本實(shí)用新型涉及一種氣液兩相接觸、吸附、吸收、凈化的水噴淋空氣凈化裝置。屬于環(huán)保、化工空氣凈化設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前使用水或水溶液（以下統(tǒng)稱為水）作為介質(zhì)，使氣液兩相接觸，進(jìn)行吸附、凈化、吸收、萃取技術(shù)應(yīng)用廣泛。其主要方法有兩種：第一種是用液體濕潤固體表面，形成液膜，液膜與污染氣體接觸，吸附、吸收氣體中的污染物或萃取物，使氣體得到凈化或達(dá)到萃取的目的。第二種是，直接噴淋，噴淋液柱（液滴）與氣體接觸，達(dá)到上述目的。

上述第一種方法的典型案例是德國文塔公司實(shí)用新型的文塔水洗空氣凈化器。圖1是其原理示意圖。旋轉(zhuǎn)葉片在水槽中濕潤表面，形成水膜；風(fēng)扇將污染空氣吹向葉片，污染物被水膜吸附，使空氣得到凈化。這種凈化方法簡單、適用，但受體積限制，葉片尺寸、數(shù)量不能太大，氣水接觸面積很小。德國文塔凈化器的氣水接觸面積最大的僅8平方米，凈化效率有限。

另一個(gè)典型案例是發(fā)電、煉鋼、水泥、玻璃等工業(yè)除塵、脫硫、化工酸霧凈化廣泛應(yīng)用的填料塔（由于不同用途，有稱填充塔、酸霧凈化塔、脫硫脫銷塔、噴淋塔等，以下統(tǒng)稱填料塔）。圖2是填料塔的原理示意圖。水泵將噴淋液通過管道送至噴頭，噴頭噴出的液體濕潤下方的填料，填料表面形成水膜；污染氣體從進(jìn)氣口吹入塔內(nèi)，污染氣體掠過填料層，污染物被水膜吸附，使污染氣體得到凈化。

上述兩個(gè)案例凈化方法的凈化效率都取決于氣、液兩相的接觸面積。但受整體體積限制，不可能無限增大接觸面積，特別是工業(yè)填料塔，增大氣液兩相的接觸面積，就必須增加填料層厚度，這樣會(huì)使氣體運(yùn)行阻力增大，增大氣壓降。因而，在一定體積下靠增大氣液兩相的接觸面積提高凈化效率是很困難的。工業(yè)除塵凈化大量使用的填料塔，體積龐大（大型發(fā)電廠填料塔高達(dá)幾十米、直徑達(dá)十幾米）、凈化效率低是人們急待解決的問題。

增大氣、液兩相的接觸面積是提高凈化效率的關(guān)鍵。

單純噴淋實(shí)際應(yīng)用較少，原因是噴淋液柱（滴）產(chǎn)生的氣、液接觸面積極小，凈化效率極低。所以空氣凈化以及工業(yè)極少采用單純噴淋方法。

典型的例子是，在治理霧霾的初期，很多城市出現(xiàn)了“水炮車”、“噴霧車”，利用高壓噴出的水霧凈化空氣，但實(shí)際中都沒得到應(yīng)用。原因是噴出的水霧氣水接觸面積很小，（據(jù)資料介紹，每立方分米水只能產(chǎn)生2.4平方米氣水接觸面積）。局部的、短暫的、很小的氣水接觸面積不可能對(duì)一個(gè)城市的空氣凈化起多大作用。

一位中國旅美學(xué)者曾建議中國城市在高樓上建設(shè)噴水裝置“人工降雨”治理霧霾，顯然在水資源浪費(fèi)、能源消耗、凈化效果、人們生活方便等方面都是不可行的。

如何不浪費(fèi)水資源、減小設(shè)備體積、使氣水接觸面積增大、提高水噴淋凈化的效率是本實(shí)用新型要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型內(nèi)容包含兩個(gè)方面：

第一，提出了高速旋轉(zhuǎn)水噴淋（動(dòng)態(tài)噴淋）凈化空氣的新概念、理論及計(jì)算方法。

第二，給出了一種高速旋轉(zhuǎn)水噴淋空氣凈化裝置的技術(shù)方案。

一、高速旋轉(zhuǎn)水噴淋（動(dòng)態(tài)噴淋）凈化空氣的新概念、理論及計(jì)算方法

本實(shí)用新型提出的高速旋轉(zhuǎn)水噴淋（動(dòng)態(tài)噴淋）凈化空氣的新概念、理論及計(jì)算方法概述為：繞某一軸線高速旋轉(zhuǎn)的噴淋液柱在旋轉(zhuǎn)過程中位置的不斷變化，發(fā)生了氣液兩相接觸面的不斷變化，我們把不旋轉(zhuǎn)時(shí)氣液接觸面積叫作靜態(tài)接觸面積，用Sj表示，變化過程某段時(shí)間t內(nèi)噴淋液柱不重疊位置接觸面積之和叫作動(dòng)態(tài)接觸面積，用Sdt表示，一秒鐘內(nèi)的動(dòng)態(tài)接觸面積稱作當(dāng)量接觸面積，用Sd表示，Sdt=Sd?t ，Sdt∕Sj=K, K可近似看作高速旋轉(zhuǎn)噴淋與不旋轉(zhuǎn)時(shí)吸附凈化效率的比值，由于噴淋液柱旋轉(zhuǎn)速度極高，所以動(dòng)態(tài)接觸面積極大，使凈化效率很高。并且由于液柱的旋轉(zhuǎn)噴射、撞擊，液柱中的水分子裂解，產(chǎn)生大量的負(fù)離子，這樣使氣液兩相間的接觸、吸附、凈化得到強(qiáng)化。

