RU2820898C1 - Device for cleaning air pools from smog and pollutants in surface layer - Google Patents
Device for cleaning air pools from smog and pollutants in surface layer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820898C1 RU2820898C1 RU2023117818A RU2023117818A RU2820898C1 RU 2820898 C1 RU2820898 C1 RU 2820898C1 RU 2023117818 A RU2023117818 A RU 2023117818A RU 2023117818 A RU2023117818 A RU 2023117818A RU 2820898 C1 RU2820898 C1 RU 2820898C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tower
- air
- heated
- layers
- area
- Prior art date
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 title abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 23
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области прикладной метеорологии и экологии, в частности к устройствам для создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне в летний период и получения восходящего вертикального потока воздуха в башне, а также направленного горизонтального выхода нагретого потока из башни, способствующих созданию тяги, появлению движения воздуха вблизи башни, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы.The invention relates to the field of applied meteorology and ecology, in particular to devices for creating natural convection of air masses by thermal heating of air in a tower in the summer and obtaining an ascending vertical air flow in the tower, as well as a directed horizontal exit of the heated flow from the tower, contributing to the creation of draft, the appearance of air movement near the tower, the removal and dispersion of harmful impurities from the surface zone into the upper layers of the atmosphere.
Предпосылкой для создания изобретения является 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 изменения атмосферных условий и улучшения экологической ситуации в городе с помощью заявляемого устройства, содержащего башню с насадкой, установленную с помощью плавсредств на водной акватории Енисея. Использование предлагаемого устройство особенно актуально для очистки воздуха над летними детскими лагерями, расположенными вблизи берега реки Енисей, в частности в Октябрьском районе города Красноярска.The prerequisite for creating the invention is the idea of using the difference in temperature of water in the river and air in the summer to improve the environmental situation in Krasnoyarsk, when adverse meteorological conditions (AMC) occur in the absence of air movement in the ground layer or at low wind speeds. At the same time, the water temperature in the Yenisei River is approximately 4°C, and the average air temperature in the summer is 22°C, which makes it possible to use the difference in water and air temperatures in the summer to change atmospheric conditions and improve the environmental situation in the city using the proposed device , containing a tower with a nozzle installed using floating craft in the water area of the Yenisei. The use of the proposed device is especially relevant for air purification over summer children's camps located near the banks of the Yenisei River, in particular in the Oktyabrsky district of the city of Krasnoyarsk.
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.Methods and devices are known from the prior art that create local convective flows, ensuring the creation of thrust from the surface layer of the atmosphere to the upper layers, promoting the removal of polluting microparticles from the surface layer and the destruction of the inversion layer that reflects harmful substances. The change in atmospheric conditions is based on the creation of an upward air flow.
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 multi-tiered system of tethered balloons heated by the sun with blackened cylinders, 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 Earth's electric field (RF Patent No. 2462026 C1, priority date 03/28/2011, publication date 09/27/2012, author V.P. Pavlyuchenko, 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.
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).The well-known 100-meter purification tower Xian smog tower, built in China, during testing of which a 15% reduction in air pollution from harmful PM2.5 microparticles was recorded in just three months of operation over an area of 10 km 2 . At the same time, Xian smog tower was able to process up to 10 million m3 of air per day. The technological process of air purification by Xian smog tower is divided into the following stages. First, the air is taken from the atmosphere and transported to thermal stations located near the tower, in which, using electricity obtained from solar panels, dirty air is heated and returned to the tower, inside which it rises up, passes through five-stage 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 известной очистительной башни является необходимость создания парников для нагрева воздуха, занимающих значительную площадь, и использование устройств для создания вынужденных потоков воздуха.The disadvantage of the known purification tower is the need to create greenhouses for heating the air, which occupy a significant area, and the use of devices to create forced air flows.
