RU2771038C1 - Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer - Google Patents
Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771038C1 RU2771038C1 RU2021114404A RU2021114404A RU2771038C1 RU 2771038 C1 RU2771038 C1 RU 2771038C1 RU 2021114404 A RU2021114404 A RU 2021114404A RU 2021114404 A RU2021114404 A RU 2021114404A RU 2771038 C1 RU2771038 C1 RU 2771038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tower
- air
- flow
- river
- creation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B1/00—Equipment or apparatus for, or methods of, general hydraulic engineering, e.g. protection of constructions against ice-strains
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
- F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области прикладной метеорологии и экологии, в частности к способам создания восходящего потока воздуха в башне за счет естественной конвекции при разности плотности более и менее нагретых слоев воздуха с целью создания циркуляции воздуха в приземном слое города для теплого времени года, и может использоваться для очистки воздушных бассейнов городов от смога за счет конвекции воздуха, обеспечивающей вынос загрязняющих атмосферу частиц из приземной зоны в верхние слои атмосферы.The invention relates to the field of applied meteorology and ecology, in particular to methods for creating an upward flow of air in the tower due to natural convection with a difference in density of more and less heated air layers in order to create air circulation in the surface layer of the city for the warm season, and can be used for cleaning the air basins of cities from smog due to air convection, which ensures the removal of particles polluting the atmosphere from the surface zone to the upper layers of the atmosphere.
Предпосылкой для создания изобретения явилась идея использования разности температуры воды в реке и воздуха в летнее время для улучшения экологической ситуации в г. Красноярске, когда неблагоприятные метеорологические условия (НМУ) наступают в случае отсутствия движения воздуха в приземном слое или при малой скорости ветра. При этом температура воды в реке Енисей составляет примерно 4°С, а средняя температура воздуха в летнее время равна 22°С, что позволяет использовать разность температуры воды и воздуха в летнее время для реализации заявляемого способа с помощью специального сооружения - башни на водной акватории Енисея.The prerequisite for the creation of the invention was the idea of using the temperature difference between the water in the river and the air in summer to improve the environmental situation in Krasnoyarsk, when adverse meteorological conditions (NMU) occur in the absence of air movement in the surface layer or at low wind speed. At the same time, the water temperature in the Yenisei River is approximately 4 ° C, and the average air temperature in summer is 22 ° C, which makes it possible to use the difference in water and air temperature in summer to implement the proposed method using a special structure - a tower in the Yenisei water area .
Из уровня техники известны способы и устройства, создающие локальные конвективные потоки, обеспечивающие создание тяги из приземного слоя атмосферы в верхние слои, способствуя уносу загрязняющих микрочастиц из приземного слоя и разрушению инверсионного слоя, отражающего вредные вещества. Изменение атмосферных условий при этом основано на создании восходящего потока воздуха.From the prior art methods and devices are known that create local convective currents that provide the creation of thrust from the surface layer of the atmosphere to the upper layers, contributing to the removal of polluting microparticles from the surface layer and the destruction of the inversion layer reflecting harmful substances. The change in atmospheric conditions in this case is based on the creation of an upward flow of air.
Известен способ создания восходящего потока воздуха в атмосфере и устройство для его осуществления (гелиатор), в котором восходящий поток воздуха подогревают на нескольких уровнях от нагреваемой солнцем зачерненной поверхности и обогащают отрицательными ионами, а устройство состоит из нагреваемой Солнцем многоярусной системы привязных аэростатов с зачерненными баллонами, которые располагаются в виде нескольких расположенных один над другим ярусов, причем на ярусах закреплены заземленные эмиттеры электронов, коронирующие в электрическом поле Земли (Патент РФ № 2462026 С1, дата приоритета 28.03.2011, дата публикации 27.09.2012, автор Павлюченко В.П., RU).There is a known method for creating an ascending air flow in the atmosphere and a device for its implementation (heliator), in which the ascending air flow is heated at several levels from a blackened surface heated by the sun and enriched with negative ions, and the device consists of a sun-heated multi-tiered system of tethered balloons with blackened balloons, which are located in the form of several tiers located one above the other, and grounded electron emitters are fixed on the tiers, corona in the electric field of the Earth (RF Patent No. RU).
Недостатками аналога являются: сложность способа и устройства для его осуществления, обусловленная использованием аэростатов, а также недостаточная эффективность для очистки воздуха.The disadvantages of the analogue are: the complexity of the method and device for its implementation, due to the use of balloons, as well as insufficient efficiency for air purification.
Из уровня техники известны также способы очистки загрязненного воздуха в приземной зоне с помощью очистительной башни.From the prior art, methods are also known for cleaning polluted air in the surface zone using a cleaning tower.
