专利名称：快速消除暖雾的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及人工消雾技术，尤其涉及一种快速消除暖雾的方法及设备。
背景技术：
雾由悬浮在贴近地面或水面的空气中的大量小水滴和小冰晶集合而成。雾的形成物理过程与云的形成过程基本相同。而以雾的物理结构和人工消雾的观点而论，雾则分为冷雾和暖雾。雾的气温在o°c及o°c以下时被称为冷雾，雾的气温在o°c以上时被称为暖雾。雾是一种常见的天气现象，它的发生会造成大范围区域的能见度降低。因此，当大雾笼罩地面的时候，飞机不能起降，船舶不能航行，高速公路被迫关闭，由此导致交通中断、 人员滞留，造成重大的经济损失。有报道我国因大雾原因导致飞机不能正常起降的，占飞机不能正常起降总次数的78. 9%，国外因大雾原因导致航班不能正常起降的，约占总次数的 57%。为了减轻雾的危害，世界上许多国家都在探索使用科学的方法进行人工消雾。我国在北京、合肥、成都、上海等城市也都进行过多次人工消雾的积极探素。在我国北纬45°以南地区，90%以上的雾是气温在0°C以上的“暖雾”。而人工消除暖雾的技术，通常有如下的三种1、加热法利用大功率涡轮喷气发动机喷射出的炽热气体加热空气，使发动机尾气流区域内的气温升高，空气中的雾滴因受热蒸发而消散。例如1987年12月15日，中国气象工作者在中国成都双流机场，用1台航空涡喷发动机喷射高温气体进行消雾试验，获得成功。2、吸湿法向雾中播撒盐粉、氯化钙、尿素等吸湿性微粒。这些吸湿性微粒吸收雾气中的水分后，形成大量凝结核，使水汽在凝结核上凝结长大，最终成为大水滴坠落到地面，达到消雾的效果。例如1966、1967年，中国气象、民航科研单位的专家联合在合肥进行人工消除暖雾的试验，采用飞机播撒氯化钙的方法人工消除暖雾，试验共进行了 30多次，其中四次效果明显。3、扰动混合法利用直升机在雾区顶部搅拌空气，直升机旋翼把雾区上方的干燥空气向下射入雾区，使干燥空气与雾气混合，形成不饱和空气，使雾滴蒸发消散。上述三个方法中，加热法和扰动混合法需要购置昂贵的装备，消耗大量的燃油，资金投入巨大。而实施吸湿法需要向大雾中大量地播撒吸湿剂，不仅会对自然环境造成严重的破坏，也会对播撒吸湿剂区域的金属构件产生腐蚀，其负面代价难以承受。此外，中国发明专利03227427. 0,99106185. 3,200510037375. 6 文献，分别披露了水喷淋消雾法、声波消雾法、静电消雾法等人工消除暖雾的技术方案。但均因效率较低，至今未能在工程上被采用。因此，人工快速消除暖雾迄今仍是未能得到妥善解决的世界性技术难题。
发明内容
本发明的第一个方面是提供一种快速消除暖雾的方法，与现有技术相比可以高速吸收空气中的雾滴，达到快速消除暖雾的目的。本发明的第二个方面是提供一种快速消除暖雾的设备，利用该设备，可以实现上述快速消除暖雾的方法，达到快速消除暖雾的目的，同时亦无需像现有技术那样为消除暖雾而购置昂贵的装备，无需消耗大量的燃油。本发明第一个方面可通过实施如下的技术方案而实现提供一种快速消除暖雾的方法，基本的技术方案是自消雾剂存贮箱向引射喷管输送高吸水树脂微粒消雾剂，即向消雾剂存贮箱内引入压缩空气，以使存储在消雾剂存贮箱内的高吸水树脂微粒消雾剂在增压气体射流的作用下，产生“粉体流态化”效应，利用连接在消雾剂存贮箱和引射喷管之间的输送管，将“粉体流态化”的消雾剂输送到引射喷管；利用涡轮喷气发动机喷射的高速气流，将输送到引射喷管的高吸水树脂微粒消雾剂喷射到暖雾的顶层。采用上述方法，利用喷射到暖雾的顶部区域的消雾剂在下落过程中，可以大量吸收雾区中的雾滴，从而取得快速消雾的效果。