，雾滴运动到等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}上倾斜角已为零，径向压差力与雾滴向心力平衡，过程中等压面P^β _θ上的压强大于等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}上的压强，雾滴在等压面P^β _θ上的速率小于在等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}上的速率，雾滴沿加速流线保持原倾斜角的转向动力不足，两等压面之间使雾滴转向的径向压差力随倾斜角的逐渐消失而释放，雾滴在两等压面之间的运动可视为直线运动，雾滴运动至等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}上时速率有所增加，雾滴运动由与等压面的倾斜平衡转变为垂直平衡，而后等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}两侧压强差正好可以维持雾滴在等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}上作半径为R_平衡的平衡圆周运动，等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}与雾滴的向心力方向垂直，平衡圆周运动的线速度无倾斜角或说倾斜角为零，等压面P^β _θ可称为雾滴的离线等压面或倾斜平衡等压面，等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}可称为雾滴的离场等压面或垂直平衡等压面，雾滴若质量不变可沿离场等压面持续运动，因等压面是被内螺壁切断的弧形面，雾滴最后沿离场等压面撞到内螺壁上，雾滴若质量略有变化则在离场等压面与内螺壁交线附近着壁；半径为r_雾的雾滴在离线等压面上脱离气流流线滑向离场等压面，经离场等压面作圆周运动脱离流场着壁，半径小于r_雾的雾滴可以通过等压面P^β _θ而到达与其向心力平衡曲率对应的离线等压面时与气流流线分离，而后沿与其向心力平衡曲率对应的离场等压面运动着壁，至此雾滴达到离场着壁则需加速分离区内螺壁对数螺线上至少有一个点的极径小于被去除雾滴的向心力平衡曲率半径即P_θ+β＜R_平衡，折算成曲率为加速分离区内螺壁对数螺线上至少有一个点的曲率大于被去除雾滴的向心力平衡曲率的1/cos(A)即1/R_θ+β＞1/[R_平衡cos(A)]；而雾滴达到离线则仅需加速分离区内螺壁对数螺线上至少有一个点的极径小于被去除雾滴的向心力平衡曲率半径的1/cos(A)，折算成曲率为加速分离区内螺壁对数螺线上至少有一个点的曲率大于被去除雾滴的向心力平衡曲率。

螺卷壳高度H大于或等于螺眼圆半径的2πe^–φtan(A)/(1–e^{(α–2π)tan(A)})倍，即H≥2πP_φe^–φtan(A)/(1–e^{(α–2π)tan(A)}) ，因保证气流出螺卷单元上盖孔和下底孔压力和流量需螺卷单元入口面积大于或等于两螺眼圆面积之和即L₀×H≥2πP_φ ²，则H≥2πP_φ ²/L₀，因L₀=P₀–P’_2π=P₀–P₀e^{(α–2π)tan(A)}=P₀(1–e^{(α–2π)tan(A)})代入H≥2πP_φ ²/L₀，得H≥2πP₀ ²e^–2φtan(A)/[P₀(1–e^{(α–2π)tan(A)})]，H≥2πP₀e^–2φtan(A)/(1–e^{(α–2π)tan(A)})，H≥2πP₀e^–φtan(A) [e^–φtan(A)/ (1–e^{(α–2π)tan(A)})]，H≥2πP_φ[e^–φtan(A)/(1–e^{(α–2π)tan(A)})]。

环形竖筒的高度h大于或等于所述螺眼圆半径的π^1/2倍，即h≥π^1/2P_φ，气流过螺眼圆时沿螺眼圆边缘向螺卷式气雾分离装置内部转弯则气流转弯后的空间高度受上下的多孔环形水平板影响而过流断面呈矩形，则在矩形过流断面中以最小过流断面为正方形大于或等于螺眼圆面积来控制过流阻力较小，环形竖筒的高度h大于最小正方形过流断面高度则阻力更小，设最小过流正方形断面面积f×f，f×f≥πP_φ ²，h≥f则h≥π^1/2P_φ。

由开尔文公式：RT ₀ In(p/p ₀ )=2γM/(ρ_水r’) ，p ₀是平面上的饱和蒸气压，p是曲面上的饱和蒸气压，饱和蒸气压是密闭条件中一定温度T ₀ 下固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强，p/p ₀ 为平面上的过饱和度，r’是曲面的曲率半径，对凸面r’取正值，对凹面r’取负值，γ 、 M 和ρ_水分别是液体的表面张力、摩尔质量和密度，当曲面是凸面时，如雾滴，它的饱和蒸气压比平面上大，如果雾滴的曲面与平面在一起，其空间的蒸气压即外压对于雾滴饱和而对于平面过饱和，雾滴处于相平衡状态而平面处于凝结状态，同温经过一段时间，水蒸气向平面凝结导致外压降低而雾滴蒸发速率增大则雾滴自身曲率半径减小，因此造雾器持续产生的雾滴的曲率半径决定湿度的饱和度；理想状态下，因雾滴的曲面饱和蒸气压比平面上大，由本实用新型加湿机加湿的空气可获得同室温下的过饱和湿度；一般湿度不饱和情况下用造雾量来控制相对湿度，造雾量越大则蒸发表面积越大，蒸发表面积越大则蒸发量越大，蒸发量越大则相对湿度越高，蒸发量达到绝对湿度后可通过设置造雾器所造雾的曲率半径来控制过饱和湿度，雾滴在空气中漂浮过程不断蒸发而曲率半径变小，持续补充的雾量持续提供漂浮雾滴，漂浮雾滴的曲率半径越小则过饱和湿度越高，螺卷式气雾分离装置的除雾半径需小于造雾器所造雾滴的曲率半径；

本说明书中水的表面张力γ=0.072N/m、 水的摩尔质量M=0.018kg/ mol、水的密度ρ_水=1000kg/m³、 T ₀ 为该状态下的开氏温度，0℃时T ₀ =273k、R为气体常数R=8.314J.mol^{- 1}.k^-1；