理論分析與計(jì)算：

圖 3 、圖4分別表示，在筒體（容器）8中充滿污染空氣，一根水柱9對(duì)其凈化（圖3是垂直噴淋，圖4是水平噴淋，圖5是水平噴淋的俯視圖）。水柱的直徑為d ,長度為L ,則水柱的表面積：Sj=л?d ? L。我們把 Sj 稱作水柱的靜態(tài)氣液接觸面積。（以下簡稱為靜態(tài)接觸面積）。

在固定位置上，水柱表面吸附臨近的污染物，使空氣得到凈化。遠(yuǎn)處的污染物則很難被吸附。如果在一定時(shí)間內(nèi)吧水柱從位置A移動(dòng)得到位置B，即從已經(jīng)凈化的污染濃度低位置移動(dòng)到污染濃度高的位置，吸附新位置水柱臨近的污染物，就會(huì)使空氣得到更好的凈化。則在這一時(shí)段內(nèi)空氣凈化的效率明顯提高。在同一時(shí)段內(nèi)，水柱位置變化越多，凈化的效率就越高。如果一秒鐘間內(nèi)變化了 n個(gè)位置，則其當(dāng)量接觸面積： Sd= n?Sj= n ?л?d ? L 。

為了實(shí)現(xiàn)上述高速旋轉(zhuǎn)噴淋，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一個(gè)可高速旋轉(zhuǎn)的噴淋器（圖6）。噴淋器由金屬材料或工程塑料制成。水從供水管4進(jìn)入，一端可與動(dòng)力源連接，動(dòng)力源可驅(qū)動(dòng)其高速旋轉(zhuǎn)。噴淋器由配水管14及噴淋管11組成，噴淋管下方、側(cè)方開有足夠多的噴水孔13（噴水孔總數(shù)為M），以滿足噴淋凈化的需要。圖 8 是噴淋管上噴淋孔的仰視圖。噴淋管長度為R，噴淋管上噴淋孔的布置均勻分布，噴淋孔的直徑為d, 設(shè)噴淋水柱的長度為Ｌ。當(dāng)一定壓力的水注入噴淋器時(shí)，水就會(huì)從噴淋孔噴射出去，就會(huì)形成總數(shù)為Ｍ個(gè)、直徑為ｄ、長度為Ｌ的噴淋水柱。

圖12是將圖6的噴淋器應(yīng)用的一個(gè)裝置示意圖。本裝置由可高速旋轉(zhuǎn)的噴淋器1，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源2 ，供水管4 ，第一風(fēng)口3、第二風(fēng)口7，水泵5，水槽6，筒體8組成。噴淋器上端與動(dòng)力源連接驅(qū)動(dòng)其高速旋轉(zhuǎn)。噴淋器上開有足夠多的噴水孔，以滿足噴淋凈化的需要。噴水孔的直徑為設(shè)計(jì)的噴淋水柱直徑。水泵將水通過供水管送至噴淋管內(nèi)腔，由于水的壓力作用，水從噴水孔噴出，形成和噴淋管同步高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱。高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱產(chǎn)生兩個(gè)作用。一是高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了極大的動(dòng)態(tài)氣水接觸面積；二是噴淋水柱的高速旋轉(zhuǎn)、噴射、撞擊，水分子裂解，產(chǎn)生了大量可凈化空氣的負(fù)離子。污染空氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入外筒，掠過高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱區(qū)、從出風(fēng)口流出。污染空氣受到了二重凈化，即；動(dòng)態(tài)氣水接觸面吸附凈化及負(fù)離子凈化；使凈化效率提高。

上述裝置的噴淋器1圍繞中心線 O—O 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一秒時(shí)間內(nèi)變化了n個(gè)位置，則每根噴淋水柱的當(dāng)量接觸面積為：Sd= n?Sj= n ?л?d ? L 。

當(dāng)噴淋器圍繞中心線 O—O 每秒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，全部噴淋水柱的不重疊位置數(shù)量可近似計(jì)算為：(計(jì)算式推導(dǎo)略)

W= M * 2Л?（R∕2）∕d=M *Л?R∕d

式中 W ——噴淋水柱的不重疊位置總數(shù)。

R——噴淋管長度。

d——噴淋水柱的直徑。

M——噴淋孔總數(shù)

所以，全部噴淋水柱的（每秒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)）當(dāng)量接觸面積：