Известна вентиляционная башня для обеззараживания атмосферы, снабженная трубой или воздуховодом с поперечным сечением более 25 м2, который имеет вверху отверстие для притока более чистого воздуха, находящегося над границами наиболее частых слоев атмосферной инверсии, а также имеет сопла или выпускные отверстия на высоте более 30 м над землей. Для движения воздуха от верхнего отверстия к выпускным отверстиям предусмотрены средства, такие как турбины или компрессоры, при этом воздух выводится из выпускных отверстий с помощью эжектируемых воздушных струй, имеющих дальность действия не менее 500 м, причем скорость в центре потока сопла составляет более 1 м/с (Патент Германии № DE3823849 (А1), дата публикации 26.01.1989)Known ventilation tower for disinfection of the atmosphere, equipped with a pipe or duct with a cross section of more than 25 m 2 , which has a hole at the top for the influx of cleaner air, located above the boundaries of the most frequent layers of atmospheric inversion, and also has nozzles or outlets at a height of more than 30 m above the ground. Means such as turbines or compressors are provided to move the air from the top opening to the outlets, the air being expelled from the outlets by means of ejected air jets having a range of at least 500 m, the velocity at the center of the nozzle flow being more than 1 m/ c (German Patent No. DE3823849 (A1), publication date 01/26/1989)
Недостатком способа очистки загрязненного воздуха с помощью известной башни является создание принудительной вентиляции для движения воздуха в башне сверху вниз, а также существенная высота башни.The disadvantage of the method of purification of polluted air using the well-known tower is the creation of forced ventilation for the movement of air in the tower from top to bottom, as well as the significant height of the tower.
Известна очистительная 100-метровая башня Xian smog tower, построенная в Китае, при тестировании которой зафиксировано снижение загрязнения воздуха от вредных для здоровья микрочастиц РМ2,5 на 15% всего за три месяца работы на территории в 10 км2. При этом Xian smog tower удавалось перерабатывать до 10 млн м3 воздуха в сутки. Технологический процесс очистки воздуха башней Xian smog tower разделен на следующие этапы. Сначала воздух отбирается из атмосферы и транспортируется в расположенные неподалеку от башни тепловые станции, в которых при помощи электроэнергии, полученной от солнечных батарей, грязный воздух нагревается и возвращается в башню, внутри которой поднимается вверх, проходит через фильтры пять ступеней очистки и только затем попадает опять в атмосферу (https://24gadget.ru/1161066142-v-kitae-zarabotal-krupnevshiy-v-mire-ochistitel-vozduha.html, дата просмотра 31.03.2021).A 100-meter purification tower Xian smog tower, built in China, is known, during testing of which a decrease in air pollution from harmful PM2.5 microparticles by 15% was recorded in just three months of operation on an area of 10 km 2 . At the same time, the Xian smog tower managed to process up to 10 million m 3 of air per day. The air purification process of Xian smog tower is divided into the following steps. First, the air is taken from the atmosphere and transported to thermal stations located near the tower, where, with the help of electricity obtained from solar panels, the dirty air is heated and returned to the tower, inside which it rises, passes through five stages of purification filters, and only then enters again into the atmosphere (https://24gadget.ru/1161066142-v-kitae-zarabotal-krupnevshiy-v-mire-ochistitel-vozduha.html, accessed 03/31/2021).
Недостатком очистительной установки является необходимость создания парников для нагрева воздуха, занимающих значительную площадь, и использование устройств для создания вынужденных потоков воздуха.The disadvantage of the purification plant is the need to create greenhouses for heating the air, occupying a large area, and the use of devices to create forced air flows.
В качестве прототипа принят способ очистки воздушных бассейнов городов, основанный на получении конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха, реализуемый с помощью известного устройства для очистки загрязненного воздуха, которое содержит жесткую башню с закрепленным на элементах ее конструкции вертикально ориентированным нагревателем воздуха с электрическим подогревом от наземного источника электропитания, причем нагреватель выполнен в виде термосифонов, установленных вертикально один над другим и закрепленных на башне вдоль ее вертикальной оси, на которой также закреплены через изоляторы электрические нагреватели, контактирующие с поверхностью нижних концов термосифонов, при этом нагретые термосифоны нагревают окружающий их слой воздуха, который начинает восходящее движение вдоль вертикальной оси башни, создавая конвективные потоки, поднимающие вверх мелкие частицы загрязнений приземного слоя атмосферы (Патент РФ № 2316205 С2, дата приоритета 22.11.2005, дата публикации 10.02.2008, авторы: Телемтаев М.М и Яценко Е.С., RU, прототип).As a prototype, a method was adopted for cleaning the air basins of cities, based on obtaining convection of air masses by thermal heating of air, implemented using a known device for cleaning polluted air, which contains a rigid tower with a vertically oriented air heater fixed to its structural elements with electric heating from a ground source power supply, and the heater is made in the form of thermosyphons, installed vertically one above the other and fixed on the tower along its vertical axis, on which electric heaters are also fixed through insulators, which are in contact with the surface of the lower ends of the thermosyphons, while the heated thermosyphons heat the surrounding air layer, which begins an upward movement along the vertical axis of the tower, creating convective flows that lift up small particles of pollution from the surface layer of the atmosphere (RF Patent No. 2316205 C2, priority date 11/22/2005, publication date 02/10/20 08, authors: Telemtaev M.M. and Yatsenko E.S., RU, prototype).