例2：空气25℃时水的平面饱和蒸气压p ₀ =3169Pa，含水量为23.022g/m³可查询《水的饱和蒸气压、温度及含水量对照表》，25℃折算开氏温度T ₀ =298k, 由曲率半径5×10^-6m的雾对应的湿度，r’=5×10^-6m，由RT ₀ In(p/p ₀ )=2γM/(ρ_水r’),8.314×298×In(p/3169)=2×0.072×0.018/(1000×5×10^-6)，得雾产生的平面过饱和蒸气压p=3169.66Pa，过饱和度p/p ₀ =3169.66/3169=1.00020926，空气25℃时理想状态下造曲率半径5×10^-6m的同温度雾加湿可获得过饱和湿度，其相对湿度可达100.02%其含水量可达23.027g/m³。

实践中，由于机内持续蒸发而圆口水槽的水温低于室温使出风温度低于室温，则开尔文公式：RT ₀ In(p/p ₀ )=2γM/(ρ_水r’)中的T ₀ 取降噪出风口的气流温度，而加湿的过饱和度也是相对于降噪出风口温度而言的，那么相对于降噪出风口温度可达到湿度饱和甚至过饱和，但相对于室温就不饱和了，因此，雾量一定而湿度接近于饱和则可以减小造雾雾滴的曲率半径从而获得相对于室温的饱和湿度或过饱和湿度，还可以在圆口水槽中内置电加热装置使水温升高，用升高水温的方法使降噪出风口的气流温度升高至室温甚至高于室温从而获得相对于室温的饱和湿度或过饱和湿度；降噪出风口的气流温度低于或等于室温则气流中的水蒸气与机外空气混合时湿度迅速降低而无二次结雾现象，但降噪出风口的气流温度高于室温时气流中过饱和水蒸气与机外冷空气混合有二次结雾现象。

本实用新型雾蒸发除雾加湿机的各部过流面积以风机进风口过流面积为基准，考虑到风机来流经过机内多个部件，来流经过的部件或部件组合的最小过流面积若小于风机进风口过流面积会造成风机效率损失，因此结构进一步优化的方法是其它各部件或部件组合的最小过流面积均略大于风机进风口过流面积，同时按风机进风口来流方向各部件或部件组合的过流面积渐次扩大，具体是：风机进风口过流面积＜风机进风口隔板过流面积＜螺卷式气雾分离装置过流面积＜长颈集水漏斗斗檐外侧过流面积＜环形过风隔板过流面积＜进风口总过流面积，环形过风隔板过流面积=环形过风隔板内圆面积–斗颈外壁圆面积，螺卷式气雾分离装置过流面积为各螺卷单元入口过风面积之和，长颈集水漏斗斗檐外侧过流面积=筒形箱体内壁圆面积–长颈集水漏斗斗檐外壁最大水平截面积，进风口总过流面积为子进风过流面积之和，进风口竖板高度取进风口总过流面积除以环形过风隔板的外圆周长，斗颈外壁圆面积受斗径内壁圆直径影响，斗颈内壁直径尽量小，够集水顺利下流即可，当然，不考虑本段前述的结构优化方法的设计和制作仍属于本实用新型技术方案的应用范围；风机去流经过降噪出风口，降噪出风口过流面积与风机进风口相近或相等均可，若选装导流锥台则降噪出风口过流面积为其内壁顶端水平截面积与导流锥台顶端水平截面积之差。

本实用新型雾蒸发除雾加湿机的工作流程是：

1、圆口水槽盛水至环形造雾器浮漂漂浮可以造雾；

2、同时开启风机和造雾器；

3、气流自进风口经多个进风口竖板导流成涡旋在气雾混合空间与雾混合；

4、气雾混和气流经长颈集水漏斗外部对应筒形箱体内空间延时混合而湿度过饱和；

5、雾滴进入螺卷式气雾分离装置被分离回收经长颈集水漏斗内部流回圆口水槽，高湿气流通过螺卷式气雾分离装置；

6、除雾后的高湿气流经风机和降噪出风口排出。

本实用新型综合利用了伯努利效应、文丘里效应、水的饱和蒸气压与空气温度的关系、水的饱和蒸气压与雾滴曲率半径的关系、水蒸气冷凝成雾等原理，以水和水蒸气为工作介质，通过雾化、蒸发、凝结、除雾等过程控制水的相态进而实现无雾饱和加湿。

本实用新型具有如下的有益效果：

（1）筒形箱体、多个进风口竖板、环形过风隔板、长颈集水漏斗形成连续导流空间，流线变化平滑流畅、导流阻力小，气雾既有加速混合又有减速混合使雾滴蒸发更充分、空气湿度更高；

（2）螺卷式气雾分离装置中的螺卷壳采用对数螺线线型合理分配了气压梯度，充分利用气流涡旋的空气动力学特点均匀分布分离捕获雾滴表面，壁面阻力小；

（3）螺卷式气雾分离装置中的螺卷单元下底孔既排气又排水，排气加速排水，既节省空间又减小了螺卷单元内集水对气流形态的影响；

（4）可通过本实用新型列举的计算方法计算造雾和除雾粒径的范围从而选用适合的造雾器和制作适合的螺卷单元；

（5）排出无雾高湿的气流。

本实用新型雾蒸发除雾加湿机的圆口水槽盛水中可添加过氧化氢、次氯酸钠等消毒液，本机工作时所排气流中含有一定浓度的消毒物质成分，可以对一定空间内的空气进行消毒，一定空间内的空气循环经过本机内部则形成循环消毒，循环消毒过程中可将圆口水槽所盛的含消毒液水置换为无消毒液水，无消毒液水的蒸发可冲淡所在空间的消毒物质浓度，同时高湿气流的循环也可冷凝回收一部分所在空间的消毒物质，从而提高空气消毒效率。

附图说明

本实用新型附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本实用新型中雾蒸发除雾加湿机的一个具体实施方式的正视图。

