Способ очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое



Владельцы патента RU 2771038:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к области прикладной метеорологии и экологии. Способ заключается в создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне для получения восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы. В качестве источника теплоты для нагрева воздуха в башне используют солнечную энергию. В качестве холодного источника – поверхность воды в реке. За счет разности температуры воздуха вблизи поверхности воды и нагретых слоев в башне создают восходящий поток воздуха. Используют установленную с помощью опорных платформ в основании на двух отстоящих одна от другой баржах, сориентированных против течения реки в продольном направлении, и башню в виде конуса с черным покрытием ее ограждения. Способ обеспечивает создание естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне за счет солнечной энергии и получение восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области прикладной метеорологии и экологии, в частности к способам создания восходящего потока воздуха в башне за счет естественной конвекции при разности плотности более и менее нагретых слоев воздуха с целью создания циркуляции воздуха в приземном слое города для теплого времени года, и может использоваться для очистки воздушных бассейнов городов от смога за счет конвекции воздуха, обеспечивающей вынос загрязняющих атмосферу частиц из приземной зоны в верхние слои атмосферы.

Предпосылкой для создания изобретения явилась идея использования разности температуры воды в реке и воздуха в летнее время для улучшения экологической ситуации в г. Красноярске, когда неблагоприятные метеорологические условия (НМУ) наступают в случае отсутствия движения воздуха в приземном слое или при малой скорости ветра. При этом температура воды в реке Енисей составляет примерно 4°С, а средняя температура воздуха в летнее время равна 22°С, что позволяет использовать разность температуры воды и воздуха в летнее время для реализации заявляемого способа с помощью специального сооружения - башни на водной акватории Енисея.

Из уровня техники известны способы и устройства, создающие локальные конвективные потоки, обеспечивающие создание тяги из приземного слоя атмосферы в верхние слои, способствуя уносу загрязняющих микрочастиц из приземного слоя и разрушению инверсионного слоя, отражающего вредные вещества. Изменение атмосферных условий при этом основано на создании восходящего потока воздуха.

Известен способ создания восходящего потока воздуха в атмосфере и устройство для его осуществления (гелиатор), в котором восходящий поток воздуха подогревают на нескольких уровнях от нагреваемой солнцем зачерненной поверхности и обогащают отрицательными ионами, а устройство состоит из нагреваемой Солнцем многоярусной системы привязных аэростатов с зачерненными баллонами, которые располагаются в виде нескольких расположенных один над другим ярусов, причем на ярусах закреплены заземленные эмиттеры электронов, коронирующие в электрическом поле Земли (Патент РФ № 2462026 С1, дата приоритета 28.03.2011, дата публикации 27.09.2012, автор Павлюченко В.П., RU).

Недостатками аналога являются: сложность способа и устройства для его осуществления, обусловленная использованием аэростатов, а также недостаточная эффективность для очистки воздуха.

Из уровня техники известны также способы очистки загрязненного воздуха в приземной зоне с помощью очистительной башни.

Известна вентиляционная башня для обеззараживания атмосферы, снабженная трубой или воздуховодом с поперечным сечением более 25 м2, который имеет вверху отверстие для притока более чистого воздуха, находящегося над границами наиболее частых слоев атмосферной инверсии, а также имеет сопла или выпускные отверстия на высоте более 30 м над землей. Для движения воздуха от верхнего отверстия к выпускным отверстиям предусмотрены средства, такие как турбины или компрессоры, при этом воздух выводится из выпускных отверстий с помощью эжектируемых воздушных струй, имеющих дальность действия не менее 500 м, причем скорость в центре потока сопла составляет более 1 м/с (Патент Германии № DE3823849 (А1), дата публикации 26.01.1989)

Недостатком способа очистки загрязненного воздуха с помощью известной башни является создание принудительной вентиляции для движения воздуха в башне сверху вниз, а также существенная высота башни.

