CN111298570A - 一种除雾集水利用装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种除雾集水利用装置及其控制方法，属于机械装置领域，包括第一惯性液滴分离器、第二惯性液滴分离器、高压电极框、地电极框、抽风机、集水槽和电源；高压电极框和地电极框在接入电源后产生带电粒子与雾气粒子相互作用，产生带电的雾气粒子；第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器用于将通过其表面的雾气凝结成水珠；抽风机用于加快雾气的流通；电源用于为高压电极框、地电极框和抽风机供电；集水器用于收集在地电极框、第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器上凝结的水珠。本发明在除雾的同时也能实现集水的效果。

Description

一种除雾集水利用装置及其控制方法

技术领域

本发明属于机械装置领域，更具体地，涉及一种除雾集水利用装置及其控制方法。

背景技术

大雾天气时，因为视野受到影响会使交通***存在很多问题；港口的浓雾则会使船舶无法有序停靠；机场和高速公路的浓雾则会导致事故发生、道路封闭，造成一系列的人身安全隐患和无法估量的经济损失。

随着我国的快速建设发展，如何更加高效地减少恶劣天气对交通***的影响和保证人民的安全成为目前急需解决的问题。

传统的人工消雾是使用飞行器将催化剂散播到雾中，这种方法不仅无法持续性地除雾，而且成本高，还会对环境造成一定影响。现有的除雾技术都存在类似的不足之处，这使得除雾设备的普遍推广受到很大限制。除雾问题愈来愈严峻，急需一种新型的除雾方法来解决该问题。

而水则是所有生物生存的必需品，虽然有些生物可以直接利用盐水，但绝大多数高等植物和大多数哺乳动物必须获得淡水才能生存下去。

在地球上所有的水资源中，海洋，海水和盐碱地中的盐水约占97％。淡水含量仅为2.5％-2.75％，其中冰川，冰雪冻结的淡水资源占1.75％-2％，地下水和土壤中的含水量为0.5％-0.75％，湖泊，沼泽和河流地表水含量不足0.01％，大气中含有0.04％的淡水。

正因为盐水资源如此丰富，所以人们开发出了多种工业化淡化海水的方法，如蒸馏法、多极闪蒸法、电渗析法、反渗析法、离子交流法等，但这些方法所需的设备施工周期较长、投入成本高，操作也相对复杂，在时间有限且人员不足的情况下无法实施，而且在水资源匮乏的干旱地区，这些方法显然不再适用，因此，如何在淡水资源匮乏的地区用操作简便且结构较简单的装置获取淡水，也成为了一项有研究前景的课题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种除雾集水利用装置及其控制方法，旨在解决现有的除雾装置无法在除雾的同时集水的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种除雾集水利用装置，包括第一惯性液滴分离器、第二惯性液滴分离器、高压电极框、地电极框、抽风机、集水槽和电源；

高压电极框和地电极框介于第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器之间；高压电极框和地电极框正对；地电极框、第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器底部设置有集水器；电源与高压电极框和抽风机相连；

高压电极框和地电极框在接入电源后产生带电粒子与雾气粒子相互作用，产生带电的雾气粒子；第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器用于将通过其表面的雾气凝结成水珠；抽风机用于加快雾气的流通；电源用于为高压电极框、地电极框和抽风机供电；集水器用于收集在地电极框、第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器上凝结的水珠。

优选地，除雾集水利用装置还包括壳体，抽风机固定于壳体的出风口处，壳体进风口和出风口侧分别设置第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器；高压电极框和地电极框固定在介于第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器之间的壳体上；

壳体用于将第一惯性液滴分离器、第二惯性液滴分离器、高压电极框、地电极框、抽风机、集水槽和电源固定。

优选地，除雾集水利用装置还包括绝缘子，位于高压电极框的两侧，且高压电极框高出壳体的部分均采用绝缘子包裹。

优选地，第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器为丝网结构或尖角型百叶式结构或圆波塑百叶式结构。