图2是图1中包括的雾蒸发除雾加湿机的侧视图。

图3是图1中包括的雾蒸发除雾加湿机的俯视图。

图4是图1中A-A的竖向剖视图。

图5是图4中B-B的斜向剖视图。

图6是图5中II的局部放大图。

图7是图4中C-C的横向剖视图。

图8是图4中D-D的横向剖视图。

图9是图4中E-E的横向剖视图。

图10是图4中F-F的横向剖视图。

图11是图4中G-G的横向剖视图。

图12是图4中H-H的横向剖视图。

图13是图4中K-K的横向剖视图，其中进风口竖板是直线形。

图14是图1中包括的雾蒸发除雾加湿机的立体图。

图15是本实用新型中雾蒸发除雾加湿机的长颈集水漏斗的轴向剖视图。

图16是由图1中A-A的竖向剖视图截取的直径位置关系图，与图中直径不相关的结构省略并由折断线代替。

图17是本实用新型中雾蒸发除雾加湿机的螺卷式气雾分离装置的一层水平螺卷单元并联体的正视图，其侧视图与正视图的结构内容相同故省略侧视图。

图18是图17中包括的一层水平螺卷单元并联体的俯视图。

图19是图17中A’-A’的横向剖视图。

图20是图19中JJ的局部放大图。

图21是本实用新型中雾蒸发除雾加湿机的多个进风口竖板的水平排列位置关系图，其中进风口竖板是弧线形。

图22是本实用新型中雾蒸发除雾加湿机的螺卷式气雾分离装置的螺卷壳的正视图。

图23是图22中包括的螺卷壳的侧视图。

图24是图22中包括的螺卷壳的俯视图。

图25是本实用新型中雾蒸发除雾加湿机的螺卷式气雾分离装置的螺卷单元涡流区和螺眼区水平截面图。

图26是图22中B’-B’的横向剖视图及螺卷壳极径关系示意图。

图27是图24中G’-G’的横向剖视图。

图28是图25中包括的螺卷单元的涡流区水平截面图的极径、极角关系及气流流线极径、极角关系示意图，其中：对数螺线状流线（99），P^β ₀（101）的极角0，P_β（102）的极角β，P^β ₀与P_β旋转对称，旋转对称角为β，P^β ₀=P_β，过P^β ₀和P_β两端点的圆心在极点的弧为等压线P^β ₀（130）；P₀（58）与P’_α（50）旋转对称，旋转对称角为α，P₀=P’_α；P_θ（103）的极角θ，P_θ=P₀e^–θtan(A)；P^β _θ（104）的极角θ，P_θ+β（105）的极角θ+β，P^β _θ与P_θ+β旋转对称，旋转对称角为β，P^β _θ=P_θ+β，过P^β _θ和P_θ+β两端点的圆心在极点的弧为等压线P^β _θ；外螺壁对数螺线倾斜角（11）内螺壁对数螺线倾斜角（12）和对数螺线流线倾斜角（49）相等。

图29是本实用新型中雾蒸发除雾加湿机的螺卷式气雾分离装置的螺卷单元涡流区中气流流线上气流质点和雾滴受力分析示意图，本图为截取的涡流区局部，其中：对数螺线状流线向心力平衡分离点（109）的极径即离线等压面半径P^β _θ（119）与内螺壁对数螺线θ+β角点（106）的极径P_θ+β相等，内螺壁对数螺线θ+β角点（106）曲率半径R_θ+β与对数螺线状流线向心力平衡分离点的曲率半径R^β _θ（107）相等，R_θ+β=cos(A)P_θ+β=R^β _θ=cos(A)P^β _θ；内螺壁对数螺线θ+β角点（106）为离线等压线与内螺壁斜交点；对数螺线状流线向心力平衡分离点曲率半径R^β _θ和极径P^β _θ夹角A（110）与对数螺线状流线向心力平衡分离点倾斜角A（114）相等；离场等压面半径P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}（122）与对数螺线状流线向心力平衡分离点的曲率半径R^β _θ（107）相等；离场等压线与内螺壁斜交点（124）为着壁点，着壁点离场等压面半径P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}与内螺壁对数螺线θ+β角点（106）曲率半径R_θ+β相等，着壁点离场等压面半径P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}是离线等压面半径P^β _θ（119）的cos(A)倍且等于被去除雾滴的向心力平衡曲率半径R_平衡，P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}=R_θ+β=cos(A)P_θ+β=cos(A)P^β _θ=R_平衡，着壁点的内螺壁对数螺线曲率半径为cos(A)P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}=cos(A)R_平衡则着壁点的内螺壁对数螺线曲率为1/[cos(A)R_平衡]。

