模拟风雨空气净化与改良器的制作方法

一、所属的技术领域：本发明涉及室内和室外的空气净化与改良，属于环境保护领域。

二、

背景技术：
：我的这项发明主要是模拟自然界刮风下雨的过程。我们常常可以观察到一种现象：在风雨来临后(指二级以上风和中雨以上)，本来严重的雾霾天气很快就变得空气清洁。从雾霾的成因来看主要有以下几点：

1、静稳天气：在一定范围内特别是近地100米以下的空气流动非常小，这正是人们生活和生产的空间。

2、在这个空间里人们又不断的以各种方式污染着空气，又无法消除，积少成多，于是雾霾天气出现。为了人民的健康，机动车必须限行，工厂必须限产，学生必须停课，然而空气中的污染物还在持续增加，在室外只有等风靠雨，才能消除雾霾天气，现在技术无法解决室外的空气污染问题。

对于室内的空气污染问题，现有技术主要是依靠空气过滤网将污染物过滤掉，或者使用活性碳吸附污染物，这两种方法的耗材贵、运行费用高，很不经济。而该装置(室内型)的耗材是少量的清水，很经济。

三、

技术实现要素：

发明要解决的技术问题是如何把空气中的污染物，主要包括：pm2.5、pm10、二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物、甲醛、细颗粒物等消除并改良空气，增加空气中的负氧离子。

采用的技术方案：第一部分如图1所示

该装置(室外型)分为：a、b、c、d、e五部分，表示五个区域：

1、净化空气的过程和原理：

启动风机①将被污染的空气以v1的速度吹入a区域，a区域是一个无上下底的直径为da的圆柱体，其侧安装的②表示多个空气加热器，只有在室外温度低于0℃时开启，以防止a、b内的水雾结冰，而导致该装置无法正常工作。③表示多个喷头(喷头的间距≥10厘米)，它可将水化为雾状并与污染空气掺混，其中每个细微的水颗粒都会粘合一些污染物，为了让他们充分掺混，充分黏合。我将b的直径db设计为db＝2da(b是一个无上下底的圆柱体)，根据流体力学的原理：当流体由细管道进入到粗管道时，速度会变慢并产生紊流的脉动现象，流层间的质点相互掺混，在流层之间必然要引起动量交换。雷诺数越大，紊流越剧烈，质点间的碰撞也越剧烈，黏性越大，相互掺混越充分。所以当污染空气轴向进入b区域前段时，速度立刻变慢，由v1变v2，断面直径突然变大，各质点产生了横向动量，必然产生剧烈的紊流和脉动现象。这时继续用多个喷头③，在b区前段喷出足够的水雾，使水雾与污染空气充分掺混，黏合，并产生水雾与污染空气的混合水雾，当其在风压的作用下行至b区中段时，用多个喷头④喷出密集的小水滴，吸附混合水雾，其中一部分形成大水滴落入在b区底部并流入蓄水池e，而另一部分进入b区末端，多个喷头⑤喷出高速大直径、密集的水滴，将大部分水滴击落或相互碰撞后流入e，剩余的混合水雾和水滴进入b区最末端和圆台形c区，在该区域安装多层细网⑥(网距约为0.5厘米)，将其全部吸附和过滤掉并流入蓄水池e，清洁空气以速度v3流出，v3≈v1。

2、负氧离子产生的机理及对健康的重要性：

在高压下多个喷头③④⑤将水高速喷出的瞬间，水发生了快速分裂，分别分裂为水滴和水雾，再者由于喷头安装的位置和角度不同，那么水滴运动的轨迹就互不平行，所以它们之间必然会发生碰撞，而这种分裂和碰撞，必然会产生大量的负氧离子，其产生负氧离子的条件与瀑布和人工喷泉产生大量负氧离子的条件相同。根据医学资料显示，负氧离子被誉为空气中的维生素，能降解中和空气中的有害气体，调解人体生理机能，消除疲劳，改善睡眠，预防呼吸道疾病，改善心脑血管疾病，降血压。总之，该装置不但能够净化空气，而且还能改良空气，产生负氧离子，可以让使用的区域内的人民受益。

3、转盘d的功能和作用：

d为be之间的转盘，bd间固定，de间可作360°旋转。静稳天气是形成雾霾的主要原因之一，对付它有两个办法：其一，当风力几乎为零时，转动转盘d，让该装置吹出的洁净空气，吹向最需要吹散雾霾的地方即人口密集区，其二，当风力较小不足以吹散雾霾时，应当顺风而为，小风加力而变大风，吹散雾霾更容易，此时只须将该装置的吹风方向调整为顺风即可。