Известна очистительная 100-метровая башня Xian smog tower, построенная в Китае, при тестировании которой зафиксировано снижение загрязнения воздуха от вредных для здоровья микрочастиц РМ2,5 на 15% всего за три месяца работы на территории в 10 км2. При этом Xian smog tower удавалось перерабатывать до 10 млн м3 воздуха в сутки. Технологический процесс очистки воздуха башней Xian smog tower разделен на следующие этапы. Сначала воздух отбирается из атмосферы и транспортируется в расположенные неподалеку от башни тепловые станции, в которых при помощи электроэнергии, полученной от солнечных батарей, грязный воздух нагревается и возвращается в башню, внутри которой поднимается вверх, проходит через фильтры пять ступеней очистки и только затем попадает опять в атмосферу (https://24gadget.ru/1161066142-v-kitae-zarabotal-krupnevshiy-v-mire-ochistitel-vozduha.html, дата просмотра 31.03.2021).

Недостатком очистительной установки является необходимость создания парников для нагрева воздуха, занимающих значительную площадь, и использование устройств для создания вынужденных потоков воздуха.

В качестве прототипа принят способ очистки воздушных бассейнов городов, основанный на получении конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха, реализуемый с помощью известного устройства для очистки загрязненного воздуха, которое содержит жесткую башню с закрепленным на элементах ее конструкции вертикально ориентированным нагревателем воздуха с электрическим подогревом от наземного источника электропитания, причем нагреватель выполнен в виде термосифонов, установленных вертикально один над другим и закрепленных на башне вдоль ее вертикальной оси, на которой также закреплены через изоляторы электрические нагреватели, контактирующие с поверхностью нижних концов термосифонов, при этом нагретые термосифоны нагревают окружающий их слой воздуха, который начинает восходящее движение вдоль вертикальной оси башни, создавая конвективные потоки, поднимающие вверх мелкие частицы загрязнений приземного слоя атмосферы (Патент РФ № 2316205 С2, дата приоритета 22.11.2005, дата публикации 10.02.2008, авторы: Телемтаев М.М и Яценко Е.С., RU, прототип).

Недостатком прототипа является высокая энергозатратность способа, обусловленная наличием нагревателей воздуха с электрическим подогревом от наземного источника электропитания.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание способа очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое, основанного на создании восходящего потока воздуха в башне за счет естественной конвекции при разности плотности более и менее нагретых слоев воздуха для создания циркуляционного движения воздуха вблизи башни в приземном слое для теплого времени года при использовании для нагрева воздуха солнечной энергии.

Для решения технической проблемы предложен способ очистки воздушных бассейнов города Красноярска от смога и поллютантов в приземном слое воздуха в акватории Енисея в летнее время, заключающийся в создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне для получения восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы, в качестве источника теплоты для нагрева воздуха в башне используют солнечную энергию, а в качестве холодного источника – поверхность воды в реке, при этом за счет разности температуры воздуха вблизи поверхности воды и нагретых слоев в башне создают восходящий поток воздуха, при этом используют установленную с помощью опорных платформ в основании на двух отстоящих одна от другой баржах, сориентированных против течения реки в продольном направлении, башню в виде конуса с черным покрытием ее ограждения.

Согласно изобретению, в нем используют башню с металлическим каркасом, обшитым алюминиевыми листами с наружным покрытием.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для осуществления способа очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху, где введены следующие обозначения: 1 - башня; 2 - баржа; 3 - опорная платформа башни; стрелками показано направление течения реки Енисей.

Башня 1, выполненная с конусностью по типу конфузора для усиления создаваемой в ней тяги, содержит металлический каркас с закрепленным на нем ограждением из алюминиевых листов, покрытых снаружи черной краской для улучшения теплообмена излучением. В качестве ограждения каркаса также могут быть использованы современные высокопрочные ткани. В основании башни 1 диаметрально расположены две опорные платформы 3, предназначенные для монтажа башни 1 на двух баржах 2, отстоящих одна от другой и сориентированных против течения реки Енисей в продольном направлении.