Sd= W?Sj= W?л?d ? L == л?d ? L ?M ?Л?R∕d

上述計(jì)算方法的前提是容器內(nèi)污染空氣處于靜止?fàn)顟B(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，污染空氣在容器內(nèi)是以一定速度V通過容器的。設(shè)H為有效凈化高度，（圖3 中有效凈化高度H=L）。H∕V=t， t叫作氣液兩相接觸吸附凈化有效時(shí)間。t值越大，表示污染空氣通過有效凈化高度H時(shí)間越長；t值越小，表示污染空氣通過有效凈化高度H時(shí)間越短。

所以，在噴淋水柱旋轉(zhuǎn)、空氣以速度V通過有效噴淋高度H時(shí)的動(dòng)態(tài)接觸面為：

Sdt= W ? Sd ?H∕V= W?л?d ? L ? H∕V = л?d ? L ?M *Л?R∕d ?H∕V。

根據(jù)前述噴淋水柱氣、水接觸面積的計(jì)算方法，分別計(jì)算出噴淋水柱的靜態(tài)接觸面積和全部噴淋水在柱噴淋管旋轉(zhuǎn)Ｎ周時(shí)，空氣運(yùn)動(dòng)速度為V時(shí)，動(dòng)態(tài)接觸面積：

靜態(tài)接觸面積：

Ｓj＝л?ｄ?Ｌ?Ｍ。

動(dòng)態(tài)接觸面積：

Sdt＝л?ｄ?Ｌ?Ｎ?Ｍ?（л?R∕d）?（H∕V）。

設(shè)動(dòng)態(tài)接觸面積和靜態(tài)接觸面積之比為K，則

K＝Sdt∕Ｓj∕=Ｎ?（лR∕ｄ）?（H∕V）。

上式中K值分別和N、（лR∕ｄ）、（H∕V）成正比，

Ｎ值可以選得很大，比如選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速每秒２0轉(zhuǎn)；

（лR∕ｄ）中ｄ為噴淋孔直徑為２－３ｍｍ，而R可以是50ｍｍ―1000ｍｍ，甚至更大；

（H∕V）一般可設(shè)計(jì)為０.１―5；

按上述數(shù)值計(jì)算，K=157---157000。甚至更大；

因此，K值是一個(gè)很大的數(shù)。

因?yàn)閮艋屎蜌馑佑|面積成正比，K可近似看作高速旋轉(zhuǎn)噴淋與不旋轉(zhuǎn)時(shí)吸附凈化效率的比值，

在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噴淋水柱的位置是連續(xù)變化的，不同的位置有無數(shù)多個(gè)；并且高速旋轉(zhuǎn)造成氣液撞擊，使吸附更容易。所以，高速旋轉(zhuǎn)噴淋產(chǎn)生的凈化效果比用上述計(jì)算方法得出的結(jié)論還應(yīng)好。

二、本實(shí)用新型一種高速旋轉(zhuǎn)水噴淋空氣凈化裝置的具體技術(shù)方案。

一種高速旋轉(zhuǎn)水噴淋空氣凈化裝置（圖12），其包括豎直設(shè)置的筒體、動(dòng)力裝置、位于筒體底部的水槽、水泵、與水泵出水口連通的供水管、通過供水管與水泵連通的噴淋器、設(shè)置在筒體上端的第一風(fēng)口以及設(shè)置在筒體下端的第二風(fēng)口，所述噴淋器設(shè)置有多個(gè)噴水孔；所述供水管與噴淋器旋轉(zhuǎn)密封連接；所述動(dòng)力裝置及供水管與筒體固定連接；所述動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)端與噴淋器連接。

噴淋器上端與動(dòng)力源連接，驅(qū)動(dòng)其高速旋轉(zhuǎn)，水泵將水通過供水管送至噴淋管內(nèi)腔，由于水的壓力作用，水從噴水孔噴出，形成和噴淋管同步高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱。從而實(shí)現(xiàn)了高速旋轉(zhuǎn)水噴淋。

進(jìn)一步的說，所述噴淋器（圖6、圖7）包括配水管、多根放射分布的徑向噴淋管以及位于噴淋管自由端的環(huán)形噴淋管，所述環(huán)形噴淋管通過徑向噴淋管與配水管連通，所述配水管與供水管旋轉(zhuǎn)密封連接，所述噴水孔均勻設(shè)置在噴淋管和環(huán)形噴淋管的底部。

進(jìn)一步地說，所述噴水孔的軸線與筒體軸線相同。

進(jìn)一步地說，所述噴淋器是豎直的桶狀（圖9），且側(cè)壁均勻設(shè)置有噴水孔，所述噴水孔軸線與桶狀噴淋器橫截面內(nèi)壁相切，且水平布置（圖11）。

進(jìn)一步地說，所述的噴淋器是豎直的桶狀（圖9），且側(cè)壁均勻設(shè)置有噴水孔，所述噴水孔軸線是徑向設(shè)置，且水平布置（圖10）。

進(jìn)一步地說，所述第一風(fēng)口與第二風(fēng)口設(shè)置有抽、排風(fēng)風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步地說，所述供水管、水泵是位于筒體內(nèi)或筒體外。