本发明第二个方面可通过实施如下的技术方案而实现提供一种快速消除暖雾的设备，该设备主要由引射喷管、涡轮喷气发动机和消雾剂存贮箱构成；其中，引射喷管整体上为一“L型”弯曲形状的管体，具有喷射口和进气口，喷射口朝向天空；进气口套设于涡轮喷气发动机的喷口外部，进气口与涡轮喷气发动机的喷口之间具有使空气流过的空隙，进气口经由输送装置连接消雾剂存贮箱；输送装置具体包括连接在消雾剂存贮箱底部和引射喷管进气口侧部的输送管；以及连接于涡轮喷气发动机压气机和消雾剂存贮箱之间的压缩空气管道；利用该输送装置，可以将高吸水树脂微粒这种消雾剂从密闭的消雾剂存贮箱输送到进气口，以供喷射。利用上述的设备，一方面可以充分利用高吸水树脂微粒消雾剂实现上述快速消除暖雾的方法，达到快速消除暖雾的目的；另一方面，本技术方案无须消耗大量加热燃油，亦无需使用诸如直升机等价格昂贵的专用设备对大气实施搅动，大大降低了人工消雾的成本。
图1为本发明一种快速消除暖雾设备的示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的技术方案和优点更加清楚和容易理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行详细描述。本发明的技术方案的目是在极短的时间内，大量吸取雾区大气中存在的小水滴， 使雾区大气中小水滴的浓度迅速降低。为达到这一目的，本发明一个基础性的技术手段是弃用了食盐、氯化钙、尿素等腐蚀性消雾剂，选用绿色环保、吸水率达自身重量400-1000倍的高吸水树脂微粒为消雾剂， 将其高速地播撒到雾区的大气之中，以使消雾剂能够在雾区中充分地吸收形成暖雾的水分。为了实现这一目标，本发明利用涡轮喷气发动机喷射的高速气流，将消雾剂输送到暖雾的顶部区域。以下，本发明的一系列实施例，对本发明的技术方案进行说明涡轮喷气发动机喷射的气流速度通常能够达到300-550米/秒。而一般情况下， 城市和机场雾的高度在40 100米之间。因此，采用涡轮喷气发动机喷射的高速气流能够在极短的时间内将高吸水树脂微粒输送到雾区的顶部。当涡轮喷气发动机喷射的高速气流对高吸水树脂微粒向上的作用力消失后，被输送到雾区顶部的高吸水树脂微粒，在地球引力的作用下，开始向下飘落，进入到大雾之中。在吸附雾滴后，迅速胀大而凝胶化，随后负重向下坠落，直到坠落到地面。本发明选用涡轮喷气发动机作为提供喷射气流的设备，除了涡轮喷气发动机喷射的气流速度高以外，还因为涡轮喷气发动机喷射的气流具有较高的温度。由于高吸水树脂 300°C以下结构稳定，因此，在本发明中，利用引射喷管从大气中引入空气，将涡轮喷气发动机喷射的气流与引射进入的空气相混合，将混合后的气流温度控制在100-300°C之间。由于具有100-300°C，混合气流的气体非常干燥。可以保证高吸水树脂微粒在喷射到雾区顶部之前，始终保持干燥。使高吸水树脂微粒在向上喷射的过程中基本上不与雾滴接触，在到达雾区顶部之前，保证高吸水树脂微粒不会因提前吸收水分而无法到达雾区的顶部区域。当高吸水树脂微粒喷射至100米左右的高度后，涡轮喷气发动机喷射气流提供的动力消失，高吸水树脂微粒开始向下飘落进入大雾中，吸收雾滴，迅速胀大而凝胶化，随后负重落下。鉴于高吸水树脂微粒吸收水分的能力极强，需要将高吸水树脂微粒存储在密闭的消雾剂存贮箱内，使其不能与外界的空气接触。在使用时将高吸水树脂微粒从消雾剂存贮箱内输出，并输送到引射喷管内。从消雾剂存贮箱内输出高吸水树脂微粒，并输送到引射喷管的手段可以这样向消雾剂存贮箱内注入压缩空气，存储在消雾剂存贮箱内的高吸水树脂微粒在增压气体射流的作用下，产生“粉体流态化”效应；所谓“流态化”是指固体颗粒在流体(气体)的作用下表现出类似流体状态的现象。然后，利用连接在消雾剂存贮箱和引射喷管之间的输送管将 “粉体流态化”的高吸水树脂微粒输送到引射喷管。为了能够对高吸水树脂微粒的输送量进行调节，可以对注入的压缩空气流量进行调整，在保证高吸水树脂微粒“粉体流态化”的前提下，达到调整高吸水树脂微粒流量的目的。