Подготовка к осуществлению способа очистки воздушных бассейнов городов от смога и поллютантов в приземном слое производится следующим образом. Башня 1 монтируется с помощью опорных платформ 3 на палубах двух барж 2. Баржи 2 буксируют на специально выделенный участок реки Енисей в пределах города. За счет разности температуры поверхности воды реки Енисей и нагретой Солнцем внутренней поверхности башни 1 возникает восходящий поток воздуха, который способствует появлению циркуляционного движения вблизи башни 1, тяги внутри башни и рассеиванию вредных примесей из приземного слоя в верхние слои атмосферы.

Преимуществом способа является использование естественной конвекции воздуха для создания циркуляции воздуха вблизи башни без затрат электроэнергии для нагрева воздуха, а также сравнительная простота изготовления башни и мобильность устройства. Кроме того, при установке нескольких устройств эффективность способа возрастает.

Технический результат заключается в создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне за счет солнечной энергии и в получении восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы.

1. Способ очистки воздушных бассейнов города Красноярска от смога и поллютантов в приземном слое воздуха в акватории Енисея в летнее время, заключающийся в создании естественной конвекции воздушных масс тепловым нагревом воздуха в башне для получения восходящего потока воздуха, способствующего появлению циркуляционного движения вблизи башни, созданию тяги, выносу и рассеиванию вредных примесей из приземной зоны в верхние слои атмосферы, в качестве источника теплоты для нагрева воздуха в башне используют солнечную энергию, а в качестве холодного источника - поверхность воды в реке, при этом за счет разности температуры воздуха вблизи поверхности воды и нагретых слоев в башне создают восходящий поток воздуха, при этом используют установленную с помощью опорных платформ в основании на двух отстоящих одна от другой баржах, сориентированных против течения реки в продольном направлении, башню в виде конуса с черным покрытием ее ограждения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в нем используют башню с металлическим каркасом, обшитым алюминиевыми листами с наружным покрытием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Всепогодная башенная градирня содержит водосборный бассейн охлажденной воды, установленный над ним вертикальный корпус, открытый снизу для забора атмосферного воздуха, сверху – для выхода паровоздушной смеси и содержащий внутри корпуса оросительное, водораспределительное и каплеуловительное устройства, а над корпусом установлен пароуловитель в виде сообщенного с атмосферой купола с конденсаторным желобом, соединенным трубчатыми каналами стока воды с внутренней частью корпуса градирни и окном для выхода в атмосферу осушенной паровоздушной смеси.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к градирням систем оборотного водоснабжения электростанций и промышленных предприятий. Секционная градирня содержит башню, в башне по ее окружности установлены внутренняя и периферийная водоохлаждающие секции, при этом каждая из секций снабжена установленными в башне друг над другом последовательно сверху вниз водоуловителем, водораспределительными трубопроводами и оросителем, при этом ороситель выполнен общим для внутренней и периферийной водоохлаждающих секций в виде трапецеидальных секторов, расположенных вокруг вертикальной трансмиссионной шахты, каждый из секторов образован двумя горизонтальными радиально расположенными металлическими балками, на балках установлен металлический сетчатый настил, в котором в его периферийной части выполнен технологический проем с сетчатой крышкой с возможностью установки относительно него транспортера для подачи с его помощью через технологический проем блоков оросителя при монтаже из блоков оросителя на сетчатом настиле оросителя и демонтаже блоков оросителя.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, в частности, для охлаждения циркуляционной воды тепловых электростанций (ТЭС). Установка для охлаждения циркуляционной воды содержит корпус с воздуховходными окнами в нижней части и расположенные в корпусе последовательно сверху вниз каплеуловитель, трубопровод водораспределительной системы, снабженный водоразбрызгивающими соплами с факелом распыла, направленным вниз в сторону размещенного над источником водоснабжения оросителя, а также установленный наверху корпуса вентилятор.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может применяться для охлаждения конденсатора теплового насоса, двигателей генераторов и конденсаторов в электростанциях, а также для получения дистиллированной воды для питья или для технологического использования. В градирне низкого давления для дистилляции воды, состоящей из герметичного сосуда, каплеуловителя, основного теплообменника, разбрызгивателя воды и трубопроводов для подачи и отвода нагретой и охлажденной воды, поплавкового клапана, датчика концентрации соли, клапана для сброса воды и циркуляционного насоса для передачи воды из нижней части сосуда в разбрызгиватель воды в верхней части сосуда, согласно предлагаемому изобретению, добавляется вакуумный насос, который вызывает кипение и испарение воды при низком давлении и температуре, а образованный при этом пар подается во вторичный теплообменник для полной конденсации.