优选地，连接抽风机的电源为光伏电池，位于壳体外表面。

优选地，集水槽中设有浮球开关，用于控制集水槽的抽水回路。

另一方面，本发明提供了一种除雾集水利用装置的控制方法，包括：

(1)判断环境湿度是否大于湿度阈值，且风速是否大于风速阈值，若环境湿度大于湿度阈值且风速小于风速阈值，打开高压电极框电源和抽风机开关，转至步骤(2)；若环境湿度小于湿度阈值且风速小于风速阈值，转至步骤(3)；若环境湿度大于湿度阈值且风速大于风速阈值，打开高压电极框电源，转至步骤(2)；

(2)部分雾气通过第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器在惯性力、离心力和分子摩擦力的作用下形成水膜流入集水槽；

且高压电极框和地电极框之间产生的带电粒子与部分雾气相互作用形成带电的雾气粒子，在电场的作用下形成水珠流入集水槽；

(3)打开抽风机开关，雾气通过第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器在惯性力、离心力和分子摩擦力的作用下形成水膜流入集水槽。

优选地，第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器为丝网结构或尖角型百叶式结构或圆波塑百叶式结构。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

(1)本发明提供了第一惯性液滴分离器、第二惯性液滴分离器、高压电极框和地电极框，雾气经过第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器后在惯性力、离心力和分子摩擦力的作用下附着在第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器的表面，形成水膜后流入集水器中；同时打开高压电极框电源，在高压电极框和地电极框之间形成强电场，使得在两者之间的空气分子被电离，产生大量的正离子、负离子以及电子，这些带电粒子在电场力的作用下运动，与雾气颗粒碰撞，带电粒子扩散并附着在雾气颗粒上，使雾气颗粒带上电荷，带电的额雾气颗粒向与其电极性相反的电极框移动，在重力的作用下沉降至集水器中。本发明在除雾的同时也能实现集水的效果。

(2)本发明可以根据环境的条件改变装置的运行方式，满足不同地区对除雾和淡水资源的需求，在受大雾天气影响，湿度较大但风速不大的地区，可同时打开高压电极框电源和抽风机开关使用，此时收集到的水由两部分组成，一部分是惯性液滴分离器凝结而成的水珠，另一部分是加了高压之后电极框之间产生的带电粒子促进雾气粒子在电极框上凝结而成的水珠，该装置在除雾的同时起到集水作用；在淡水资源匮乏的干旱地区，比如湿度和风速均不算太大的沙漠地区，可关闭高压电极框电源、打开抽风机开关，此时收集到的水全部是靠惯性液滴分离器凝结而成的水珠；而在湿度和风速足够的海边，则可打开高压电极框电源、关闭抽风机，此时收集到的水也由惯性液滴分离器和电极框上凝结的水珠这两部分组成，因此本发明公开的除雾集水利用装置的使用方式灵活多样，适用于各种实际场合。

(3)本发明在设置高压电极框和地电极框的同时，设置了两个惯性液滴分离器，位于高压电极框和地电极框两侧，可充分凝结流过的雾气，增加淡水收集效率。

附图说明

图1是本发明提供的除雾集水利用装置上下二等角轴测图；

图2是本发明提供的除雾集水利用装置的剖面图；

附图中编号说明如下：

1-壳体；20-第一惯性液滴分离器；21-第二惯性液滴分离器；3-高压电极框；4-地电极框；5-抽风机；60-高压电极框上方的绝缘子；61-高压电极框下方的绝缘子；70-第一惯性液滴分离器底部的集水槽；71-地电极框底部的集水槽；72-第二惯性液滴分离器底部的集水槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一方面，本发明提供了一种除雾集水利用装置，包括第一惯性液滴分离器20、第二惯性液滴分离器21、高压电极框3、地电极框4、抽风机5、集水槽和电源；

高压电极框3和地电极框4介于第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21之间；高压电极框3和地电极框4正对；地电极框4、第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21底部设置有集水器；电源与高压电极框3和所述抽风机5相连；