4、蓄水池的功能：

b区的水通过导管⑦流向蓄水池e，水泵⑧将水泵入高压水分配器⑨，⑨通过多导管⑩向多个喷头③④⑤供水。蓄水池的水可以循环利用，当水被严重污染时，更换清水。

第二部分：如图2所示

该装置室内型分为a、b、c三部分，其基本原理与该装置室外型相同，不同之处在于：外形尺寸小型化适合室内。2、无转盘设置。3、出风速度较低。其构成如下：

a区为无上下底的圆柱形并与b区相连接，b、c为长方体，b区为空气净化与改良区，c区为蓄水池。

其功能如下：当被污染的空气在风机①的作用下，以v1的速度从入风口进入a区，与多个喷头②喷出的水雾掺混，继续以v2的速度进入b区前段(v2远小于v1)，并与多个喷头②喷出的水雾更充分的掺混，黏合，并产生水雾与污染空气的混合水雾，当其在风压的作用下行至b区中段时，用多个喷头④喷出的密集水滴吸附混合水雾，其中一部分形成大水滴落入蓄水池c，而另一部分进入b区末段，并被其中多层网④(0.2＜网距＜0.5厘米)过滤，所有水滴都落入蓄水池c，在此过程中，由于水的裂解，水滴的相互碰撞产生了大量的负氧离子，所以含有大量负氧离子的洁净空气以v3的速度从网状的出口流出。c区中的水泵⑦将高压水供给高压水分配器⑥，⑥再将高压水向多个喷头②、③供应。⑧为蓄水池的水面线，水可循环利用，但污染严重时可更换清水。

附图说明：

图1是摸拟风雨空气净化与改良器室外型的构造和功能示意图，也是它的图名，主要针对室外的空气净化与改良。

图2是摸拟风雨空气净化与改良器室内型的构造和功能示意图，也是它的图名，它主要针对的是室内的空气净化与改良。

具体实施方式：

根据上述说明和附图。该装置的制造并优化在技术上没有大的问题，关键的问题是：用什么思路和方式才可以解决人口稠密区域的雾霾问题。在解决室外雾霾问题之前，我们对雾霾天气的形成，必须有一个客观的认识。我认为形成的雾霾天气的主要原因有三方面：第一、静风状态或有微风但不足以吹散雾霾；第二、污染物持续增加，积少成多，在积累效应下，重污染和严重污染天气已成必然；第三、此前我国只是在减排而没有消除室外污染物的设备和方法，虽然我国政府大力减排，从根本上治理雾霾，但是我国冬季静风天气频繁发生；群众取暖是一个刚性需求，这一需求必定导致冬季燃煤大幅增加，而空气中的污染物也将大幅增加；其次汽车总量的持续增加，也会导致污染物的增加，工业污染可减排，但污染必将长期存在。

总之，我认为空气污染，必须标本兼治，我提出的解决方案主要在治“标”的方面。

首先，我们要确定每台该装置(室外型如图1)的工作效率：若将该装置的入风口的直径da设计为da＝200厘米。b区直径db＝400厘米，出风口的直径dc＝da＝200厘米，出风口的风速v3＝8m/s，那么每秒可净化空气：3.14×1²×8＝25.12m³/s

每分钟可净化空气：25.12×60＝1507.2m³/min

每小时可净化空气：1507.2×60＝90432m³/h

每24小时可净化空气：90432×24＝5425920≈542.6万m³/24h

如果100台该装置工作24小时，可净化空气：

5425920×100(台)＝542592000≈5.43亿m³/24h

如果我们将一座空气被严重污染的城市，看作是由很多个密封的大房间组成，房间为静风状态，每个大房间的面积为1平方千米，高度为100米，统计显示近地100米以下的空间污染最重，它的空间为1000×1000×100＝1亿m³，在这个空间里有稠密的人员工作学习和生活着，解决这个空间里的空气污染问题，正是本次发明的主要任务。如果将100台该装置安装在这五间“大房间”里，必将解决这5平方公里的空气污染问题，并可以此类推，解决更大范围的空气污染问题。

空气污染的产生和解决应该是一个动态平衡的过程。在静稳天气下，空气污染不断增加，并积少成多，如果不加制衡，不加净化，严重的污染天气必然来临，这就是世界上许多大城市反复治理又反复发生空气污染的原因之一。所以空气净化必须与空气污染同时进行，这样空气质量才会向人民需要的方向改变。正是由于世界上有了无数座污水处理厂，污水才不会泛滥成灾。

该装置的布局：

城市有很多楼房，有低层(7层左右)、小高层(15层左右)、高层(18-33层)这些都在100米以下，是目前城市的大多数，也是人员最集中的区域，超高层(33层以上)是目前城市的少数，所以适合利用的正是100米以下的楼房，我布局的原则是用城市的楼顶空间，安装该装置，按照网格化、多层次高低搭配的原则选址。

实施室外空气净化与改良，必然是一项巨大的工程项目，而要实施这个项目，必须有专利局和环保部门对该项发明的认可；政府投资，公司运作，才能顺利实施该项目。

该装置(室内型)比同行产品有以下优点：

1、产品的运行成本低，过滤网不需要更换，只需换水。其它产品更换过滤材料的费用较高，很不经济。2、其不但可以净化空气，而且可以改良空气，产生负氧离子。3、生产工艺简单。以上三个优点决定了它在市场的良好竞争力。必定会吸引投资者投资，有了资金就可以与生产厂家合作生产，并参与市场推广和竞争。