進(jìn)一步地說，如果筒體直徑很大，筒體內(nèi)可單層或分層布置多個(gè)動(dòng)力裝置與噴淋器的組合。進(jìn)一步地說，所述供水管與筒體之間設(shè)置有支承定位結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型取得的有益效果

由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的有益效果是：

水泵將一定壓力的噴淋液通過供水管送入噴淋器，在壓力作用下，噴淋液從噴水孔噴出。形成噴淋水柱。動(dòng)力裝置帶動(dòng)噴淋器高速轉(zhuǎn)動(dòng)，又使噴淋水柱高速轉(zhuǎn)動(dòng)。高速旋轉(zhuǎn)的噴淋液柱在旋轉(zhuǎn)過程中形成了氣、液兩相的動(dòng)態(tài)接觸面積。由于液柱的速旋轉(zhuǎn)速度極高，所以形成的動(dòng)態(tài)接觸面積極大，并且產(chǎn)生大量的負(fù)離子。污染空氣分別從第一、第二風(fēng)口進(jìn)出，通過高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水產(chǎn)生產(chǎn)生的“動(dòng)態(tài)接觸面積”以及負(fù)離子，得到凈化。

經(jīng)計(jì)算，應(yīng)用本實(shí)用新型高速旋轉(zhuǎn)水噴淋空氣凈化裝置技術(shù)設(shè)計(jì)的凈化設(shè)備，其凈化效率是同類設(shè)備的幾十倍，甚至幾百倍。

下面通過一組具體數(shù)值計(jì)算來說明高速旋轉(zhuǎn)噴淋吸附凈化技術(shù)的效果。

在圖12所示裝置中：

設(shè)空氣運(yùn)動(dòng)速度V=3000mm∕s,

設(shè)噴淋器噴淋孔總數(shù)M=600個(gè)

噴淋管旋轉(zhuǎn)速度為：Ｎ＝２０ｒ∕ｓ

噴淋管長度R=100mm,

噴淋水柱長度Ｌ＝3００ｍｍ，

噴淋水柱直徑ｄ＝２ｍｍ

噴淋凈化有效高度H=300.（等于噴淋水柱長度Ｌ）

則：靜態(tài)接觸面積：

Ｓ＝л?ｄ?Ｌ?Ｍ

＝３.１４*２*3００*6００

＝1130400（平方毫米）

＝1.13（平方米）。

動(dòng)態(tài)接觸面積：

Ｓdt＝л?ｄ?Ｌ?Ｎ?Ｍ?（лR∕ｄ）?（H∕V）

　 ＝３.１４*２*3００*２０*6００*(3.14 * 100∕2) *（300∕3000）

　 ＝354945600（平方毫米）

　?。?54.9（平方米）

動(dòng)態(tài)接觸面積和靜態(tài)接觸面積之比：

K＝Ｎ?（л?R∕ｄ）?（H∕V）

＝２０*３．１４*100∕２*（300∕3000）≌314

這說明高速旋轉(zhuǎn)噴淋水柱動(dòng)態(tài)氣、水接觸面積是水柱不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的314倍。

可以近似地認(rèn)為高速旋轉(zhuǎn)噴淋水柱凈化效率是水柱不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的314倍。

如果把上述（上節(jié)文字）中的一組數(shù)據(jù)作為本裝置的技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)成一個(gè)空氣凈化器方案，如圖19：動(dòng)力裝置改成一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)（16），（風(fēng)扇轉(zhuǎn)速20r∕s），風(fēng)扇風(fēng)速為3000mm∕s. 則氣液動(dòng)態(tài)接觸面積為：

Sdt＝л?ｄ?Ｌ?Ｎ?Ｍ?（лR∕ｄ）?（H∕V）

＝354.9（平方米）

前述德國文塔公司生產(chǎn)的水洗空氣凈化器最大氣液觸面僅為8平方米。

兩種凈化器氣水接觸面積比為：354.9∕8≌44.36

說明比文塔水洗空氣凈化器體積小的本實(shí)用新型裝置氣水動(dòng)態(tài)接觸面積是文塔凈器的44.36倍。即凈化效率是文塔凈化器的44.36倍。（這還不包括負(fù)離子凈化部分）。

為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型—高速旋轉(zhuǎn)噴淋吸附凈化技術(shù)的效果，以工業(yè)噴

淋塔應(yīng)用本實(shí)用新型為例，作進(jìn)一步說明。

圖18是應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)設(shè)計(jì)的一個(gè)無填料噴淋凈化塔方案示意圖。設(shè)噴淋塔體（筒體8）內(nèi)徑為2000mm . 塔高為6米，噴淋水柱長度L=H≈3500mm，噴淋器（1）設(shè)計(jì)為噴水管長度R≈1000mm , 噴淋孔直徑d=2mm ,噴淋孔總數(shù)為M=5000個(gè)。空氣流速V=3500mm∕s。動(dòng)力裝置（2）（即噴淋器旋轉(zhuǎn)動(dòng)力）為電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速N=24.1 r∕s，（1450 r∕min）。