高压电极框3和地电极框4在接入电源后产生带电粒子与雾气粒子相互作用，产生带电的雾气粒子；第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21用于将通过其表面的雾气凝结成水珠；抽风机5用于加快雾气的流通；电源用于为高压电极框3、地电极框4和抽风机5供电；集水器用于收集在地电极框、第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21上凝结的水珠。

优选地，除雾集水利用装置还包括壳体1，抽风机5固定于壳体1的出风口处，壳体1进风口侧和出风口侧分别设置第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21；高压电极框3和地电极框4固定在介于第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21之间的壳体1上；

壳体1用于将第一惯性液滴分离器20、第二惯性液滴分离器21、高压电极框3、地电极框4、抽风机5、集水槽和电源固定。

优选地，除雾集水利用装置还包括绝缘子，位于高压电极框3的两侧，且高压电极框3露出壳体1的部分均采用绝缘子包裹。

优选地，第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21为丝网结构或尖角型百叶式结构或圆波塑百叶式结构。一方面，第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21可以降低壳体内的风速，避免放电装置(高压电极框和地电极框)产生的带电粒子还未还得及作用便被峰吹走；另一方面，第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21由于自身的结构也能使空气水的水汽凝结，由于重力作用顺着第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21流下，被集水槽收集。

优选地，集水槽中设有浮球开关，用于控制集水槽的抽水回路，使得集水槽中的水达到设定水位时可被及时收集到大的储水设备中，避免集水槽中水溢出从而浪费的情况发生。

优选地，壳体的出风口设有的抽风机除与自身蓄电池相连外还一光伏电池相连，其中，光伏电池安装在壳体外表面顶部，在沙漠地区时可充分利用丰富的太阳能资源，节能环保。

另一方面，本发明提供了除雾集水利用装置的控制方法，包括：

(1)判断环境湿度是否大于湿度阈值，且风速是否大于风速阈值，若环境湿度大于湿度阈值且风速小于风速阈值，打开高压电极框电源和抽风机开关，转至步骤(2)；若环境湿度小于湿度阈值且风速小于风速阈值，转至步骤(3)；若环境湿度大于湿度阈值且风速大于风速阈值，打开高压电极框电源，转至步骤(2)；

(2)部分雾气通过第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21在惯性力、离心力和分子摩擦力的作用下形成水膜流入集水槽；

且高压电极框3和地电极框4之间产生的带电粒子与部分雾气相互作用形成带电的雾气粒子，在电场的作用下形成水珠流入集水槽；

(3)打开抽风机开关，雾气通过第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21在惯性力、离心力和分子摩擦力的作用下形成水膜流入集水槽。

实施例1

本实施例提供了一种除雾集水利用装置，包括壳体1、第一惯性液滴分离器20、第二惯性液滴分离器、高压电极框3、地电极框4、抽风机5、绝缘子6和集水槽，第一惯性液滴分离器20固定于壳体1的进风口处，进风口惯性液滴分离器后面安装有高压电极框3和地电极框4组成的放电装置，第二惯性液滴分离器21固定于壳体1的出风口处；其中，高压电极框3由位于高压电极框上方的绝缘子60和位于高压电极框下方的绝缘子61固定，地电极框4固定于壳体1上，抽风机5固定于壳体1的出风口处，第二惯性液滴分离器21固定于地电极框4和抽风机5之间的壳体1上，第一惯性液滴分离器20下方装有集水槽70，第二惯性液滴分离器21下方装有集水槽71以及地电极框4下方均装有集水槽72。