图中：

1：圆口水槽；2：进风口竖板；3：筒形箱体；4：环形过风隔板；5：长颈集水漏斗；6：螺卷式气雾分离装置；7：风机；8：风机进风口隔板；9：降噪出风口；10：风机固定支架；11：外螺壁对数螺线倾斜角A；12：内螺壁对数螺线倾斜角A；13：环形过风隔板外圆等分圆周的圆心角；14：环形过风隔板外圆切线；15：进风口竖板向内倾斜角度ε；18：弧线形进风口竖板弧线半径；19：弧线形进风口竖板弧线外端切线；20：进风口竖板外竖边；21：进风口竖板内竖边；22：气雾混合空间；23：子进风口；24：A-A剖面位置；25：超声造雾器；26：环形造雾浮漂；27：斗颈；28：斗身；29：斗檐；30：斗颈底部过水孔；31：斗身一侧轴向截面线；32：斗颈一侧轴向截面线；33：斗檐一侧轴向截面线；331：斗檐轴向截面线半径；311：斗身轴向截面线半径；34：B-B剖面位置；35：C-C剖面位置；36：D-D剖面位置；38：螺卷壳；39：E-E剖面位置；40：F-F剖面位置；41：螺心轴；42：内螺壁；43：外螺壁；44：外端凸弧壁；441：外端凸弧壁弧半径；45：内端凸弧壁；451：内端凸弧壁弧半径；46：外螺壁对数螺线；47：内螺壁对数螺线；48：螺心；49：对数螺线流线倾斜角A；50：外螺壁对数螺线α角极径P’_α；51：单臂涡旋体外端轴向断面宽度L’₀；511：单臂涡旋体内端轴向断面宽度L’_φ；52：外螺壁外端边线；53：外螺壁外端极径P’₀；54：外螺壁内端边线；55：外螺壁内端极径P’_φ；56：螺卷壳外端圆；57：内螺壁外端边线；58：内螺壁外端极径P₀；59：内螺壁内端边线；60：内螺壁内端极径P_φ；61：螺眼圆；62：外螺壁2π边线；621：外螺壁2π边线极径；63：螺卷单元入口；64：螺卷壳高度H；65：水平相邻螺卷壳夹角λ；66：螺卷壳π/2至π间轴向断面；67：螺卷壳入口所在平面；68：G-G剖面位置；69：多孔环形水平板；70：环形竖筒；71：H-H剖面位置；72：环形竖筒高度h；73：加速分离区末端轴向断面；74：外端凸弧线；75：螺眼区；76：内端凸弧线；77：加速分离区；78：减速分离区；79：加速分离区入口即螺卷单元入口切向过流断面宽度L₀；791：加速分离区末端切向过流断面宽度L_φ–2π；80：圆形底板；81：降噪出风口内壁；82：吸音材料；83：水槽注水管；84：导流锥台；841：导流锥台壁；85：K-K剖面位置；86：加速分离区外螺壁面；87：加速分离区内螺壁面；88：多孔环形水平板的一个孔；89：减速分离区内螺壁面；90：筒形箱体顶面环形盖板；91：注水管连通孔；92：长颈集水漏斗内部连接柱；93：电化学净水器；94：II局部放大位置；95：A’-A’剖面位置；96：JJ局部放大位置；97：B’-B’剖面位置；98：G’-G’剖面位置；99：对数螺线状流线；100：折断线；101：对数螺线状流线0角极径P^β ₀；102：内螺壁对数螺线β角极径P_β；103：内螺壁对数螺线θ角极径P_θ；104：对数螺线状流线θ角极径P^β _θ；105：内螺壁对数螺线θ+β角极径P_θ+β；106：内螺壁对数螺线θ+β角点；107：对数螺线状流线向心力平衡分离点的曲率半径R^β _θ；108：对数螺线状流线向心力平衡分离点曲率中心；109：对数螺线状流线向心力平衡分离点；110：对数螺线状流线向心力平衡分离点曲率半径R^β _θ和极径P^β _θ夹角A；111：对数螺线状流线向心力平衡分离点合力；112：对数螺线状流线向心力平衡分离点切向分力；113：对数螺线状流线向心力平衡分离点法向分力（向心力）；114：对数螺线状流线向心力平衡分离点倾斜角A；115：对数螺线状流线向心力平衡分离点曲率圆切线；116：对数螺线状流线向心力平衡分离点等压线切线；117：离场等压线圆周运动方向；118：对数螺线状流线运动方向；119：离线等压面半径P^β _θ；120：离线等压面P^β _θ所在圆；121：离场等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}所在圆；122：离场等压面半径P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}；123：气流去向等压面所在圆；124：离场等压线与内螺壁斜交点；125：外螺壁λ角极径P’_λ；126：外螺壁λ/2角极径P’_λ/2；127：外螺壁的π+λ/2角极径P’_π+λ/2；128：多孔环形水平板的环形内圆半径；129：多孔环形水平板的环形圆心；130：等压线P^β ₀；d1：风机进风口直径；d2：风机进风口隔板内圆直径；d3：环形过风隔板内圆直径；d4：环形竖筒内圆直径；d5：环形竖筒外圆直径；d6：斗檐上口内直径；d7：筒形箱体外壁直径；d8：环形过风隔板外圆直径；d9：圆口水槽内直径； d10：多孔环形水平板多孔公切外圆直径；d11：多孔环形水平板的环形外圆直径；d12：多孔环形水平板的环形内圆直径。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

一种雾蒸发除雾加湿机，如附图1-20及附图22-27所示，设制本实施例的造雾直径5微米、除雾直径大于或等于3微米、风机流量300立方米/小时，风机进风口直径为125毫米，视所造直径5微米的雾滴蒸发后剩余的雾滴直径大于或等于3微米；

螺卷单元相关参数计算和设定：ρ_雾=1000kg/m³，ρ_空气=1.293kg/m³，被去除雾滴半径r_雾≥1.5μm，则半径1.5μm雾滴的向心力平衡曲率半径R_平衡=(16/3)r_雾ρ_雾/ρ_空气=(16/3)×1.5×10^–6×1000/1.293=0.006187m=6.187mm，因螺卷式气雾分离装置中螺卷单元的加速分离区内螺壁壁面的水平投影对数螺线上至少有一个点的曲率大于雾滴的向心力平衡曲率的1/cos(A)，设内螺壁倾斜角A=0.1152≌6.6°，螺卷壳总极角φ=4π，则加速分离区末端内螺壁壁面的水平投影对数螺线曲率大于1/[cos(0.1152)×0.006187]=162.707，加速分离区末端内螺壁壁面的水平投影对数螺线曲率半径小于cos(0.1152)×0.006187=0.006146m，加速分离区末端内螺壁壁面的水平投影对数螺线极径小于0.006146/cos(0.1152)=0.006187m即小于6.187毫米，则设定加速分离区末端内螺壁壁面的水平投影对数螺线极径为6毫米即加速分离区末端内螺壁2π边线极径P_2π=6mm可以保证去除直径大于或等于3微米的雾滴，则内螺壁外端极径P₀=P_2π/e^{–2πtan(0.1152)}=6/0.483=12.422mm，内螺壁内端极径即螺眼圆半径P_φ=P₀e^–φtan(A)=12.422×e^{–4πtan(0.1152)}=12.422×0.234=2.902 mm，螺卷壳外端厚度L’₀= P’₀–P₀=P₀(e^αtan(A)–1) ，设L’₀=3mm，e^αtan(A)–1= L’₀ /P₀=3/12.422=0.242，外螺壁与内螺壁夹角α=In(L’₀/P₀+1)/tan(A)=In(3/12.422+1)/tan(0.1152)=1.869≌107.11°，4π–α=10.697＜φ，螺卷壳内端厚度L’_φ=P’_φ–P_φ=P_φ(e^αtan(A)–1)= 2.902×(3/12.422)=0.701mm，外螺壁外端极径P’₀=P₀e^αtan(A) =12.422×(3/12.422+1)=15.422mm，外螺壁内端极径P’_φ=P’₀e^–φtan(A)= 15.422×e^{–4πtan(0.1152)}= 15.422×0.234=3.603mm，螺卷单元入口宽度L₀=P₀–P’_2π=P₀(1–e^{(α–2π)tan(A)})=12.422×(1–e^{(1.869–2π)tan(0.1152)})=12.422×0.4=4.968mm，L₀–P_φ=4.968–2.902＞0符合L₀＞P_φ，螺卷壳高度H≥2πP_φ ²/L₀，2πP_φ ²/L₀=2π×2.902²/4.968=10.651mm，螺卷壳高度H取11毫米，加速分离区末端断面φ–2π=2π角，内螺壁2π边线的轴向断面即加速分离区末端断面，内螺壁2π边线的轴向断面宽度L_φ–2π=P_φ–2π–P’_φ=P₀e^–φtan(A)(e^2πtan(A)–e^αtan(A))=12.422×e^{–4πtan(0.1152)}×(e^{2πtan(0.1152)}–e^{1.869tan(0.1152)})=2.401mm，P_2π–L_φ–2π–L’_φ–P_φ=–0.004为小数取舍计算误差，该计算误差可以忽略；

