超聲波霧化-水分子相變主動捕集靜電除塵方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出一種讓通過超聲波霧化的水滴和空氣混合，依次通過半導體制冷片的冷端和熱端，使水蒸氣蒸發(fā)后以空氣中霧霾微塵為凝結(jié)核形成團簇，經(jīng)過靜電場團簇荷電脫除的微塵脫除技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著國家經(jīng)濟進步，重工業(yè)和燃油燃煤等工業(yè)發(fā)展、車輛增多等等因素，霧霾天氣成為現(xiàn)在最為嚴重的自然災害之一。霧霾微塵中有害健康的主要是直徑小于10微米的氣溶膠粒子，尤其是通常提到的PM2.5顆粒，會分別沉積于上、下呼吸道和肺泡中，引起多種呼吸道疾病，有些研究指出，嚴重霧霾甚至會影響新生兒體重。霧霾已經(jīng)嚴重影響人們的生活環(huán)境，影響了我國經(jīng)濟的發(fā)展。
[0003]目前已經(jīng)成熟的家用空氣凈化器技術(shù)在顆粒微塵脫除方面，主要為兩種技術(shù)，其一使用HEPA濾芯對氣體進行過濾；其二采用靜電集塵技術(shù)，使微塵在靜電場中荷電，并在電場中偏移從而被收集。
[0004]目前僅使用濾網(wǎng)的空氣凈化器，例如飛利浦AC4076、松下F-PDF35C-G、夏普KC-2380SW、霍尼韋爾PAC35M、三個爸爸系列等。HEPA濾網(wǎng)是目前較為成熟的技術(shù)，對微塵顆粒的過濾效果較好。其主要問題在于由于微塵顆粒在HEPA濾網(wǎng)上堆積，會導致濾網(wǎng)透氣阻力增加，使空氣凈化器空氣處理量迅速下降，同時堆積的灰塵會滋生細菌，產(chǎn)生異味。根據(jù)使用者提供的數(shù)據(jù)，2014年在上海使用一臺日本產(chǎn)百慕達濾網(wǎng)空氣凈化器，三個月時間濾網(wǎng)上灰塵顆粒已經(jīng)飽和，并且產(chǎn)生類似汽車尾氣的味道。在霧霾嚴重的時候，高效濾網(wǎng)的使用壽命僅為兩三個月。頻繁更換濾網(wǎng)明顯增加空氣凈化器使用成本，同時濾網(wǎng)上灰塵堆積不能及時清除，也會對室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
[0005]僅使用靜電集塵技術(shù)的空氣凈化器具有代表性的是貝昂空氣凈化器，該廠商所生產(chǎn)的空氣凈化器使用介質(zhì)阻擋放電原理，通過高頻高壓電極產(chǎn)生等離子體場，微塵在等離子體場中荷電，并被收集極吸附，可以通過水清洗收集極洗去微塵。但是該方案中存在的主要問題為，一、大規(guī)?？諝獾入x子體場會產(chǎn)生臭氧，臭氧濃度較高時，人會有不適感，通常認為當人可以嗅到臭氧氣味時，臭氧濃度已經(jīng)過高。臭氧是空氣等離子體過程中不可避免的產(chǎn)物，貝昂空氣凈化器的用戶經(jīng)常反應有臭氧氣味產(chǎn)生；二、微塵顆粒過小時，不能高效吸附負電荷，因此對于較大顆粒該方法可以有效去除，但是顆粒較小時，如PM2.5微塵去除效率往往不高；第三、由于微小顆粒在電場中需要足夠的偏轉(zhuǎn)時間才能被吸附，所以靜電除塵器中通常不配備風扇，因此其空氣處理量和環(huán)境通風量必然過少，因此處理速度受到非常大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的空氣凈化器脫除顆粒物技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種水分子相變主動捕集塵埃的技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種利用半導體制冷片使霧化水滴先蒸發(fā)后凝結(jié)，以空氣中霧霾微塵為凝結(jié)核形成水分子團簇，經(jīng)過靜電場團簇荷電脫除的霧霾微塵脫除技術(shù)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種超聲波霧化-水分子相變主動捕集靜電除塵方法，步驟為:
[0008]第一步，采用超聲波霧化器將水霧化，形成微小水滴，霧化水滴和含微塵顆粒的空氣混合得到混合氣體；
[0009]第二步，混合氣體依次通過半導體熱端和冷端通道，混合氣體在半導體熱端通道中先加熱蒸發(fā)，隨后通過半導體冷端通道時遇冷達到過飽和狀態(tài)，以空氣中霧霾微塵為凝結(jié)核形成水分子團簇；
[0010]第三步，含有水分子團簇的氣體通過板式靜電除塵器，在板式靜電除塵器中，經(jīng)過等離子體場團簇荷電偏轉(zhuǎn)，最終被吸附在靜電極板上脫除；氣體在板式靜電除塵器中的滯留時間大于0.05s ；
[0011]第四步，潔凈氣體由除塵器尾端風扇排出。
[0012]所述的超聲波霧化器最大功率為20W，霧化量可調(diào)，最大霧化量不小于600ml/h。
[0013]所述的霧化水滴和含塵顆粒的混合，其中水蒸氣通量和氣體通量的質(zhì)量比為I %0 ?5%0 O
[0014]控制半導體通道中氣體流速，調(diào)節(jié)半導體熱端和冷端溫度，使兩側(cè)溫度差不小于6。。。
[0015]用于所述的超聲波霧化-水分子相變主動捕集靜電除塵方法中的裝置，主要由超聲波霧化器、半導體熱端和冷端通道、板式靜電除塵器和風扇串聯(lián)組成。
[0016]所述的半導體熱端和冷端通道是由兩塊板翅式散熱片分別貼附在半導體制冷片熱端和冷端構(gòu)成。
[0017]所述的板式靜電除塵器的尺寸能夠滿足氣體滯留時間大于0.05s，極板間靜電場強度大于等于1000V/mm。
[0018]所述的風扇采用軸流風扇或渦流風扇，風扇流量大于等于400m3/h。
[0019]所述裝置整體置于殼體中。
[0020]有益效果:1、顆粒脫除效率極高。本發(fā)明提出的形成霧霾微塵水分子團簇技術(shù)是主動捕捉微塵技術(shù)，該方法中顆粒直徑越小，越容易形成團簇，其脫除效果越好，脫除效率極尚。
[0021]3、空氣凈化量大。本發(fā)明中提出的核心技術(shù)中沒有濾網(wǎng)帶來氣體阻力，氣流速度值遠遠超過目前現(xiàn)有的所有空氣凈化器中氣體流速，因此氣體凈化量遠遠超過同類產(chǎn)品，換言之，該方法非常適合大規(guī)?？諝鈨艋枨蟆?br>[0022]4、不需要額外耗材，不產(chǎn)生二次污染。本發(fā)明采用主動捕捉微塵顆粒方法，可以大幅提高微小顆粒的脫除效率。系統(tǒng)中沒有采用HEPA濾網(wǎng)和活性炭，因此避免了更換濾網(wǎng)帶來的額外費用，同時避免了濾網(wǎng)上微塵堆積產(chǎn)生二次污染的現(xiàn)象。直接使用水分子團簇將等離子體產(chǎn)生的有害物質(zhì)溶解脫除，避免了僅用等離子體帶來的氣體污染。
[0023]綜上所述，本發(fā)明提出的超聲波霧化-水分子相變主動捕集靜電除塵方法具有極高脫除效率、具有明顯競爭優(yōu)勢的治理方法。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明總體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，包含1、超聲波霧化器，2、半導體熱端和冷端通道，
3、靜電除塵器，4、風扇。
[0025]圖2為圖1中之2半導體熱端和冷端通道的具體結(jié)構(gòu)圖。其中2-1為保溫層，2_2為半導體制冷片，2-3為板翅式散熱片，2-4為熱端氣體通道，2-5為冷端氣體通道。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合圖1，對本發(fā)明作詳細說明:
[0027]本發(fā)明提出，利用半導體制冷片熱端對超聲波霧化后的水滴進行加熱，再利用制冷片冷端使混合氣體迅速降溫，在相變過程中水分子以霧霾微塵為凝結(jié)核形成水分子團簇，經(jīng)過靜電除塵器團簇荷電脫除。采用超聲波霧化器和半導體制冷片結(jié)合，使水先蒸發(fā)后凝結(jié)，主動捕集微塵顆粒的方法。利