基于上述实施例1，本发明提供了3个具体实施例说明除雾集水利用装置的控制方法，具体如下：

实施例2

在受大雾天气影响，湿度较大但风速不大的地区，带电粒子促进空气中水汽凝结的效果较好，可以同时打开高压电极框3的高压电源和抽风机5的开关使用，该装置可在除雾的同时起到集水的作用。空气经抽风机5作用从进风口进入，在第一惯性液滴分离器20相邻两块波形板组成的通道内流过。空气不断地改变着流向，里面的水滴在惯性力、离心力和分子摩擦力的综合作用下被甩到波形板壁面上而被分离出来。分离出来的水分附在波形板表面上形成水膜流下，而从第一惯性液滴分离器20排出，在第二惯性液滴分离器21上也发生同样的过程。由于此时高压电源打开，所以高压电极框3和地电极框4间形成一个强电场，使得其中空气中的分子被电离，产生大量的正离子、负离子以及电子，这些带电粒子在电场力的作用下运动，与雾气颗粒碰撞，带电粒子扩散并附着在雾气颗粒上，使雾气颗粒也带上电荷，荷电后的雾气颗粒向与其电极性相反的电极框移动，最终到达电极框，且在电极框上放电，于是雾气颗粒都聚集在电极框上，在重力作用下沉积，之后空气在第二惯性液滴分离器21上发生和前述同样的过程。此时收集到的水由两部分组成，一部分是第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21产生的水珠，另一部分是加了高压之后高压电极框3和地电极框4之间产生的带电粒子促进雾气粒子在电极框上凝结而成的水珠。

实施例3

因为放电装置产生的带电粒子促进空气中水汽凝结的效果在湿度过低的情况较差，所以在干旱地区，比如湿度和风速均不算太大的沙漠地区，可以关闭高压电极框3的高压电源、打开抽风机5开关使用，抽风机5可采用光伏电池供电，充分利用沙漠地区丰富的太阳能资源，节能环保。此时空气从进风口进入，在第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21上发生和实施例2中同样的过程。此时收集到的水几乎全部是靠第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21产生的水珠。

实施例4

在湿度和风速足够的地区，例如海边，因为此时带电粒子促进空气中水汽凝结的效果较好，可以打开高压电极框3的高压电源、关闭抽风机5开关使用。空气从进风口进入，分别在第一惯性液滴分离器20，第二惯性液滴分离器21以及高压电极框3和地电极框4上发生和实施例2中同样的过程。此时收集到的水也由两部分组成，一部分是第一惯性液滴分离器20和第二惯性液滴分离器21产生的水珠，另一部分是加了高压之后高压电极框3和地电极框4之间产生的带电粒子促进雾气粒子在电极框上凝结而成的水珠。

综上所述，本发明提供了第一惯性液滴分离器、第二惯性液滴分离器、高压电极框和地电极框，雾气经过第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器后在惯性力、离心力和分子摩擦力的作用下附着在第一惯性液滴分离器和第二惯性液滴分离器的表面，形成水膜后流入集水器中；同时打开高压电极框电源，在高压电极框和地电极框之间形成强电场，使得在两者之间的空气分子被电离，产生大量的正离子、负离子以及电子，这些带电粒子在电场力的作用下运动，与雾气颗粒碰撞，带电粒子扩散并附着在雾气颗粒上，使雾气颗粒带上电荷，带电的额雾气颗粒向与其电极性相反的电极框移动，在重力的作用下沉降至集水器中。本发明在除雾的同时也能实现集水的效果。

本发明可以根据环境的条件改变装置的运行方式，满足不同地区对除雾和淡水资源的需求，在受大雾天气影响，湿度较大但风速不大的地区，可同时打开高压电极框电源和抽风机开关使用，此时收集到的水由两部分组成，一部分是惯性液滴分离器凝结而成的水珠，另一部分是加了高压之后电极框之间产生的带电粒子促进雾气粒子在电极框上凝结而成的水珠，该装置在除雾的同时起到集水作用；在淡水资源匮乏的干旱地区，比如湿度和风速均不算太大的沙漠地区，可关闭高压电极框电源、打开抽风机开关，此时收集到的水全部是靠惯性液滴分离器凝结而成的水珠；而在湿度和风速足够的海边，则可打开高压电极框电源、关闭抽风机，此时收集到的水也由惯性液滴分离器和电极框上凝结的水珠这两部分组成，因此本发明公开的除雾集水利用装置的使用方式灵活多样，适用于各种实际场合。

