一种V型多微米孔阵列的静电除尘与除湿系统 |
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| 申请号 | CN201910022209.0 | 申请日 | 2019-01-10 | 公开(公告)号 | CN109758853B | 公开(公告)日 | 2024-05-14 |
| 申请人 | 江苏大学; | 发明人 | 霍元平; 张澄澄; 王军锋; 刘海龙; 张聪; 凌一洲; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种V型多微米孔阵列的静电除尘与除湿的系统，包括静电微喷雾模 块 、V型通道模块、集液模块和控 制模 块；静电微喷雾模块由腔体、微米孔阵列板、接地金属孔板组成； 控制模块 中有空气检测计连接微型 蠕动 泵 和负高压发生器，其控制静电微喷雾模块的通断；V型通道模块统用绝缘疏 水 内壁与绝缘体外壁，内壁与外壁之间分布有 导线 连接负高压发生器，V型通道内有一亲水金属导线；除尘模块腔体中均匀分布有做过疏 水处理 过的金属尖端，在V型通道尾部装有圆锥形的金属筛网，其连接中央金属导线并且与外界接地；V型通道出口处装有小型轴流 风 扇；集液模块位于V型通道模块最低端，本发明可有效去除空气中的细颗粒物和水蒸气。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种V型多微米孔阵列的静电除尘与除湿系统，其特征在于，包括静电微喷雾模块、V型通道模块、集液模块和控制模块； |
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| 说明书全文 | 一种V型多微米孔阵列的静电除尘与除湿系统技术领域背景技术[0002] 随着科技水平的不断提升，实验室以及家庭对于空气质量的要求越来越高。在气候潮湿的季节，衣柜里的衣服容易出现潮湿、发霉、有异味等问题，长期容易导致病菌的繁殖和传播，给人们的生活带来了不便。当相对湿度大于85％时，最容易霉变，棉毛织品存放要求：40％﹣60％RH；同时在不洁净的衣柜内，衣服的长期存放会导致灰尘在肩部及衣领沉积，会影响衣物的打理及穿衣的舒适度。湿度和空气中细颗粒物含量也是馆藏文物保存、电子产品运行、实验室操作等环境中的重要参考因素，会直接影响相关的物理、化学和生物作用。相对湿度的变化对大部分馆藏文物保存会产生不同程度的影响。空气中的水分可以直接与文物中的水分进行传递，而且较高的相对湿度可以加速文物的腐蚀，并有利于微生物霉菌的生长。而相对湿度对电子产品运行也有重要影响，相对湿度过高会引起金属材料的腐蚀、降低介质材料的绝缘性能，严重时产品会失效或损坏；相对湿度过低，也易造成电子器件材料脆化开裂，并易产生静电；在实验室环境中，粉尘落在植物叶子上会堵住叶片上的气孔，妨碍植物进行光合作用，抑制植物生长；因此，除尘除湿技术也是文物保存、电子产品运行、实验室操作等环境控制中最重要的技术之一。 [0003] 目前所采用的除尘技术主要有机械除尘、过滤除尘、湿式除尘、电除尘等方法，机械除尘主要利用重力、惯性力或离心力分离捕集细颗粒物，但其脱除效率低；过滤除尘是在细颗粒物通过纤维滤料时的拦截、惯性碰撞和扩散等作用下分离捕集的一种方法，但其不适宜捕集湿度大的细颗粒物；湿式除尘是利用细颗粒物受水滴拦截、扩散，凝聚等作用分离捕集，但其消耗液体较多，脱除效率不高；电除尘是利用静电力分离捕集细颗粒物，但其结构复杂，价格较高，应用范围受限；而目前主要的除湿技术有：冷凝除湿技术、固体除湿技术和液体除湿技术。冷凝除湿是将空气降低到露点以下使得空气中的水分凝结出来。目前，大多数空调采用此除湿法，但该缺点在于：能耗高、运行成本高、噪声大、设计复杂、可靠性差等；固体、液体除湿技术是采用固体除湿剂或者液体除湿剂吸附空气中的水分以达到除湿的目的。