为了能够使喷射到雾区顶部的高吸水树脂微粒在雾区上方的分布均勻，在喷射的过程中，需要均速变换引射喷管喷射口的喷射角度，例如驱动引射喷管在垂直于其轴线方向的平面内作士30°的摆动，这样就可以使得引射喷管的喷射口不断地改变喷射的方向， 使得喷射出的高吸水树脂微粒呈扇面形状向上喷射。对于高速公路救援使用的消雾装置， 将引射喷管的喷射口制成“Y型”的两个喷口，使喷射出的高吸水树脂微粒呈扇面形状向上喷射，喷口不作左右摆动。可以将喷射高吸水树脂微粒的设备装载到交通工具上，例如汽车、轮船等，交通工具使高吸水树脂微粒喷射设备在雾区中移动，一边移动，一边将高吸水树脂微粒均勻地喷射到途中雾区的顶部。对于涡轮喷气发动机喷射气流速度的选择，可以视雾层的厚度控制油门，使喷射速度在300-550米/秒之间进行调整。如上所说的高吸水树脂是一种新型功能高分子材料。它含有亲水基团和交联结构的大分子，具有吸收比自身重几百到1千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。因此，它在个人卫生用品、医院、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。高吸水树脂按原料划分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、 接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。其中聚丙烯酸系高吸水树脂较淀粉系及纤维素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点，聚丙烯酸系产量占到80%。高吸水树脂含有亲水基团和交联结构的高分子结构。吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，水分子渗透到高吸水树脂中使高分子链伸展溶胀，形成水凝胶。同时，高吸水树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。在雾区的大气中，高吸水树脂微粒与微小雾滴碰撞，其亲水性官能团将雾滴吸入树脂网状结构中，使树脂溶胀而凝胶化，高吸水树脂微粒吸水量可达自身重量的400 1000倍，吸收大量雾滴后的树脂坠落地面，使大雾快速消散。鉴于上述的原因，高吸水树脂吸水能力比氯化钙、食盐、尿素等高出上百倍。所以，在本发明中，采用高吸水树脂作为消雾材料。高吸水树脂产品粒径多为70 500微米，堆积密度在0. 8克/立方厘米左右。已广泛用于婴儿的“尿不湿”，医院中吸湿体液的垫布等。目前国内已研制出能吸收自身重量达2000倍的淀粉接枝类高吸水树脂。为了能够实现前述的方法和效果，本发明提供了一种快速消除暖雾的设备，参见图1，该设备主要由引射喷管1、涡轮喷气发动机2和消雾剂存贮箱5构成；其中，引射喷管 1整体上为一“L型”弯曲形状的管体，具有喷射口 11和进气口 12，喷射口 11设置为朝向天空；进气口 12套设于涡轮喷气发动机2的喷口 21外部，且进气口 12与涡轮喷气发动机 2的喷口 21之间具有使空气流过的空隙9。进气口 12经由输送管3连接消雾剂存贮箱5 ； 在涡轮喷气发动机2的压气机22和消雾剂存贮箱5之间设置压缩空气管道4。借助于前述的设备，涡轮喷气发动机2工作时，由涡轮喷气发动机2的压气机22产生压缩空气，该压缩空气由压缩空气管道4进入到密闭的消雾剂存贮箱5的底部射出，使存储在消雾剂存贮箱5 内的高吸水树脂微粒在增压气体(压缩空气)射流的作用下，产生“粉体流态化”效应；处于流态化状态的高吸水树脂微粒则经由输送管3被输送到进气口 12内，在那里，高吸水树脂微粒与涡轮喷气发动机2的喷口 21喷射出的高速气流(300-550米/秒)掺混，经引射喷管1的喷射口 11喷射至雾区的顶部。