Недостатком прототипа является высокая энергозатратность способа, обусловленная наличием нагревателей воздуха с электрическим подогревом от наземного источника электропитания.The disadvantage of the prototype is the high energy consumption of the method, due to the presence of air heaters with electrical heating from a ground power source.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание способа очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое, основанного на создании восходящего потока воздуха в башне за счет естественной конвекции при разности плотности более и менее нагретых слоев воздуха для создания циркуляционного движения воздуха вблизи башни в приземном слое для теплого времени года при использовании для нагрева воздуха солнечной энергии.The technical problem solved by the invention is the creation of a method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer, based on the creation of an upward air flow in the tower due to natural convection with a difference in density of more and less heated air layers to create a circulation air movement near the tower in surface layer for the warm season when using solar energy to heat the air.
Для решения технической проблемы предложен способ очистки воздушных бассейнов города Красноярска от смога и поллютантов в приземном слое воздуха в акватории Енисея в летнее время, заключающийся в создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне для получения восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы, в качестве источника теплоты для нагрева воздуха в башне используют солнечную энергию, а в качестве холодного источника – поверхность воды в реке, при этом за счет разности температуры воздуха вблизи поверхности воды и нагретых слоев в башне создают восходящий поток воздуха, при этом используют установленную с помощью опорных платформ в основании на двух отстоящих одна от другой баржах, сориентированных против течения реки в продольном направлении, башню в виде конуса с черным покрытием ее ограждения. To solve a technical problem, a method is proposed for cleaning the air basins of the city of Krasnoyarsk from smog and pollutants in the surface air layer in the water area of the Yenisei in the summer, which consists in creating natural convection of air masses by thermally heating the air in the tower to obtain an upward air flow that contributes to the emergence of circulation movement near the tower , the creation of thrust, the removal and dispersion of harmful impurities from the surface zone to the upper layers of the atmosphere, solar energy is used as a heat source to heat the air in the tower, and the surface of the water in the river is used as a cold source, while due to the difference in air temperature near the surface of water and heated layers in the tower create an ascending air flow, while using a tower in the form of a cone with a black coating of its fence installed with the help of support platforms at the base on two barges spaced from one another, oriented against the river flow in the longitudinal direction.
Согласно изобретению, в нем используют башню с металлическим каркасом, обшитым алюминиевыми листами с наружным покрытием. According to the invention, it uses a tower with a metal frame sheathed with aluminum sheets with an outer coating.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для осуществления способа очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху, где введены следующие обозначения: 1 - башня; 2 - баржа; 3 - опорная платформа башни; стрелками показано направление течения реки Енисей.In FIG. 1 schematically shows a device for implementing a method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer, general view; in fig. 2 - the same, top view, where the following designations are introduced: 1 - tower; 2 - barge; 3 - tower support platform; the arrows show the direction of the flow of the Yenisei River.
Башня 1, выполненная с конусностью по типу конфузора для усиления создаваемой в ней тяги, содержит металлический каркас с закрепленным на нем ограждением из алюминиевых листов, покрытых снаружи черной краской для улучшения теплообмена излучением. В качестве ограждения каркаса также могут быть использованы современные высокопрочные ткани. В основании башни 1 диаметрально расположены две опорные платформы 3, предназначенные для монтажа башни 1 на двух баржах 2, отстоящих одна от другой и сориентированных против течения реки Енисей в продольном направлении.Tower 1, made with a cone like a confuser to enhance the thrust generated in it, contains a metal frame with a fence made of aluminum sheets fixed on it, coated on the outside with black paint to improve heat transfer by radiation. Modern high-strength fabrics can also be used as a frame fencing. At the base of the tower 1, two
Подготовка к осуществлению способа очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое производится следующим образом. Башня 1 монтируется с помощью опорных платформ 3 на палубах двух барж 2. Баржи 2 буксируют на специально выделенный участок реки Енисей в пределах города. За счет разности температуры поверхности воды реки Енисей и нагретой Солнцем внутренней поверхности башни 1 возникает восходящий поток воздуха, который способствует появлению циркуляционного движения вблизи башни 1, тяги внутри башни и рассеиванию вредных примесей из приземного слоя в верхние слои атмосферы. Preparation for the implementation of the method of cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer is as follows. Tower 1 is mounted using
Преимуществом способа является использование естественной конвекции воздуха для создания циркуляции воздуха вблизи башни без затрат электроэнергии для нагрева воздуха, а также сравнительная простота изготовления башни и мобильность устройства. Кроме того, при установке нескольких устройств эффективность способа возрастает.The advantage of the method is the use of natural air convection to create air circulation near the tower without spending electricity to heat the air, as well as the relative ease of manufacturing the tower and the mobility of the device. In addition, when installing several devices, the efficiency of the method increases.
