一种降低团雾浓度的方法与流程

1.本发明涉及一种降低团雾浓度的方法。


背景技术：

2.目前远距离输送气团的方法是通过大功率射流风机来实现。其中有一用途是在气流中喷入水雾来实现空气的降尘。目前远距离输送气团的主要缺陷是功率大、传输距离有限。
3.目前团雾治理的技术主要以监控报警为主，通过在团雾易发生区域每隔一定距离安装上相关的检测系统，采用能见度传感器或基于视频分析技术对团雾进行实时监控。目前尚无治理团雾手段。当有团雾发生时，系统会实时检测团雾的浓度，进行报预警，对交通运输及需要能见度的工作进行预警或管理。团雾消除技术国内外截止到现在还是一片空白。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种降低团雾浓度的方法，可以有效降低团雾浓度，提高能见度，并实现远距离输送除雾剂，能耗低。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种降低团雾浓度的方法，包括以下步骤：s10将压缩气体和除雾剂混合，形成混合流体；s20向团雾喷射混合流体；其中，混合流体以涡环形式运动，形成方向性的气环，实现输送除雾剂；s30利用流动的气环中的除雾剂，降低团雾浓度。
6.优选的，所述的降低团雾浓度的方法，还包括：利用空气压缩机提供压缩气体，压缩气体脉冲式流动。
7.优选的，所述的降低团雾浓度的方法，还包括：利用空气活塞机提供压缩气体，压缩气体脉冲式流动。
8.优选的，所述s20中，利用涡环发生器将混合流体以涡环射流形式射出。
9.优选的，所述利用涡环发生器将混合流体以涡环射流形式射出，射出频次为每分钟1～60次。
10.优选的，所述涡环发生器包括管体，所述管体包括依次连接且连通的扩张段、平直过度段和收缩段，沿着流体流动方向，扩张段的管径逐渐增加，收缩段的管径逐渐减小，平直过度段的管径保持不变。
11.优选的，所述管体截面为圆形、椭圆形或多边形。
12.优选的，所述涡环的传输距离满足下式：
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式（1）
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式（2）为涡环的平动速度，即涡环沿轴向向前移动的速度，为涡环形成时的初速度，为涡环的传输距离，为涡环的半径，为涡环的涡核半径， 为涡环的环量，为根据实际空气阻力进行的修正参数，为与实际形成的涡环特征有关的参数。
13.优选的，所述s20中，混合流体射出涡环发生器的初始速度为大于10m/s。
14.优选的，所述涡环发生器的出口直径为0.2～2m。
15.优选的，所述实现输送除雾剂的距离大于40米。
16.另一方面，本发明还提供一种降低团雾浓度的方法，包括设置预设点，在各个预设点执行上述降低团雾浓度的方法。
17.优选的，所述预设点至少为两个。
18.优选的，所述预设点同时执行上述降低团雾浓度的方法。
19.与现有技术相比，本发明的一种降低团雾浓度的方法，可以有效降低团雾浓度，提高能见度，并实现远距离输送除雾剂，能耗低。本技术的方法包括：将压缩气体和除雾剂混合，形成混合流体；向团雾喷射混合流体；其中，混合流体以涡环形式运动，形成方向性的气环，实现输送除雾剂；利用流动的气环中的除雾剂，降低团雾浓度，提高能见度。本方法通过涡环发生器持续产生空气涡环气团，且相比于射流送风传输距离远、能耗低，适宜工程实现。
附图说明
20.图1是本发明实施例的流程图；图2是本发明中涡环截面结构示意图；图3是本发明中仿真试验结果图。
具体实施方式
21.下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。
22.如图1所示，本发明实施例的一种降低团雾浓度的方法，包括以下步骤：步骤s10将压缩气体和除雾剂混合，形成混合流体。
23.步骤s10中，可以利用空气压缩机提供压缩气体。压缩气体可以为压缩空气。优选的，利用空气压缩机提供压缩气体。还可以利用空气活塞机提供压缩气体。压缩气体脉冲式流动，以输入压缩气体。混合流体中压缩气体和除雾剂混合，形成的气团中含有除雾剂。除雾剂随气团流动。
24.如图2所示，涡环是一种涡运动状态。d为涡环发生管的出口直径。例如，位于筒体中的活塞推动流体从筒体末端的圆孔中射出，空气被活塞压缩，压缩空气在出口圆孔处膨胀加速运动，其径向膨胀在剪切作用下形成涡环。形成的涡环一方面沿轴向运动，另一方面沿涡核高速旋转，高速旋转的涡环维持了自身结构的稳定，同样的能量其可以传播的更远。
25.步骤s20向团雾喷射混合流体；其中，混合流体以涡环形式运动，形成方向性的气
环，实现输送除雾剂。
26.在步骤s20中，利用涡环发生器将混合流体以涡环射流形式射出。将压缩气体和除雾剂通入涡环发生器。在涡环发生器中，压缩气体和除雾剂混合。涡环发生器将混合流体射出，形成涡环。气团以涡环形式运动。
27.所述涡环发生器将混合流体以涡环射流形式射出，射出频次为每分钟1～60次。根据团雾的状态，涡环发生器的工作保持一定的频次，以实现降低团雾浓度。
28.步骤s30利用流动的气环中的除雾剂，降低团雾浓度。
29.优选，所述涡环的传输距离满足下式：
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式（1）