由于涡轮喷气发动机2经喷射口 11射出的气流通常在100°C -300°C之间，这样的气流处于干燥状态，它和高吸水树脂微粒混和后，可以保护高吸水树脂微粒在向上喷射过程中基本不与雾滴接触，高吸水树脂微粒无法吸收雾滴。当高吸水树脂微粒被高速气流喷射到雾区顶部时，高速气流对于高吸水树脂微粒的推升作用消失，高吸水树脂微粒则在地球引力的作用下向下飘落，在飘落的过程中，具有极强吸水能力的高吸水树脂微大量地吸收雾滴，并不断膨胀、凝胶化，最终落回地面。而在高吸水树脂微粒从雾区顶部回落到地面的过程中，大气中的雾滴被迅速吸收，导致雾区大气迅速被“干燥”，暖雾也就由此被快速地稀释、消散。
在前述的方案中，引射喷管1只有一个喷射口 11，通过驱动装置7使引射喷管1绕其轴线作士30°的摆动，使高吸水树脂微粒呈扇面形状喷射；但是，在对高速公路消雾时不需喷射那样大的范围，将引射喷管1的喷射口 11设置为“Y型”结构，此时引射喷管1不作摆动亦可满足高速公路消雾要求。驱动装置可以采用多种机械结构实现。例如采用一马达带动一齿轮(或齿轮组)71，该齿轮与围设在引射喷管1靠近涡轮喷气发动机2 —端管体外壁上的齿轮相互啮合，当马达带动前述的齿轮旋转时，引射喷管1外壁上的齿轮带动引射喷管1整体旋转，而由于引射喷管1整体上为一“L型”弯曲形状的管体，因此，可以使引射喷管1的喷射口 11 做较大的来回摆动。总之，凡是可以驱动引射喷管1管体转动，最终带动喷射口 11在更大范围运动的驱动装置7，都在在本发明保护范围之中。另外，在输送管3上设置阀门8，控制高吸水树脂微粒从消雾剂存贮箱5流出，阀门 8的开度大小可以调整，用于控制从消雾剂存贮箱5流出的高吸水树脂微粒的流量。本发明的一个具体的实施方式是将本发明的设备安装在一辆汽车A上。可以使本发明的快速消除暖雾的设备在机场、码头、高速公路等更大范围内一边移动，一边向该范围内的雾层顶部喷射高吸水树脂微粒，实现快速消除大范围雾区中暖雾的目的。高吸水树脂微粒吸水的比率与粒径的大小有关。试验结果显示受其网状结构的影响，高吸水树脂微粒的粒径在80 160微米时，其吸水率维持在高点，而粒径大于160微米和小于80微米时，吸水率均会降低。因此，用于机场、海港、江河轮渡区域消除暖雾的高吸水树脂微粒，其最佳粒径宜选取在80 160微米的范围。本发明上述的技术方案与现有技术相比，具有如下突出的特点和显著的进步1、采用高吸水树脂微粒消雾，将微小雾滴直接吸收于高吸水树脂微粒自身的网状结构中而成为凝胶状态，突破了现有消雾剂以凝结核的方式凝聚微小水滴的消雾模式，其消雾能力比氯化钙、食盐、尿素高出上百倍，是民航机场、高速公路、江河轮渡码头、海港等场所快速消除暖雾的高效手段，可大幅度减少飞机因大雾影响不能起降、货轮在大雾中不能进港、高速公路因大雾被迫关闭等现象，而获得良好的经济效益和社会效益。2、当本发明采用高吸水树脂材料作为消雾剂时，能够充分体现本发明对环境友好，对人体无害的优势。微粒吸水量可达自身重量的400 1000倍，吸收大量雾滴后的树脂坠落地面，使大雾快速消散。高吸水树脂凝胶体的酸碱度呈中性，坠落于交通工具上，不会产生腐蚀作用，且无粘性，易被气流吹除；吸入发动机内，能在燃烧室内被焚化；坠落于土壤中可以成为优良的保湿剂，能提高种子的发芽率和抗旱能力，使土壤的透气性能增强。 因此，使用高吸水树脂微粒消雾是迄今最为环保的人工消雾方式。3、本发明采用涡轮喷气发动机消雾产生消雾剂喷射气流，其优点是经引射喷管喷出后的涡轮喷气发动机尾气射流仍有较高温度，它和高吸水树脂微粒混和后可保持高吸水树脂微粒干燥状态，使得高吸水树脂微粒在涡喷发动机射出的热气流的携带下能够上升至100米左右的高度，在向下坠落过程中吸湿胀大而凝胶化。一般情况下，机场、港口、高速公路等区域的暖雾高度通常在40 100米之间，涡轮喷气发动机可将高吸水树脂微粒播撒至雾区的顶层。而采用其它喷射方式，因高吸水树脂微粒得不到足够的速度，也无法保证在上升过程中保持在干燥状态，因此，遇到雾滴就会快速吸水胀大，而无法到达雾区的顶层高度。也就无法达到快速、有效地消除暖雾的目的。