Технический результат заключается в создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне за счет солнечной энергии и в получении восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы.The technical result consists in creating a natural convection of air masses by thermally heating the air in the tower due to solar energy and in obtaining an ascending air flow that contributes to the emergence of a circulation movement near the tower, creating thrust, carrying out and dispersing harmful impurities from the ground zone to the upper layers of the atmosphere.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021114404A RU2771038C1 (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021114404A RU2771038C1 (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771038C1 true RU2771038C1 (en) | 2022-04-25 |
Family
ID=81306210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021114404A RU2771038C1 (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771038C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2820898C1 (en) * | 2023-07-05 | 2024-06-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Device for cleaning air pools from smog and pollutants in surface layer |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2265163C2 (en) * | 2003-04-09 | 2005-11-27 | Безруков Юрий Иванович | Solar-vacuum electric power station |
RU2316205C2 (en) * | 2005-11-21 | 2008-02-10 | Марат Махметович Телемтаев | Apparatus for purifying of contaminated air |
CN105064263B (en) * | 2015-07-16 | 2016-06-01 | 上海市园林设计院有限公司 | The water system system of a kind of Waterfront green field view |
CN109340957A (en) * | 2018-09-19 | 2019-02-15 | 中信建筑设计研究总院有限公司 | Multi-freezing pipe, multi-heat source air conditioning, heat supply system of providing multiple forms of energy to complement each other |
-
2021
- 2021-05-20 RU RU2021114404A patent/RU2771038C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2265163C2 (en) * | 2003-04-09 | 2005-11-27 | Безруков Юрий Иванович | Solar-vacuum electric power station |
RU2316205C2 (en) * | 2005-11-21 | 2008-02-10 | Марат Махметович Телемтаев | Apparatus for purifying of contaminated air |
CN105064263B (en) * | 2015-07-16 | 2016-06-01 | 上海市园林设计院有限公司 | The water system system of a kind of Waterfront green field view |
CN109340957A (en) * | 2018-09-19 | 2019-02-15 | 中信建筑设计研究总院有限公司 | Multi-freezing pipe, multi-heat source air conditioning, heat supply system of providing multiple forms of energy to complement each other |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2820898C1 (en) * | 2023-07-05 | 2024-06-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Device for cleaning air pools from smog and pollutants in surface layer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7026723B2 (en) | Air filtering chimney to clean pollution from a city and generate electric power | |
US5395598A (en) | Convection towers | |
AU2001267224B2 (en) | Solar chimney wind turbine | |
US20040112055A1 (en) | Atmospheric vortex engine | |
US9097241B1 (en) | Transpired solar collector chimney tower | |
US9334853B2 (en) | Transpired solar collector chimney tower | |
AU2001267224A1 (en) | Solar chimney wind turbine | |
CN105714726B (en) | A kind of method based on the abatement haze for breaking through inversion layer | |
CN107976087A (en) | Adverse current no-arbitrary pricing double-curve cooling column | |
RU2771038C1 (en) | Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer | |
DE10217529B4 (en) | Eddy current power plant | |
CN101338735A (en) | Multi- energy sources power generation and sea water desalination device | |
RU2820898C1 (en) | Device for cleaning air pools from smog and pollutants in surface layer | |
CN1587690A (en) | Building method for solar energy chimney generator | |
KR100991467B1 (en) | Purification apparatus of atmospheric environment | |
RU2115296C1 (en) | Method for changing weather in local zones of atmosphere near the ground | |
US8273157B1 (en) | Method and system for an integrated air filtering apparatus and thermal solar system using aspect ratio | |
KR101634251B1 (en) | Solar chimney tower and solar energy collecting apparatus | |
CN213927611U (en) | Water jet equipment is used in afforestation of municipal administration keeping a public place clean | |
CN101338736A (en) | Multi- energy sources power generation and sea water desalination method | |
CN208425296U (en) | A kind of device removing haze and regulating the climate and the system comprising the device | |
RU2038511C1 (en) | Tower wind motor | |
RU1813840C (en) | Device for heating water in water reservoir | |
KR102385791B1 (en) | Tower for cleaning air | |
RU2282747C2 (en) | Method of transmission of accumulated thermal energy in wind power plant and wind power plant with accumulation of energy |