螺卷式气雾分离装置相关参数计算和设定：由以上设定和计算可知本实施例螺卷单元入口过流面积为L₀×H=4.968×11=54.648mm²，因风机进风口直径125mm，则设定风机进风口隔板内圆直径128mm，风机进风口隔板过流面积为π（128/2）²=12867.963mm²，用风机进风口隔板过流面积是螺卷单元入口过流面积的235.47倍即12867.963/54.648=235.47，因螺卷式气雾分离装置过流面积略大于风机进风口隔板过流面积12867.963平方毫米故取整为240个螺卷单元，240个螺卷单元的过流面积之和为13115.52平方毫米既符合略大于风机进风口隔板过流面积的条件又可设定成8层水平螺卷单元并联体而每层水平螺卷单元并联体有30个螺卷壳，本实施例的螺卷式气雾分离装置由8层水平螺卷单元并联体组成每层包括30个相切的螺卷壳，每层30个相切螺卷壳等分圆周的圆心角为2π/30=0.209=12°，螺卷壳水平相邻成相等夹角λ=π- 等分圆周的圆心角=π-0.209=2.931=168°，相邻螺卷壳螺心轴距离为螺卷壳外端极径P’₀与外螺壁λ角极径P’_λ之和即P’₀+P’_λ，=P’₀（1+ e^–λtan(A)）=15.422（1+e^{–2.932tan(0.1152)}）=26.407 mm，螺心轴到多孔环形水平板环形圆心的距离为相邻螺心轴距离的一半除以λ/2角的余弦即（P’₀+P’_λ）/2/ cos(λ/2)=（26.407）/2 /cos(2.931/2)=125.62，外螺壁λ/2角极径P’_λ/2 ，P’_λ/2 = P’₀e^{–(λ/2)tan(A)}= 15.422e^{–(2.931/2)tan(0.1152)}=13.017 mm则多孔环形水平板的环形内圆直径（d12）小于或等于2[（P’₀+P’_λ）/2/cos(λ/2)–P’_λ/2]即2（125.62-13.017）=225.206mm，取30孔环形水平板的环形内圆直径为225毫米，外螺壁π+λ/2角极径P’_π+λ/2= P’₀e^{–(π+λ/2)tan(A)}=15.422e^{–(π+2.931/2)tan(0.1152)}=9.049mm则多孔环形水平板的环形外圆直径（d11）大于或等于2[（P’₀+P’_λ）/2/cos(λ/2)+P’_π+λ/2] 即2（125.62+9.049）=269.338mm，取30孔环形水平板的环形外圆直径为270毫米，则圆形底板的直径也为270毫米，环形竖筒的内圆直径（d4）大于30孔环形水平板的多孔公切外圆（d10）的直径，因螺眼圆半径P_φ=2.902mm，30孔公切外圆半径为螺心轴到30个螺卷壳圆周并联的圆心距离与螺眼圆半径之和即（P’₀+P’_λ）/2/ cos(λ/2)+P_φ=125.62+2.902=128.522mm则30孔环形水平板的多孔公切外圆直径为257.044毫米，环形竖筒的内圆直径可取264毫米，则环形竖筒的壁厚为3毫米，环形竖筒内圆直径显然大于风机进风口隔板内圆直径，30孔环形水平板的厚度可根据材料强度以轻薄为原则自行设定，环形竖筒的高度h大于或等于螺眼圆半径的π^1/2倍，环形竖筒的高度h≥π^1/2P_φ=π^1/2×2.902=5.144mm，环形竖筒的高度h取6毫米；

长颈集水漏斗相关参数计算和设定：由前述螺卷式气雾分离装置圆形底板的直径为270毫米，因长颈集水漏斗的斗檐上口内直径（d6）大于圆形底板的直径则设定斗檐上口内直径为276毫米，斗檐的一侧轴向截面线弧度大于或等于π/2则设其弧度为π/2，斗檐轴向截面线的半径取斗檐内壁轴向截面线半径设定为15毫米，斗身轴向截面线弧度为π/2，斗身内壁轴向截面线与斗檐内壁轴向截面线外切且斗身内壁轴向截面线半径大于斗檐内壁轴向截面线则斗身内壁轴向截面线半径设定为108毫米，则斗颈内壁半径为15毫米即276/2–15–108=15mm，设长颈集水漏斗壁厚3毫米则斗檐上口外直径为282毫米，斗檐外壁最大水平截面积为π（282/2）²=61575.216mm²；前述240个螺卷单元的过流面积之和为13115.52平方毫米，因螺卷式气雾分离装置过流面积＜长颈集水漏斗斗檐外侧过流面积，则设定长颈集水漏斗斗檐外侧过流面积为13200平方毫米，又因长颈集水漏斗斗檐外侧过流面积=筒形箱体内壁圆面积–长颈集水漏斗斗檐外壁最大水平截面积，则筒形箱体内壁圆面积=长颈集水漏斗斗檐外侧过流面积+长颈集水漏斗斗檐外壁最大水平截面积=74775.216mm²，那么筒形箱体内壁圆直径为2×（74775.216/π）^1/2=308.556mm，设筒形箱体壁厚为4毫米则筒形箱体外壁圆直径为316.556毫米；因长颈集水漏斗斗檐外侧过流面积＜环形过风隔板过流面积则设定环形过风隔板过流面积为13300平方毫米，又因环形过风隔板过流面积=环形过风隔板内圆面积–斗颈外壁圆面积，则环形过风隔板内圆面积=环形过风隔板过流面积+斗颈外壁圆面积=13300+π（15+3）²=14317.876mm²，那么环形过风隔板内圆直径为2×（14317.876/π）^1/2=135.019mm；