根據(jù)前述動(dòng)態(tài)氣液接觸面積Sdt計(jì)算公式;

其動(dòng)態(tài)接觸面積為：

Sdt＝л?ｄ?Ｌ?Ｎ?Ｍ?（лR∕ｄ）?（H∕V）

＝3.14*2*3500*24*5000*（3.14*1000∕2）*（3500∕3500）

＝4141031750000（平方毫米）

＝4141032（平方米）

設(shè)圖 2 是塔體內(nèi)徑、高度同上述無填料噴淋塔相同的普通填料塔示意圖。設(shè)其塔體（筒體8）高度同樣為6米，內(nèi)徑為2000mm 。噴頭為固定噴頭，兩層填料層總厚度為4米。填料總體積V=3.14*1*1*4=12.56（立方米）；選擇目前世界最好、比表面積為500（平方米）∕（立方米）的填料。則填料形成的氣水接觸面積為:Sp=12.56*500=6280(平方米)。

將無填料噴淋凈化塔與普通填料塔作一比較：

無填料噴淋塔動(dòng)態(tài)氣液接觸面積; Sdt=4141032（平方米），

普通填料塔氣液接觸面積：Sp=6280(平方米)。

K=Sdt∕Sp=4141032∕6280≈659

因?yàn)閮艋屎蜌馑佑|面積成正比，從理論上講，應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)的無填料噴淋凈化塔凈化效率是普通填料塔的659倍。（這仍然不包括無填料噴淋凈化塔負(fù)離子凈化的效果）。

這說明應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)的無填料噴淋凈化塔體積可比普通填料塔做得很小。且凈化效率極高，

目前，治理霧霾的一個(gè)方面是治理工業(yè)燃煤爐窯廢氣，我國正在醞釀推行工業(yè)燃煤爐窯廢氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)顯示,一臺(tái)火電機(jī)組完成超低排放改造的費(fèi)用高達(dá)數(shù)千萬甚至數(shù)億元,而后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)管理更是將增加約0.025元/千瓦時(shí)的費(fèi)用。本實(shí)用新型的實(shí)施可使工業(yè)燃煤爐窯廢氣凈化廣泛使用的噴淋凈化塔凈化效率提高幾十倍，甚至幾百倍。實(shí)施成本極低，是上述費(fèi)用的5%----10%。無疑，本實(shí)用新型可以在治理霧霾方面有所貢獻(xiàn)。

附圖說明

圖1是文塔凈化器原理示意圖；

圖2是工業(yè)普通填料塔結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖3是噴淋水柱豎直位于筒體內(nèi)的凈化原理示意圖；

圖4是噴淋水柱水平位于筒體內(nèi)的凈化原理示意圖；

圖5是圖4的俯視圖的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是第一種噴淋器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是第二種噴淋器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是第一種噴淋器及第二種噴淋器結(jié)構(gòu)示意圖的仰視圖；

圖9是第三種噴淋器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是第三種噴淋器的徑向噴淋孔結(jié)構(gòu)示意圖

圖11是第三種噴淋器的切向噴淋孔結(jié)構(gòu)示意圖

圖12是本實(shí)用新型應(yīng)用第一種噴淋器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本實(shí)用新型應(yīng)用第二種噴淋器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是應(yīng)用第三種噴淋器取代動(dòng)力裝置的本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是第三種噴淋器切向噴淋水柱產(chǎn)生的反沖作用，可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的示意圖；

圖16是本實(shí)用新型應(yīng)用第三種噴淋器徑向噴淋水柱的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17是應(yīng)用第三種噴淋器徑向噴淋水柱的俯視圖。

圖18是本實(shí)用新型應(yīng)用于工業(yè)噴淋塔的無填料噴淋塔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19是本實(shí)用新型應(yīng)用于空氣凈化器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖20是本實(shí)用新型應(yīng)用于發(fā)電、鋼鐵、水泥、玻璃、化工等的工業(yè)煙囪煙霧凈化的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1噴淋器、2動(dòng)力裝置、3第一風(fēng)口、4供水管、5水泵、6水槽、7第二風(fēng)口、8筒體、9水柱、11噴淋管、12環(huán)形噴淋管、13噴水孔、14配水管、16軸流風(fēng)機(jī)、15鼓風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型具體實(shí)施方式是：

設(shè)計(jì)計(jì)算：依據(jù)對(duì)設(shè)備凈化、吸收、吸附、的需要，確定氣、液動(dòng)態(tài)接觸面積，根據(jù)所需面積的量，優(yōu)化、選擇前述計(jì)算中的各個(gè)參數(shù)。如塔（筒）體的內(nèi)徑、噴淋器的結(jié)構(gòu)及尺寸、噴淋孔直徑d、噴淋孔數(shù)量及布置方式、噴淋管旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)速N∕s等等。選擇與之相匹配動(dòng)力與液泵。依據(jù)氣、液的化學(xué)性質(zhì)，選擇適應(yīng)的零部件材質(zhì)。然后進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)：下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)說明：