权利要求
1.一种快速消除暖雾的方法，其特征在于自消雾剂存贮箱向引射喷管输送消雾剂， 即向消雾剂存贮箱内引入压缩空气，以使存储在消雾剂存贮箱内的消雾剂在增压气体射流的作用下产生“粉体流态化”效应，利用连接在消雾剂存贮箱和引射喷管之间的输送管将流态化的消雾剂输送入引射喷管；利用涡轮喷气发动机喷射的高速气流，将输送到所述引射喷管内的消雾剂喷射到暖雾的顶层；所述消雾剂是高吸水树脂微粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括驱动所述引射喷管于行进过程中左右摆动，使所述消雾剂在行进过程中呈扇面形状向上喷射。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括于喷射所述消雾剂之前，使所述消雾剂与高温气流在引射喷管内进行混合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述涡轮喷气发动机喷射气流的速度为 300-550米/秒，喷射气流的温度在100°C _300°C之间。
5.根据权利要求1-4所述的设备，其特征在于所述高吸水树脂微粒的直径为80-160 微米。
6.一种快速消除暖雾的设备，主要由引射喷管、涡轮喷气发动机和消雾剂存贮箱构成； 其中，所述引射喷管为一“L型”形状的管体，具有喷射口和进气口，所述喷射口设置为朝向天空；所述进气口套设于涡轮喷气发动机的喷口外部，且进气口与涡轮喷气发动机的喷口之间具有使空气流过的空隙，进气口经由输送装置连接消雾剂存贮箱；所述输送装置包括连接在消雾剂存贮箱底部和引射喷管入气口侧部的输送管；以及连接于涡轮喷气发动机压气机和消雾剂存贮箱之间的压缩空气管道；所述消雾剂为高吸水树脂微粒。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于所述引射喷管通过驱动装置使其绕轴线作左右的摆动，使消雾剂呈扇面形状喷射；或者，引射喷管制作成具有一个进气口和两个喷射口，且两个喷射口呈“Y”型设置。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括在所述输送管上设置有能够控制消雾剂流量的阀门。
9.根据权利要求6-8任一所述的设备，其特征在于还包括有交通工具，所述引射喷管、喷气发动机和消雾剂存贮箱固设于所述交通工具上。
10.根据权利要求6-8任一所述的设备，其特征在于所述高吸水树脂微粒的直径为 80-160 微米。
全文摘要
本发明公开了一种快速消除暖雾的方法及设备，该方法将高吸水树脂微粒消雾剂自消雾剂存贮箱输送入引射喷管，利用涡轮喷气发动机喷射的高速气流将高吸水树脂微粒喷射到暖雾的顶端。该设备主要由引射喷管、涡轮喷气发动机和消雾剂存贮箱构成；引射喷管整体上为一“L型”弯曲形状的管体，具有喷射口和进气口，喷射口朝向天空；进气口套设于涡轮喷气发动机的喷口外部，进气口与涡轮喷气发动机的喷口外壁之间具有使空气流入的空隙，进气口经由输送装置连接消雾剂存贮箱。本发明能够实现快速消除暖雾，大大降低人工消除暖雾的成本。
文档编号E01H13/00GK102337731SQ201010239118
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者姬永兴, 柳泽, 王戈, 王稼心, 白明 申请人:姬永兴, 王戈, 白明