由于固体除湿剂不具有流动性，需要的再生温度较高，也有较大的能耗；而液体除湿剂由于具有流动性，可以达到较好的热质传递效果，需要的再生温度较低，能耗也较低，但是目前常用的液体除湿剂主要为溴化锂、氯化锂、氯化钙等溶液，具有一定的腐蚀性，不仅降低了除湿设备的寿命，而且可能造成对产品的腐蚀。目前针对局域空间，尚缺乏一种克服上述技术不足并且同时发挥除湿与除尘双重功效的装置。 发明内容[0004] 本发明根据现有技术中存在的问题，提出了一种V型多微米孔阵列的静电除尘与除湿的系统，目的在于提供一种具有除尘、除湿效率高、能耗低、结构简单、无噪声、高除湿精度、运行成本低等优点的静电除尘与除湿的装置，可同时有效去除空气中的细颗粒物和水蒸气。 [0005] 本发明所采用的技术方案如下： [0007] 所述静电微喷雾模块置于V型通道模块的一端，用于提供亚微米级的荷电小水滴与空气中的细颗粒物结合； [0008] 所述V型通道模块的底部设有集液模块，用于将废液收集、排出； [0009] 所述控制模块包括空气检测计，且连接静电微喷雾模块，用于控制静电微喷雾模块的工作启停。 [0011] 进一步，V型通道模块包括V型通道，V型通道的一端内放置喷头，另一端设有轴流风扇，轴流风扇底部的V型通道内还设有金属筛网，所述金属筛网连接亲水导线，所述亲水导线沿V型通道的轴线布置；所述V型通道内侧均匀设置金属尖端，所述金属尖端连接负高压发生器。 [0012] 进一步，所述V型通道的底部连接集液模块，所述集液模块为U型管； [0013] 进一步，所述V型通道的内表面为绝缘疏水内壁； [0014] 进一步，所述V型通道的外表面为绝缘外壁； [0016] 进一步，所述金属尖端长度与V型通道的圆柱体内壁半径长度之比不超过1：4。 [0017] 本发明的有益效果： [0018] 利用本装置的静电微喷雾模块可喷射出直径为50～100微米的小水滴，在V型通道内能增加与细颗粒物的团聚和凝并，更加便于吸附空气中微小的细颗粒物，大大提高了除尘效率；发明中的V型通道模块中的金属尖端采用疏水处理，可有效减少因小水珠吸附在尖端而导致原有电场的变化，从而确保整套装置除尘除湿过程中的稳定性；发明中的集液模块中采用变截面的U型管结构，使得系统内的气压差不会太大，可有效防止因气压差导致的收集液回流的情况，防止虹吸作用的形成而失去液封的功能；整套装置的尾端装有接地的金属筛网，可有效去除多余的电荷，防止多余带电粒子的逸出，与此同时，有辅助拦截细颗粒物和湿气的作用；小型轴流风扇安装在金属筛网的下游，尽可能的减少水汽对于风扇的影响，提高装置的使用寿命。附图说明 [0019] 图1为本发明的一种V型多微米孔阵列的静电除尘除湿装置系统的示意图； [0020] 图2为本发明中的静电微喷雾模块的示意图； [0021] 图3为本发明中微米孔阵列板的仰视图； [0022] 图4为本发明中接地金属孔板的仰视图； [0023] 图5为本发明中微米孔阵列板与接地金属孔板组合效果的仰视图； [0024] 图6为本发明中V型通道模块的剖视图； [0025] 图中，1、静电微喷雾腔体，2、微米孔阵列板，3、接地金属孔板，4、亲水金属导线，5、引线，6、绝缘疏水内壁，7、绝缘外壁，8、导线，9、金属尖端，10、金属筛网，11、轴流风扇，12、倒锥形入口，13、变截面的U型管，14、微型蠕动泵，15、去离子水源。 具体实施方式[0026] 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用于解释本发明，并不用于限定本发明。 [0027] 如图1所示，本发明提出了一种V型多微米孔阵列的静电除尘与除湿系统，V型通道的左端在通道内放置喷头，喷头的腔体1内对称设置微米孔阵列板2和接地金属孔板3，如图2所示，微米孔阵列板2连接负高压发生器，接地金属孔板3接地，两板之间用绝缘体材质相连；如图3所示，微米孔阵列板2为厚度为200微米的硅基片，其上采用微纳激光打孔技术，所打出的孔呈现正六边形分布，其可为7、19、61不等；如图4所示，接地金属孔板3采用激光蚀刻技术在其表面制成一定密度的凹坑，增大表面粗糙度，从而增大其疏水性；如图5所示，微米孔阵列板2与接地金属孔板3上的孔一一对应；去离子水经微米孔流出后在高压金属电极板的孔的高压静电场的作用下发生雾化形成亚微米级雾滴群；喷头的腔体1通过蠕动泵14与去离子水源15连接，且蠕动泵14和负高压发生器分别连接控制模块。 [0028] 如图6所示，V型通道内壁为绝缘疏水内壁6，且沿着V型通道内侧均匀设置金属尖端9，金属尖端9的底部通过引线5连接负高压发生器；V型通道的圆柱腔体内应均匀分布4～8列金属尖端9，其金属尖端9长度与圆柱体内壁6半径长度之比不超过1：4，不会发生空气被击穿的风险，保证了设备的安全性；沿V型通道的轴线布置亲水导线4，亲水导线的右端与V型通道左端口的金属筛网10连接，且接地，金属筛网10可达到中和多余高能粒子的目的并且起到辅助拦截细颗粒物和湿气的作用；正对金属筛网10设有轴流风扇11，可控制整套装置中的气流速度；在V型通道的外表面设置绝缘外壁7。 [0029] 在V型通道的底部设置倒锥形的孔12，通过倒锥形的孔12连接变截面的U型管13，用于收集废液。 [0030] 为了更清楚的解释本发明所保护的技术方案，以下结合本发明的工作过程作进一步解释： [0031] 本发明所设计的一种V型多微米孔阵列的静电除尘与除湿系统运行有两个环节，分别实现除尘和除湿的功能。首先为除尘环节，当控制模块中的空气检测计检测到空气中的细颗粒物含量大于等于设定的值时，打开微型蠕动泵14和负高压发生器，持续打开时间为3～5min，此后关闭；由微型蠕动泵14将去离子水15输送到腔体1中，在腔体1中通过微米孔阵列板2中的微米孔喷射出来，在流经接地金属孔板3的微孔后，形成多团亚微米级的荷电小水滴，小水滴与V型通道内空气中的细颗粒物结合，此时混合空气进入带金属尖端9的V型通道内；此间，由于高压金属尖端与接地金属导线间形成不均匀电场，使得空气中的带电微粒与荷电水雾及细颗粒物碰撞，使其在不均匀电场中加速运动，动能增大，并且向中央亲水金属导线4聚集，中央亲水金属导线4附着水后在重力的作用下，顺着导线流到最低端，并且滴到倒锥形的孔12内，在集液模块中的变截面的U型管13中将废液排出。 [0032] 当控制模块中的空气检测计检测到空气中的细颗粒物含量小于设定的值时，表明局域空间内的细颗粒物已基本去除，之后控制模块关闭其连接的微型蠕动泵14和负高压发生器，进入单除湿环节，主要对局域空气中残留的水雾及蒸气进行去除，在V型通道内，由于金属尖端9与亲水金属导线4之间所形成的不均匀强电场使得空气电离出大量高能电子，在运动过程中与气流中的微量液滴碰撞并附着在其表面，通过带金属尖端的V型通道时，在电场力的作用下，荷电微液滴向亲水金属导线4聚并，并附着在其上，中央亲水金属导线4附着水后在重力的作用下，顺着导线流到最低端，并且滴到倒锥形的孔12内，在集液模块中的变截面的U型管13中将废液排出；在V型通道尾部，亲水导线4与金属筛网10相连，并且接地，金属筛网可达到中和多余高能粒子的目的并且起到辅助拦截细颗粒物和湿气的作用；尾部出口处小型轴流风扇11可控制整套装置中的气流速度，当气流速度稳定在一恒定值时，整套装置的除尘除湿效果将达到最优。 [0033] 以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。 |
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