本发明在设置高压电极框和地电极框的同时，设置了两个惯性液滴分离器，位于高压电极框和地电极框两侧，可充分凝结流过的雾气，增加淡水收集效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种除雾集水利用装置，其特征在于，包括第一惯性液滴分离器(20)、第二惯性液滴分离器(21)、高压电极框(3)、地电极框(4)、抽风机(5)、集水槽和电源；

所述高压电极框(3)和所述地电极框(4)介于所述第一惯性液滴分离器(20)和所述第二惯性液滴分离器(21)之间；所述高压电极框(3)和所述地电极框(4)正对；所述地电极框(4)、所述第一惯性液滴分离器(20)和所述第二惯性液滴分离器(21)底部设置有所述集水器；所述电源与所述高压电极框(3)和所述抽风机(5)相连；

所述高压电极框(3)和所述地电极框(4)在接入所述电源后产生带电粒子与雾气粒子相互作用，产生带电的雾气粒子；所述第一惯性液滴分离器(20)和所述第二惯性液滴分离器(21)用于将通过其表面的雾气凝结成水珠；所述抽风机(5)用于加快雾气的流通；所述电源用于为所述高压电极框(3)、地电极框(4)和抽风机(5)供电；所述集水器用于收集在所述地电极框、所述第一惯性液滴分离器(20)和所述第二惯性液滴分离器(21)上凝结的水珠。

2.根据权利要求1所述的除雾集水利用装置，其特征在于，还包括壳体(1)，所述抽风机(5)固定于所述壳体(1)的出风口处，壳体(1)进风口侧和出风口侧分别设置所述第一惯性液滴分离器(20)和所述第二惯性液滴分离器(21)；所述高压电极框(3)和所述地电极框(4)固定在介于所述第一惯性液滴分离器(20)和所述第二惯性液滴分离器(21)之间的壳体(1)上；

所述壳体(1)用于将所述第一惯性液滴分离器(20)、第二惯性液滴分离器(21)、高压电极框(3)、地电极框(4)、抽风机(5)、集水槽和电源固定。

3.根据权利要求2所述的除雾集水利用装置，其特征在于，还包括绝缘子，位于所述高压电极框(3)的两侧，且所述高压电极框(3)露出壳体(1)的部分均采用绝缘子包裹。

4.根据权利要求1至3任一所述的除雾集水利用装置，其特征在于，所述第一惯性液滴分离器(20)和所述第二惯性液滴分离器(21)为丝网结构或尖角型百叶式结构或圆波塑百叶式结构。

5.根据权利要求4所述的除雾集水利用装置，其特征在于，所述集水槽中设有浮球开关，用于控制集水槽的抽水回路。

6.基于权利要求1所述的除雾集水利用装置的控制方法，其特征在于，包括：

(1)判断环境湿度是否大于湿度阈值，且风速是否大于风速阈值，若环境湿度大于湿度阈值且风速小于风速阈值，打开高压电极框电源和抽风机开关，转至步骤(2)；若环境湿度小于湿度阈值且风速小于风速阈值，转至步骤(3)；若环境湿度大于湿度阈值且风速大于风速阈值，打开高压电极框电源，转至步骤(2)；

(2)部分雾气通过第一惯性液滴分离器(20)和第二惯性液滴分离器(21)在惯性力、离心力和分子摩擦力的作用下形成水膜流入集水槽；

且高压电极框(3)和地电极框(4)之间产生的带电粒子与部分雾气相互作用形成带电的雾气粒子，在电场的作用下形成水珠流入集水槽；

(3)打开抽风机开关，雾气通过第一惯性液滴分离器(20)和第二惯性液滴分离器(21)在惯性力、离心力和分子摩擦力的作用下形成水膜流入集水槽。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述第一惯性液滴分离器(20)和第二惯性液滴分离器(21)为丝网结构或尖角型百叶式结构或圆波塑百叶式结构。

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