В качестве прототипа принято устройство, предназначенное для реализации способа очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов, основанного на 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. За счет разности температуры воздуха вблизи поверхности воды и нагретых слоев в башне создают восходящий поток воздуха. При этом используют башню в виде конуса с черным покрытием ее ограждения, установленную с помощью опорных платформ в основании на двух отстоящих одна от другой баржах, сориентированных против течения реки в продольном направлении (Патент РФ № 2771038 С1, дата приоритета 20.05.2021, дата публикации 25.04.2022, авторы: Кулагин В.А., Енютина Т.А., Кулагина Т.А., Марченкова С.Г., RU, прототип).As a prototype, a device was adopted designed to implement a method for cleaning city air basins from smog and pollutants, based on the creation of natural convection of air masses by thermal heating of the air in the tower to produce an upward air flow that promotes the appearance of circulation movement near the tower, the creation of draft, removal and dispersion harmful impurities from the ground 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. Due to the difference in air temperature near the surface of the water and the heated layers in the tower, an upward air flow is created. In this case, a tower is used 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 flow of the river in the longitudinal direction (RF Patent No. 2771038 C1, priority date 05/20/2021, publication date 04/25/2022, authors: Kulagin V.A., Enyutina T.A., Kulagina T.A., Marchenkova S.G., RU, prototype).
Недостатком прототипа является низкая эффективность устройства из-за ограниченной зоны очистки приземного слоя атмосферы вблизи башни и отсутствия возможности направления нагретого воздуха в сторону объекта, нуждающегося в очистке воздушного бассейна.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of the device due to the limited area for cleaning the ground layer of the atmosphere near the tower and the inability to direct heated air towards the object that needs to clean the air pool.
Технической проблемой, касающейся усовершенствования устройства для очистки воздушных бассейнов от смога и поллютантов в приземном слое в летнее время, является обеспечение возможности увеличения зоны очищаемого воздушного бассейна созданием восходящего потока воздуха в башне с насадкой за счет естественной конвекции и направления выходящего потока теплого воздуха, нагретого солнечной энергией, в сторону объекта или участка местности, расположенных вблизи башни, установленной на плавсредствах на реке Енисей.A technical problem concerning the improvement of a device for cleaning air basins from smog and pollutants in the ground layer in the summer is to ensure the possibility of increasing the area of the air basin being purified by creating an ascending air flow in a tower with a nozzle due to natural convection and directing the outgoing flow of warm air heated by the sun energy towards an object or area located near a tower installed on watercraft on the Yenisei River.
Для решения технической проблемы предложено устройство для очистки воздушных бассейнов города Красноярска от смога и поллютантов в приземном слое в акватории Енисея в летнее время, предназначенное для изменения атмосферных условий за счет естественной конвекции и создания восходящего потока воздуха при использовании разности температуры воздуха вблизи поверхности воды и нагретых выше слоев, включающее башню в виде конуса с черным покрытием ограждения для теплового нагрева воздуха в башне за счет солнечной энергии, установленную с помощью опорных платформ в основании на двух отстоящих друг от друга плавсредствах в виде барж, сориентированных против течения реки Енисей в продольном направлении, и предназначенную для создания в ней восходящего потока воздуха за счет разности температуры воздуха вблизи поверхности воды и нагретых слоев воздуха в указанной башне, способствующего появлению тяги вблизи башни, движению воздуха, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы. Новым является то, что на верху башни дополнительно смонтирована насадка с конусным основанием и Г-образным выходным патрубком, ориентированным в сторону объекта или участка местности, расположенных вблизи башни и предназначенных для очистки прилегающего к ним воздушного пространства, осуществляемой за счет создания тяги вследствие перемещения вверх менее плотных слоев нагретого воздуха в башне и изменяющегося вектора движения выходящего из Г-образного патрубка нагретого потока воздуха в горизонтальном и вертикальном направлениях.To solve a technical problem, a device has been proposed for cleaning the air basins of the city of Krasnoyarsk from smog and pollutants in the ground layer in the Yenisei water area in the summer, designed to change atmospheric conditions due to natural convection and create an upward air flow using the difference in air temperature near the surface of the water and heated above the layers, including a tower in the form of a cone with a black coating of fencing for thermal heating of the air in the tower due to solar energy, installed using support platforms at the base on two spaced apart floating craft in the form of barges, oriented against the flow of the Yenisei River in the longitudinal direction, and designed to create an upward air flow in it due to the difference in air temperature near the surface of the water and the heated layers of air in the specified tower, promoting the appearance of draft near the tower, air movement, removal and dispersion of harmful impurities from the surface zone to the upper layers of the atmosphere. What is new is that at the top of the tower there is an additional nozzle mounted with a conical base and an L-shaped outlet pipe, oriented towards an object or area of terrain located near the tower and intended for cleaning the air space adjacent to them, carried out by creating thrust due to upward movement less dense layers of heated air in the tower and a changing vector of movement of the heated air flow emerging from the L-shaped pipe in the horizontal and vertical directions.