本實(shí)用新型一種水高速旋轉(zhuǎn)噴淋空氣凈化裝置（圖12）。其整體結(jié)構(gòu)包括豎直設(shè)置的筒體8、動(dòng)力裝置2，位于筒體8底部的水槽6、水泵、與水泵5出水口連通的供水管4、通過供水管4與水泵5連通的噴淋器1、設(shè)置在筒體8上端的第一風(fēng)口3以及設(shè)置在筒體8下端的第二風(fēng)口7；所述噴淋器1設(shè)置有多個(gè)噴水孔13且均勻分布在噴淋器1的噴淋管壁側(cè)壁上；所述供水管4與噴淋器1旋轉(zhuǎn)密封連接，所述供動(dòng)力裝置2、供水管4與筒體8固定連接。所述動(dòng)力裝置2驅(qū)動(dòng)端與噴淋器1連接。

圖4是噴淋器1的第一種結(jié)構(gòu)，包括配水管14、多根放射分布的徑向噴淋管11以及位于噴淋管11自由端的環(huán)形噴淋管12，所述環(huán)形噴淋管12通過徑向噴淋管11與配水管14連通，所述配水管14與供水管4旋轉(zhuǎn)密封連接，所述噴水孔13均勻設(shè)置在噴淋管11和環(huán)形噴淋管12的底部。

圖5是噴淋器1的第二種結(jié)構(gòu)。同樣包括配水管14、多根放射分布的徑向噴淋管11以及位于噴淋管11自由端的環(huán)形噴淋管1，所述環(huán)形噴淋管12通過徑向噴淋管11與配水管14連通，所述配水管14與供水管4旋轉(zhuǎn)密封連接；所述噴水孔13均勻設(shè)置在噴淋管11和環(huán)形噴淋管12的底部。

圖7是噴淋器1的第三種結(jié)構(gòu)。是一個(gè)筒狀結(jié)構(gòu)的噴淋器，噴淋器本身是一個(gè)噴淋管，側(cè)壁均勻設(shè)置有噴水孔13，噴水孔13的與筒狀噴淋器內(nèi)壁相切，且水平布置；這種噴淋器由于由切向噴淋水柱產(chǎn)生的反沖作用，可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，安裝這種噴淋器不僅有噴淋器功能，還可取代動(dòng)力裝置。圖11是應(yīng)用這種噴淋器的空氣凈化裝置。筒狀噴淋器和下面安裝的第一種噴淋器的配水管連接，并帶動(dòng)其一起旋轉(zhuǎn)。

下面是本實(shí)用新型具體實(shí)施的四個(gè)案例：

案例一、

圖12可作為應(yīng)用第一種結(jié)構(gòu)噴淋器設(shè)計(jì)的工業(yè)噴淋塔的結(jié)構(gòu)示意圖。

本裝置由可高速旋轉(zhuǎn)的噴淋器1，動(dòng)力裝置2 ，供水管4 ，第一風(fēng)口3、第二風(fēng)口7，水泵5，水槽6，筒體8組成。通向噴淋器的供水管4及水泵5設(shè)置在筒體外。動(dòng)力裝置2與筒體8固定連接，噴淋器上端與動(dòng)力裝置連接驅(qū)動(dòng)其高速旋轉(zhuǎn)。噴淋器上開有足夠多的噴水孔，以滿足噴淋凈化的需要。噴水孔的直徑為設(shè)計(jì)的噴淋水柱直徑。水泵將水通過供水管送至噴淋管內(nèi)腔，由于水的壓力作用，水從噴水孔噴出，形成和噴淋管同步高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱。高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱產(chǎn)生兩個(gè)作用。一是高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了極大的動(dòng)態(tài)氣水接觸面積；二是噴淋水柱的高速旋轉(zhuǎn)、噴射、撞擊，水分子裂解，產(chǎn)生了大量可凈化空氣的負(fù)離子。污染空氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入外筒，掠過高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱區(qū)、從出風(fēng)口流出。污染空氣受到了二重凈化，即；動(dòng)態(tài)氣水接觸面吸附凈化及負(fù)離子凈化；使凈化效率提高

案例二

圖13是應(yīng)用第二種結(jié)構(gòu)噴淋器設(shè)計(jì)的一個(gè)空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其包括豎直設(shè)置的筒體8、動(dòng)力裝置2、位于筒體8底部的水槽6、位于水槽6內(nèi)的水泵5、與水泵5出水口連通的供水管4、水泵5與連通的供水管4位于筒體8內(nèi)。通過供水管4與水泵5連通的噴淋器1、設(shè)置在筒體8上端的第一風(fēng)口3以及設(shè)置在筒體8下端的第二出風(fēng)口7；所述供水管4與噴淋器1旋轉(zhuǎn)密封連接。

動(dòng)力裝置2與筒體8固定連接，噴淋器上端與動(dòng)力裝置連接驅(qū)動(dòng)其高速旋轉(zhuǎn)，其運(yùn)行與功能與案例一相同。