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式（2）为涡环的平动速度，即涡环沿轴向向前移动的速度，为涡环形成时的初速度，为涡环的传输距离，为涡环的半径，为涡环的涡核半径， 为涡环的环量，为根据实际空气阻力进行的修正参数，为与实际形成的涡环特征有关的参数。
30.优选的，所述步骤s20中，混合流体射出涡环发生器的初始速度为大于10 m/s，优选为10～100m/s。涡环发生器的出口直径为0.2～2m，例如0.2m、0.5m、0.7m、1m、1.5m或者2m。
31.本实施例的方法中，实现输送除雾剂的距离大于40米，即可实现远距离输送。本实施例中，涡环可实现远距离的气团输送，但目前无持续产生大尺寸（1m以上级别）、超远距离（40m以上）空气涡环的方法。本实施例的方法中，通过控制涡环发生器的出口直径在0.2～2m级别，形成的涡环直径大于1m，例如1m、2.5m、3m。这实现了大尺寸空气涡环的产生。另外，涡环本身的特点，其滚转向前传输，相对于直接传输阻力小。因此，本实施例的降低团雾浓度的方法，利用方向性的气环，可以实现远距离输送除雾剂。
32.优选的，所述涡环发生器包括管体，所述管体包括依次连接且连通的扩张段、平直过度段和收缩段，沿着流体流动方向，扩张段的管径逐渐增加，收缩段的管径逐渐减小，平直过度段的管径保持不变。优选的，所述管体截面为圆形、椭圆形或多边形。根据式（1）和式（2），涡环实现远距离输送，需要其管径大，初速度高。因此，本技术可以产生一种大尺度、高速度涡环，并且将除雾剂掺混其中以达到除雾效果。通过高压空气提供足量空气和速度，涡环发生管是涡环形成的关键。高压空气及其流量控制是实现大尺度和高速度涡环的关键。目前，现有技术还没有采用本技术的方法来产生涡环，达到降低团雾浓度目的。
33.本实施例还提供一种降低团雾浓度的方法，包括设置预设点，在各个预设点执行前述实施例或优选例。本实施例中，在团雾聚集区域，设置合理数量的预设点，在各个预设点分别执行前述实施例或优选例的方法，以实现降低团雾浓度，提高能见度目的。
34.根据团雾占据空间，设置合理数量的预设点。所述预设点至少为两个。间隔一定距离，例如50米，90米，设置一套装置。利用该装置执行前述实施例或者优选例的方法。
35.优选的，所述预设点同时执行前述实施例或优选的降低团雾浓度的方法。各预设
点执行的方法为前述方法中的任意一种。各预设点可以执行同样的方法。
36.例如，各预设点执行同样的方法，所述方法包括以下步骤：s10将压缩气体和除雾剂混合，形成混合流体。
37.s20向团雾喷射混合流体；其中，混合流体以涡环形式运动，形成方向性的气环，实现输送除雾剂；利用涡环发生器将混合流体以涡环射流形式射出，射出频次为每分钟30次。
38.s30利用流动的气环中的除雾剂，降低团雾浓度。
39.各预设点也可以执行不同的方法。例如，设有三个预设点，第一个预设点执行的降低团雾浓度的方法，包括以下步骤：s10将压缩气体和除雾剂混合，形成混合流体；s20向团雾喷射混合流体；其中，混合流体以涡环形式运动，形成方向性的气环，实现输送除雾剂；利用涡环发生器将混合流体以涡环射流形式射出，射出频次为每分钟60次；s30利用流动的气环中的除雾剂，降低团雾浓度。
40.第二个预设点执行的降低团雾浓度的方法，与第一个预设点的不同之处在于步骤s20中：利用涡环发生器将混合流体以涡环射流形式射出，射出频次为每分钟10次。
41.第三个预设点执行的降低团雾浓度的方法，与第一个预设点的不同之处在于步骤s20中：利用涡环发生器将混合流体以涡环射流形式射出，射出频次为每分钟20次。
42.各预设点同时工作，可以提高工作效率。
43.本实施例的方法，可持续输送涡环气团距离超过40m，主要应用在高速公路和机场等场所的团雾治理中，气团可以携带除雾剂至目标位置。除雾剂是纳米级颗粒，分散在微米级液滴里，形成了一种水溶胶。普通射流方式的输送距离有限，无法适应大范围区域的团雾治理。本方法可以提供持续脉冲式的压缩气体，通过涡环发生器持续产生空气涡环气团，且相比于射流送风传输距离远、能耗低，适宜工程实现。
44.本技术，利用涡环降低团雾浓度。涡环中包括环形气体，以及位于环形气体中的除雾剂。涡环在前进过程中会卷吸周围气体，卷吸进来的气体与除雾剂混合可以降低团雾浓度，同时涡环碰到障碍物或能量（转动量）耗散完后其结构被破坏而散开，除雾剂散开后达到降低团雾浓度效果。除雾剂与团雾中高浓度的水滴结合长大而沉降，达到降低团雾浓度，提升能见度的目的。由于雾天空气流速缓慢，微米甚至纳米级的除雾剂可长时间停留在空气中，使团雾无法在该区域再次出现。
45.本技术中，压缩空气出口速度可调，最高可达300m/s以上，气量可调，在涡环发生器的出口处可产生0.5～2m直径的涡环。涡环在前进过程中由于能量损耗会变大，到达150m位置可影响3-5m直径以上的范围区域。
46.使用ansys fluent软件进行仿真试验。仿真试验中，涡环发生器出口直径0.5m，进口气压10bar，设置计算区域最远150m。图3是仿真结果图。图3中展示了从0到150m的喷射距离中，气团中携带除雾剂的状态图，其中，白色部分为气团所携带的除雾剂。根据图3可以看到，气团携带除雾剂可以输送到计算区域的最远端。
47.该方案产生的气团夹带能力强，仿真计算结果显示150m远处其夹带雾化水汽仍有初始的10%以上。因为本技术采用的涡环旋转着前进，其本身结构稳定，可以实现远距离输送后，仍然带有较多的除雾剂。