Согласно изобретению, башня с насадкой содержат металлический каркас, обшитый алюминиевыми листами с наружным покрытием.According to the invention, the tower with the nozzle contains a metal frame covered with aluminum sheets with an outer coating.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для очистки воздушных бассейнов города Красноярска от смога и поллютантов в приземном слое в акватории Енисея в летнее время, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху, где введены следующие обозначения: 1 - башня; 2 - насадка; 3 - опорная платформа башни; 4 - баржа; стрелками показано направление течения реки Енисей.In fig. 1 schematically shows a device for cleaning the air basins of the city of Krasnoyarsk from smog and pollutants in the ground layer in the Yenisei water area in the summer, general view; in fig. 2 - the same, top view, where the following designations are introduced: 1 - tower; 2 - nozzle; 3 - tower support platform; 4 - barge; The arrows show the direction of 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 (условно не показано). В качестве ограждения каркаса также могут быть использованы современные высокопрочные темные ткани. На башне 1 установлена насадка 2, нижняя часть которой имеет конусное основание, позволяющее направить поток в Г-образную часть насадки 2, представляющую собой выходной патрубок, имеющий диаметр, составляющий одну треть от диаметра выходного сечения башни 1.
В основании башни 1 диаметрально расположены две опорные платформы 3, предназначенные для монтажа башни 1 на двух баржах 4, отстоящих одна от другой и сориентированных против течения реки Енисей в продольном направлении.At the base of the
Подготовка к работе устройства для очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое производится следующим образом. Башня 1 с насадкой 2 монтируется с помощью опорных платформ 3 на палубах двух барж 4 с учетом направления Г-образной части насадки 2 в сторону объекта или участка местности, предназначенных для очистки прилегающего к ним воздушного пространства. Баржи 4 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 с помощью насадки 2 направляется в сторону объекта или участка местности, вблизи которых происходит частичная очистка прилегающего воздушного пространства за счет тяги внутри башни и движения выходящего из насадки 2 потока нагретого воздуха в горизонтальном и вертикальном направлениях, способствующих рассеиванию вредных примесей из приземного слоя в верхние слои атмосферы.Preparation for operation of a device for cleaning urban air basins from smog and pollutants in the ground layer is carried out as follows.
Преимуществом устройства является использование естественной конвекции воздуха для создания движения воздуха вблизи башни с насадкой без затрат электроэнергии для нагрева воздуха, а также сравнительная простота изготовления башни, мобильность устройства и повышенная эффективность при использовании нескольких устройств.The advantage of the device is the use of natural air convection to create air movement near the tower with a nozzle without the expenditure of electricity for heating the air, as well as the comparative simplicity of manufacturing the tower, the mobility of the device and increased efficiency when using several devices.