进风口相关参数计算和设定：环形过风隔板的外圆直径(d8)大于或等于所述筒形箱体的外壁直径(d7)则环形过风隔板外圆直径取317毫米，环形过风隔板的外圆周长为π×317=995.885mm，因环形过风隔板过流面积＜进风口总过流面积，则进风口总过流面积取14000平方毫米，多个进风口竖板高度取进风口总过流面积除以环形过风隔板的外圆周长即14000/995.885=14.058mm，设定31个进风口直线形竖板每个倾斜角度ε=26°，进风口竖板的导流作用使气雾混合空间内的气流旋转也可制成以其外竖边为轴同时同角度摆动的机械结构；

圆口水槽圆口内直径(d9)大于或等于环形过风隔板的外圆直径以防止筒形箱体外壁的冷凝水和环形过风隔板底面的悬水膜流到圆口水槽以外，圆口水槽圆口内直径取317毫米，圆口水槽有一定的壁厚，可在口沿设置向内斜面以使滴水流向槽内；

降噪出风口内壁为倒喇叭筒形，降噪出风口中心区域设置导流锥台，降噪出风口的过流面积为其内壁顶端水平截面积与导流锥台顶端水平截面积之差，降噪出风口的过流面积取与风机进风口面积相等；

本实施例直径3微米雾滴的向心力平衡曲率半径R_平衡为6.187毫米，其离线等压面P^β _θ=R_平衡/cos(A)=6.187/cos(0.1152)=6.228mm，其离场等压面P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}=cos(A)P^β _θ=6.228×cos(0.1152)=6.187mm，加速分离区内螺壁壁面的水平投影对数螺线着壁点极径P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}=6.187mm处的极角θ=–In(P_θ/P₀)/tan(A)=–In(6.187/12.422)/tan(0.1152)=6.024=1.917π，说明3微米雾滴在加速分离区内螺壁1.917π角位置着壁，加速分离区内螺壁1.917π角在2π角之前可保证除雾质量，着壁点曲率1/[cos(A)P^β _{θ–In[cos(A)]/tan(A)}]=1/[cos(A)R_平衡]=1/[ cos(0.1152) ×0.006187]=162.707，直径3微米雾滴的向心力平衡曲率为1/0.006187=161.629，直径3微米雾滴的向心力平衡曲率的1/cos(A)为161.629/cos(0.1152) =162.707，加速分离区末端内螺壁壁面的水平投影对数螺线曲率为1/[ cos(0.1152) ×0.006]=167.779，167.779＞162.707符合加速分离区内螺壁对数螺线上至少有一个点的曲率大于被去除雾滴的向心力平衡曲率的1/cos(A)；

室温25℃空气本底湿度50%时本机加湿至过饱和的相关用水量：空气25℃时水的平面饱和蒸气压p ₀ =3169Pa含水量为23.022g/m³，可查询《水的饱和蒸气压、温度及含水量对照表》，25℃折算开氏温度T ₀ =298k,曲率半径2.5×10^-6m的雾，r’=2.5×10^-6m，由RT ₀ In(p/p ₀ )=2γM/(ρ_水r’),8.314×298×In(p/3169)=2×0.072×0.018/(1000×2.5×10^-6)，得雾产生的平面过饱和蒸气压p=3170.33Pa，过饱和度p/p ₀ =3170.33/3169=1.00041856，空气25℃时理想状态下造曲率半径2.5×10^-6m的同温度雾加湿可获得过饱和湿度，其相对湿度可达100.04%含水量为23.032g/m³，风机流量300立方米/小时达到过饱和则需蒸发量为300×(23.032-23.022×50%)=3456.3g/小时，每立方米每秒蒸发量为0.0032g/秒，球体体积4πr’³/3，以雾滴直径5微米降为3微米则每小时造直径5微米的雾滴耗用水量为4π×(2.5×10^-6m) ³×3.4563kg/﹛4π×[(2.5×10^-6m) ³-(1.5×10^-6m) ³]/3﹜/3=3.4563×(2.5×10^-6) ³/[(2.5×10^-6m) ³-(1.5×10^-6m) ³]=4.409kg；

考虑机内持续蒸发而圆口水槽的水温低于室温而出风温度低于室温时，设T ₀ 取出风温度20℃，室温取25℃空气本底湿度取50%，则本机加湿至20℃过饱和的相关用水量和室温25℃可达的相对湿度：可查询《水的饱和蒸气压、温度及含水量对照表》，空气20℃时水的平面饱和蒸气压p ₀ =2338.8Pa含水量为17.28g/m³，20℃折算开氏温度T ₀ =293k,曲率半径2.5×10^-6m的雾，r’=2.5×10^-6m，由RT ₀ In(p/p ₀ )=2γM/(ρ_水r’),8.314×293×In(p/2338.8)=2×0.072×0.018/(1000×2.5×10^-6)，得雾产生的平面过饱和蒸气压p=2339.79Pa，过饱和度p/p ₀ =2339.79/2338.8=1.0004257，空气20℃时理想状态下造曲率半径2.5×10^-6m的同温度雾加湿可获得过饱和湿度，其相对湿度可达100.04%含水量为17.287g/m³，风机流量300立方米/小时达到过饱和则需蒸发量为300 ×(17.287-23.022×50%)=1732.8g/小时，每立方米每秒蒸发量为0.0016g/秒，球体体积4πr’³/3，以雾滴直径5微米降为3微米则造直径5微米的雾滴每小时耗用水量为4π×(2.5×10^-6m) ³×1.7328kg/﹛4π×[(2.5×10^-6m) ³-(1.5×10^-6m) ³]/3﹜/3=1.7328×(2.5×10^-6) ³/[(2.5×10^-6m) ³-(1.5×10^-6m) ³]=2.21kg，室温25℃可达的相对湿度为17.287/23.022=75%，而由降噪出风口每小时排出气流的耗水量为300 ×(17.287-23.022×50%)=1732.8g/小时；造雾耗用水量是内部循环总量，水的净消耗量是排出气流的耗水量。