案例三、

圖16是應(yīng)用第三種結(jié)構(gòu)噴淋器設(shè)計(jì)的一個(gè)空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

這是一個(gè)徑向高速旋轉(zhuǎn)噴淋凈化裝置。本裝置由可高速旋轉(zhuǎn)的噴淋管1，動(dòng)力裝置2、供水管4、第一風(fēng)口3、第二風(fēng)口7、水泵5、水槽6，筒體8組成。配水管14下端開有進(jìn)水口，上端可與動(dòng)力源連接驅(qū)動(dòng)其高速旋轉(zhuǎn)。噴淋器周壁開有足夠多的噴水孔，以滿足噴淋凈化的需要。噴水孔的直徑為設(shè)計(jì)的噴淋水柱直徑。水泵將水通過供水管送至噴淋管內(nèi)腔，由于水的壓力及高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用，水從噴水孔噴出，形成和噴淋管同步高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱。附圖17是高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱示意圖。高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱產(chǎn)生兩個(gè)作用。一是高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了極大的動(dòng)態(tài)當(dāng)量氣水接觸面積；二是噴淋水柱的高速旋轉(zhuǎn)、噴射、撞擊，水分子裂解，產(chǎn)生了大量可凈化空氣的負(fù)離子。污染空氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入外筒，掠過高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱區(qū)、從出風(fēng)口流出。污染空氣受到了凈化，

案例四、

圖14是組合應(yīng)用了第一種噴淋器與第三種切向噴淋水柱噴淋器的空氣凈化裝置。本裝置由可高速旋轉(zhuǎn)的第一種噴淋器1，供水管4 ，第一風(fēng)口3、第二風(fēng)口7，水泵5，水槽6，筒體8組成，第一風(fēng)口3開在筒體8頂部。通向噴淋器的供水管4及水泵5設(shè)置在筒體外。第一種噴淋器1上端安裝一筒狀噴淋器取代動(dòng)力裝置，并和下面安裝的第一種噴淋器的配水管連接，由于切向噴淋水柱產(chǎn)生的反沖作用，帶動(dòng)其一起旋轉(zhuǎn)。圖15是反沖作用帶動(dòng)其一起旋轉(zhuǎn)的示意圖。

其運(yùn)行與功能與案例一相同。

下面是本實(shí)用新型可實(shí)際應(yīng)用的實(shí)例

實(shí)際應(yīng)用實(shí)例一：工業(yè)噴淋塔

圖2是工業(yè)發(fā)電、煉鋼、水泥、玻璃等工業(yè)燃煤爐窯廢氣除塵、脫硫、化工酸霧凈化廣泛應(yīng)用的填料塔原理示意圖。水泵將噴淋液通過管道送至噴頭，噴頭噴出的液體濕潤下方的填料，填料表面形成水膜；污染氣體從進(jìn)氣口吹入塔內(nèi)，污染氣體掠過填料層，污染物被水膜吸附，使污染氣體得到凈化。凈化效率取決于氣、液兩相的接觸面積。但受整體體積限制，不可能無限增大接觸面積，增大氣液兩相的接觸面積，就必須增加填料層厚度，這樣會(huì)使氣體運(yùn)行阻力增大，增大氣壓降。因而，在一定體積下靠增大氣液兩相的接觸面積提高凈化效率是很困難的。工業(yè)除塵凈化大量使用的填料塔，體積龐大，大型發(fā)電廠的填料塔在50m以上，最大直徑達(dá)16m。提高凈化效率、縮小體積是人們急待解決的問題。

圖18是本實(shí)用新型應(yīng)用于工業(yè)噴淋塔的無填料噴淋塔結(jié)構(gòu)示意圖；

同現(xiàn)有噴淋塔相比，結(jié)構(gòu)要簡單得多，取消了原塔內(nèi)為增加氣水接觸面積的填料及其他附屬裝置，其組成部分主要有：水槽6、水泵5、供水管4、筒體8、第一風(fēng)口3、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置2、噴淋器1、第二風(fēng)口7、鼓風(fēng)機(jī)19。

其運(yùn)行與功能與具體實(shí)施案例一（圖12）相同。

在上述“實(shí)用新型內(nèi)容”本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果中，已對(duì)無填料噴淋塔益效作了詳細(xì)的計(jì)算及說明。結(jié)論是：

本實(shí)用新型的實(shí)施可使工業(yè)燃煤爐窯廢氣凈化廣泛使用的填料塔凈化效率提高幾十倍，甚至幾百倍。體積可大大縮小。

實(shí)際應(yīng)用實(shí)例二：高速旋轉(zhuǎn)噴淋空氣凈化器

圖19是本實(shí)用新型應(yīng)用于空氣凈化器結(jié)構(gòu)示意圖；

其結(jié)構(gòu)是將圖13裝置中的動(dòng)力裝置2改成一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)16，設(shè)計(jì)成一個(gè)空氣凈化器方案。