Технический результат заключается в усовершенствовании устройства для очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое с целью увеличения зоны очищаемого воздушного бассейна созданием восходящего потока воздуха в башне с насадкой за счет естественной конвекции и направления выходящего потока теплого воздуха, нагретого солнечной энергией, в сторону объекта или участка местности, расположенных вблизи башни, установленной на плавсредствах на реке Енисей, способствующих созданию тяги в башне, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы вследствие появления движения воздушных масс в зоне очищаемого воздушного бассейна.The technical result consists in improving the device for cleaning city air basins from smog and pollutants in the ground layer in order to increase the area of the air basin being purified by creating an upward air flow in a tower with a nozzle due to natural convection and directing the outgoing flow of warm air heated by solar energy to the side an object or area of terrain located near a tower installed on watercraft on the Yenisei River, contributing to the creation of traction in the tower, the removal and dispersion of harmful impurities from the surface zone to the upper layers of the atmosphere due to the appearance of air mass movement in the area of the air basin being purified.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2820898C1 true RU2820898C1 (en) | 2024-06-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR415426A (en) * | 1910-04-21 | 1910-09-26 | Hippolyte Dessoliers | Heat rain production system using large thermo-solar metal towers generating an ascending vortex in the middle of bodies of water |
| CN102027869A (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-27 | 胡永生 | Method and equipment for carrying out air conditioning on natural environment by applying chimney type air guide tower |
| JP5685697B2 (en) * | 2008-05-29 | 2015-03-18 | 有限会社フジカ | Artificial rain generation method |
| CN106804345A (en) * | 2017-01-17 | 2017-06-09 | 刘进科 | Haze and the method and its automatic wind table apparatus and system regulated the climate can be removed |
| RU2771038C1 (en) * | 2021-05-20 | 2022-04-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR415426A (en) * | 1910-04-21 | 1910-09-26 | Hippolyte Dessoliers | Heat rain production system using large thermo-solar metal towers generating an ascending vortex in the middle of bodies of water |
| JP5685697B2 (en) * | 2008-05-29 | 2015-03-18 | 有限会社フジカ | Artificial rain generation method |
| CN102027869A (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-27 | 胡永生 | Method and equipment for carrying out air conditioning on natural environment by applying chimney type air guide tower |
| CN106804345A (en) * | 2017-01-17 | 2017-06-09 | 刘进科 | Haze and the method and its automatic wind table apparatus and system regulated the climate can be removed |
| RU2771038C1 (en) * | 2021-05-20 | 2022-04-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5395598A (en) | Convection towers | |
| CN105714726B (en) | A kind of method based on the abatement haze for breaking through inversion layer | |
| US20090200151A1 (en) | Apparatus for Purification of Water | |
| RU2820898C1 (en) | Device for cleaning air pools from smog and pollutants in surface layer | |
| CN106804345A (en) | Haze and the method and its automatic wind table apparatus and system regulated the climate can be removed | |
| US3192133A (en) | Devices for solar distillation | |
| US20140342443A1 (en) | PHOTO-BIOREACTOR (Algae Greenhouse-Dry Cooling Tower) | |
| RU2771038C1 (en) | Method for cleaning the air basins of cities from smog and pollutants in the surface layer | |
| US10962291B2 (en) | Method, device and system for regulating climate | |
| CN208425296U (en) | A kind of device removing haze and regulating the climate and the system comprising the device | |
| US1225889A (en) | Apparatus for cooling water and other liquids. | |
| KR100991467B1 (en) | Purification apparatus of atmospheric environment | |
| CN107018829A (en) | A kind of method and device and system that fresh air is provided to city | |
| RU2115296C1 (en) | Method for changing weather in local zones of atmosphere near the ground | |
| CN210597181U (en) | Air conditioning haze treatment device | |
| RU2784501C1 (en) | Complex ventilated building enclosure | |
| RU2214492C2 (en) | Building of wind-solar power station | |
| CN215233133U (en) | Desulfurizing tower for atmospheric treatment | |
| Le et al. | Features of the formation of urban heat islands effects in tropical climates and their impact on the ecology of the city | |
| CN205435320U (en) | Honeycomb formula electrode defogging dust collector | |
| CN114482687B (en) | Green home ecological complex of community | |
| CN208936805U (en) | A kind of Electric Factory Air-Cooling tower with except haze function | |
| CN117185618A (en) | Sludge drying device for village and town level sewage treatment station | |
| SU1513342A1 (en) | Solar collector | |
| CN109925801B (en) | Mechanical rotary turbulence device |