特别说明的是，在本实用新型中，术语“上端”、“下端”、“顶部”、“底部”、“底面”、“顶面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：其包括圆口水槽(1)、设置在所述圆口水槽上方的多个进风口竖板(2)和设置在所述多个进风口竖板上方的筒形箱体(3)；

所述筒形箱体的底面设置环形过风隔板(4)，所述筒形箱体内下部设置长颈集水漏斗(5)，所述筒形箱体内中部设置螺卷式气雾分离装置(6)，所述筒形箱体内上部设置向上排风的风机(7)，所述螺卷式气雾分离装置和所述风机之间设置风机进风口隔板(8)，所述筒形箱体顶部设置降噪出风口(9)，所述降噪出风口下方设置风机固定支架(10) 固定所述风机；

所述环形过风隔板的外圆直径(d8)大于或等于所述筒形箱体的外壁直径(d7)，所述环形过风隔板固定于所述筒形箱体底面上；

所述风机进风口隔板为环形，其内圆直径（d2）大于风机进风口直径（d1），所述风机进风口隔板连接并固定于所述筒形箱体的内壁上；

所述圆口水槽内设置有造雾器。

2.根据权利要求1所述的一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：所述多个进风口竖板沿所述环形过风隔板的外圆等分圆周并以相同倾斜角度ε沿所述环形过风隔板的外圆圆周排列，0＜ε＜π/4，所述进风口竖板的上边与所述环形过风隔板连接，所述进风口竖板的外竖边(20)与所述环形过风隔板的外圆所在柱面相交，所述进风口竖板的内竖边(21)与所述环形过风隔板的内圆所在柱面留有气雾混合空间(22)供所述造雾器向所述多个进风口竖板导流进入的涡旋气流喷雾加湿。

3.根据权利要求1所述的一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：所述圆口水槽内还设置有环形造雾浮漂(26)，所述环形造雾浮漂可供多个所述造雾器环绕所述环形过风隔板的内圆所在柱面漂浮造雾。

4.根据权利要求1所述的一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：所述长颈集水漏斗置于所述环形过风隔板的上方，所述长颈集水漏斗包括斗颈(27)、斗身(28)和斗檐(29)，所述长颈集水漏斗的外壁和所述筒形箱体的内壁形成的宽阔空间使雾加湿气流流速降低而延长加湿时间，所述斗颈向下穿过所述环形过风隔板的内圆口延伸至所述圆口水槽的底部并与所述圆口水槽的内底面连接，所述斗颈的底部还开过水孔(30)与所述圆口水槽的水面以下连通使所述长颈集水漏斗的内壁和外壁集水回流至所述圆口水槽供循环使用。

5.根据权利要求1所述的一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：所述螺卷式气雾分离装置置于所述长颈集水漏斗的上方，所述螺卷式气雾分离装置顶部与所述风机进风口隔板连接；

所述螺卷式气雾分离装置包括至少一层水平螺卷单元并联体，所述一层水平螺卷单元并联体包括多个圆周并联的螺卷壳(38)、并联体环形上盖、并联体环形下底；

所述螺卷壳为一个绕螺心轴(41)水平向内旋转卷曲的等高单臂涡旋体，所述单臂涡旋体由内螺壁(42)、外螺壁(43)、外端凸弧壁(44)、内端凸弧壁(45)围成，所述单臂涡旋体面向所述螺心轴的壁面为所述内螺壁，所述单臂涡旋体背向所述螺心轴的壁面为所述外螺壁，所述单臂涡旋体的曲率增大方向为正旋方向，所述单臂涡旋体的外端由所述外端凸弧壁与所述内螺壁的外端相切与所述外螺壁的外端相交，所述单臂涡旋体的内端由所述内端凸弧壁与所述外螺壁的内端相切与所述内螺壁的内端相交，所述单臂涡旋体内螺壁和外螺壁的水平投影曲线为两条相似对数螺线，所述外螺壁水平投影曲线为外螺壁对数螺线(46)，所述内螺壁水平投影曲线为内螺壁对数螺线(47)，所述单臂涡旋体旋转卷曲总极角为φ，φ≥4π–α，所述两条相似对数螺线同所述螺心轴、共所述总极角φ、外端极角均为0，所述两条相似对数螺线的倾斜角A相等，所述两条相似对数螺线的倾斜率均为–tan(A)，0＜tan(A)＜1，所述两条相似对数螺线的水平夹角为α，0＜α＜2π，所述外螺壁对数螺线和所述内螺壁对数螺线的相似比为e^αtan(A)，以所述螺心轴为圆心以所述外螺壁的外端极径为半径的圆为所述螺卷壳的外端圆(56)，以所述螺心轴为圆心以所述内螺壁的内端极径为半径的圆为螺眼圆(61)，所述螺眼圆与所述螺卷壳外端圆是同心圆，所述单臂涡旋体自所述螺卷壳外端圆水平旋转卷曲至所述螺眼圆，所述内螺壁外端边线和所述外螺壁的2π极角边线(62)之间形成的轴向断面为螺卷单元入口(63)，所述螺卷壳的高度H(64)大于或等于所述螺眼圆半径的2πe^–φtan(A)/(1–e^{(α–2π)tan(A)})倍；