軸流風(fēng)機(jī)將污染空氣從進(jìn)風(fēng)口吹入內(nèi)筒，掠過高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱區(qū),從出風(fēng)口流出。污染空氣受到了二重凈化，即；動(dòng)態(tài)當(dāng)量氣水接觸面吸附凈化；負(fù)離子凈化。使凈化效率提高。

需要特別說明的是：“高速旋轉(zhuǎn)噴淋空氣凈化器”的噴淋水柱的高速旋轉(zhuǎn)、噴射、撞擊，使水分子裂解，產(chǎn)生了大量可凈化空氣的負(fù)離子它的一大特征。

科學(xué)、醫(yī)學(xué)都證明：

負(fù)離子能與空氣中的正離子、灰塵、粒雜質(zhì)等中和，消除空氣中的煙味、異味、惡臭等，有凈化空氣的作用用。負(fù)離子是微細(xì)粒子，能與細(xì)菌、微生物等結(jié)合，使其消除，不再形成菌種，對(duì)空氣中的細(xì)菌、病毒有殺滅作用。負(fù)離子可以促進(jìn)人體內(nèi)絨毛的活動(dòng)。易于排除廢物及預(yù)防體內(nèi)的過敏，增加人體的抵抗力及免疫力，減少疾病的感染。負(fù)離子可以調(diào)節(jié)生理技能，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、增強(qiáng)造血功能。促進(jìn)人體健康。

有關(guān)資料顯示：每立方米空氣含1000-----2000個(gè)負(fù)離子可維持健康基本需要。然而都市住宅區(qū)每立方米只含 40------50個(gè)，這樣環(huán)境下可誘發(fā)生理障礙（如頭痛失眠等）。有報(bào)道，世界衛(wèi)生組織已擬把空氣中負(fù)離子含量作為空氣質(zhì)量指標(biāo)之一。因而，本實(shí)用新型技術(shù)應(yīng)用于空氣凈化器是最理想的方案。

目前市場上負(fù)離子空氣凈化器品種很多，都是以負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生負(fù)離子；與這類凈化器相比，本實(shí)用新型的負(fù)離子凈化功能有兩大優(yōu)勢(shì)；一是負(fù)離子發(fā)生器在產(chǎn)生負(fù)離子的同時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生臭氧，而臭氧對(duì)人身體是有害的；而應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)的空氣凈化器負(fù)離子產(chǎn)生是由水分子高速運(yùn)動(dòng)、撞擊裂解而來，不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。二是用負(fù)離子發(fā)生器生產(chǎn)的空氣凈化器凈化空氣時(shí)，是使空氣中的污染物塵埃降落到地面和物體上，很容易引發(fā)二次污染。應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)的空氣凈化器負(fù)離子凈化產(chǎn)生的污染物塵埃絕大部分融入水中，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

另外，這種空氣凈化器由于凈化效率高，可適用于大面積場所使用，如會(huì)堂、學(xué)校教室、工業(yè)廠房、餐廳、歌廳、體育館、商場等，這是目前市場上的空氣凈化器所達(dá)不到的。

實(shí)際應(yīng)用實(shí)例三：工業(yè)煙囪煙霧凈化

圖20是本實(shí)用新型應(yīng)用于發(fā)電、鋼鐵、水泥、玻璃、化工等的工業(yè)煙囪煙霧凈化的結(jié)構(gòu)示意圖；

煙囪的下部構(gòu)筑一個(gè)水槽6，水泵5將水通過供水管4送至煙囪頂部的噴淋器1，動(dòng)力裝置2為電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)噴淋器旋轉(zhuǎn)；筒體8包含了煙囪筒體，煙囪是筒體的主要部分。

水泵將水通過供水管送至噴淋管內(nèi)腔，水從噴淋器的噴水孔噴出，形成和噴淋管同步高速旋轉(zhuǎn)的噴淋水柱。噴淋水從煙囪底部流回水槽。

由于煙囪很高，所以噴淋水柱長度L很長，H值也很大，因此，動(dòng)態(tài)氣水接觸面積：Sdt＝л?ｄ?Ｌ?Ｎ?Ｍ?（лR∕ｄ）?（H∕V）極大，凈化效果極好。

比如煙囪內(nèi)徑為4米、高度為50米，上述公式中參數(shù)為：

d=2mm、L(H)=50m、N=20/s、M=8000、R=2m、V=5m/s

則動(dòng)態(tài)氣水接觸面積：

Sdt＝л?ｄ?Ｌ?Ｎ?Ｍ?（лR∕ｄ）?（H∕V）

＝3.14*2*50000*20*8000*（3.14*2000/2）*（50000/5）

＝1577536000000000000(平方毫米)

＝1577536000000(平方米)

＝15775(億平方米)

同普通填料塔的填料表面積相比，這是一個(gè)“天文”數(shù)字，可以想象其凈化效果有多好。

同上述實(shí)際應(yīng)用實(shí)例一的工業(yè)填料塔一樣，對(duì)治理霧霾、凈化工業(yè)燃煤爐窯廢氣，推行工業(yè)燃煤爐窯廢氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)，無疑，本實(shí)用新型可以有所貢獻(xiàn)。