所述多个螺卷壳圆周并联为多个同尺寸同旋向的所述螺卷壳水平相邻成相等夹角λ(65)且π/2≤λ＜π并联排列成圆形，任意相邻两个所述螺卷壳的连接方式包括相切、相交、相隔；

所述并联体环形上盖置于所述多个螺卷壳圆周并联的顶面，所述并联体环形下底置于所述多个螺卷壳圆周并联的底面，所述并联体环形上盖和所述并联体环形下底均由多孔环形水平板(69)和环形竖筒(70)连接而成，所述环形竖筒的高度h(72)大于或等于所述螺眼圆半径的π^1/2倍；

所述多孔环形水平板上一个孔（88）对应所述多个螺卷壳圆周并联中的一个螺卷壳的螺眼圆，所述多孔环形水平板上孔的水平投影与所述螺卷壳的螺眼圆的水平投影重合，所述多孔环形水平板上孔的个数等于所述螺卷壳的个数；

所述并联体环形上盖、所述多个螺卷壳圆周并联和所述并联体环形下底围成所述一层水平螺卷单元并联体，所述多个螺卷壳圆周并联中的每个所述螺卷壳与其顶面的所述并联体环形上盖和其底面的所述并联体环形下底围成一个螺卷单元，所述螺卷单元的上盖与所述螺眼圆的水平投影重合的孔为上盖孔，所述螺卷单元的下底与螺眼圆的水平投影重合的孔为下底孔，所述上盖孔和所述下底孔为螺卷单元出口，所述上盖孔和所述下底孔之间的互相投影空间为螺眼区(75)，从所述螺卷单元入口沿所述螺卷壳的内部旋转至所述螺眼区所形成的空间为涡流区，所述涡流区包括加速分离区(77)和减速分离区(78)，所述涡流区内由双侧螺壁面围成的空间为加速分离区，所述涡流区内由单侧螺壁面所围成的空间为减速分离区；

所述加速分离区内螺壁壁面的水平投影对数螺线上至少有一个点的曲率大于雾滴的向心力平衡曲率的1/cos(A),气雾混合气流经过所述加速分离区形成等高涡旋流场，涡旋流场中所述加速分离区切向过流断面减小而流速增加，流速增加而压强减小，涡旋流场中的流线呈对数螺线状且相似成簇，雾滴随气流运动达到其向心力平衡曲率时由有倾斜角的对数螺线运动转为无倾斜角的圆周运动而后雾滴沿圆周运动的等压面撞至所述内螺壁而实现气雾分离；气雾混合气流由所述螺卷单元入口进入，分离后的气流由所述螺卷单元出口排出，分离的雾滴撞壁成液膜后受重力作用沿所述螺卷单元的内部壁面汇流至所述下底孔排出；

多层所述水平螺卷单元并联体竖向同轴层叠成筒即多层水平螺卷单元并联筒；

所述螺卷式气雾分离装置还包括圆形底板(80)，所述圆形底板与所述一层水平螺卷单元并联体的并联体环形下底或所述多层水平螺卷单元并联筒的最下一层并联体环形下底相连于所述并联体环形下底的环形竖筒的下边，所述圆形底板的直径小于所述长颈集水漏斗的斗檐上口内直径（d6），所述圆形底板的圆边与所述长颈集水漏斗的斗檐上口边留有过流缝隙供所述螺卷式气雾分离装置溢出的液流通过；

所述多层水平螺卷单元并联筒和所述圆形底板组成所述螺卷式气雾分离装置，其外围气雾混合气流分配进入其内部的所述多个螺卷单元形成多个并联的气流涡旋完成气雾分离，分离后排出所述多个螺卷单元的高湿气流向其中心汇集后因所述圆形底板的阻挡而向上排出，分离后排出所述多个螺卷单元的液体沿其中心侧壁面汇流至所述圆形底板的上面，汇流至所述圆形底板上面的液体累积高于其最下一层螺卷单元下底孔的上面时沿所述最下层螺卷单元内的反气流流向溢出，溢出所述螺卷式气雾分离装置的液体通过所述过流缝隙由所述圆形底板的底面滴落或滴流至所述长颈集水漏斗；

所述螺卷式气雾分离装置的顶部与所述风机进风口隔板的连接由所述螺卷式气雾分离装置的最上层并联体环形上盖的环形竖筒的上边与所述风机进风口隔板的底面连接，所述螺卷式气雾分离装置的环形竖筒内圆直径（d4）大于所述风机进风口隔板内圆直径。

6.根据权利要求1所述的一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：所述降噪出风口的内壁(81)为倒喇叭筒形以吸收噪音并降低风阻，所述降噪出风口的内壁与其对应的筒形箱体内壁之间的空间可填塞吸音材料(82)。

7.根据权利要求5所述的一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：所述加速分离区的双侧螺壁面的水平投影对数螺线相似，其倾斜角A相等。

8.根据权利要求5所述的一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：任意相邻两个所述螺卷壳的连接方式包括相切、相交、相隔，所述相切两个螺卷壳的螺心轴距离为其中一个所述螺卷壳外端极径与另一个所述螺卷壳λ极角的外螺壁极径（125）之和；所述相交两个螺卷壳的螺心轴距离为其中一个所述螺卷壳外端极径与另一个所述螺卷壳λ极角的外螺壁极径之和再减去所述相交厚度而得的差；所述相隔两个螺卷壳的螺心轴距离为其中一个所述螺卷壳外端极径与另一个所述螺卷壳λ极角的外螺壁极径之和再加上所述相隔两个螺卷壳外螺壁的距离而得的和。

9.根据权利要求4所述的一种雾蒸发除雾加湿机，其特征在于：所述斗颈的一侧轴向截面线为直线，所述斗身的一侧轴向截面线(31)为与所述斗颈的同侧轴向截面线(32)外切的弧线其弧度为π/2，所述斗檐的一侧轴向截面线(33)为与所述斗身的同侧轴向截面线外切的弧线其弧度大于或等于π/2，所述斗檐轴向截面线的半径(331)小于所述斗身轴向截面线的半径(311)。

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