Изобретение относится к области физики атмосферы и прикладной метеорологии. Устройство содержит средство для создания потока восходящего воздуха в атмосферу и включает 2 и более инжекторов и 3-33 винтовых вентилятора с электроприводом общей производительностью одного инжектора не менее 50000 м3/сек и скоростью вывода влажного воздуха не менее 40 м/сек.

Изобретение относится к области энергетики. Способ регулирования операции сброса жидкости из коллектора градирни включает в себя следующие этапы: проверка сигнала активации соленоидного клапана (EV) сброса коллектора, определение значения расхода жидкости, текущей между входным отверстием и выходным отверстием коллектора, с целью обеспечения операции сброса жидкости, содержащейся в коллекторе, при этом указанная операция сброса разрешается при условии, что определенное значение расхода жидкости, текущей между входным отверстием и выходным отверстием коллектора, как минимум равно эталонному пороговому значению, и при этом указанная операция сброса запрещается, если определенное значение расхода жидкости является нулевым или ниже указанного эталонного порогового значения.

Изобретение относится к теплотехнике, может быть использовано для охлаждения оборотной воды. Вентиляторная градирня содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами по периметру ее нижней части, водоуловитель, водораспределительную систему с суживающимися соплами, расположенную симметрично относительно продольной оси башни, ороситель и бассейн, разделенный на секции перегородками, каждая из которых выполнена из биметалла зигзагообразно с образованием в секции чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, а водораспределительная система выполнена попарно расположенными суживающимися соплами, и на внутренней поверхности каждого из пары сопел выполнены продольно расположенные от большего основания к меньшему криволинейные канавки, при этом в первом из пары сопел направляющая криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а во втором направляющая криволинейной канавки имеет направление против движения часовой стрелки, при этом вытяжная башня снабжена вентилятором, расположенным в верхней ее части, регулятором скорости вращения привода вентилятора и регулятором температуры с датчиком температуры атмосферного воздуха, при этом регулятор температуры своим выходом соединен с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а регулятор температуры содержит блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, и выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости вращения, кроме того, вытяжная башня с наружной поверхности покрыта тонковолокнистым базальтовым материалом в виде витых пучков, продольно вытянутых снизу вверх, причем покрытие тонковолокнистым базальтовым материалом в виде витых пучков на наружной поверхности вытяжной градирни выполнено комплектами, где пучки попарно, количеством не менее четырех, расположены в виде синусоид, продольно вытянутых по высоте, выступы и впадины которых при совмещении являются концентраторами перемещающихся сейсмических волн, а участки наибольшего сближения синусоид составляют узлы, способствующие образованию стоячих волн.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды в градирнях ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Оголовок для вентиляторной градирни содержит сплошное вертикальное ограждение высотой Н1, прикрепленное снизу к верхним внутренним кромкам отбойных направляющих вертикальных пластин высотой Н2 водопароуловителя, выполненных или покрытых гидрофильным материалом, верхние наружные кромки которых соединены с верхним опорным кольцом.

В настоящем изобретении предложены система и способ рециркуляции отходящего тепла от сушильной машины. Система содержит вытяжную трубу, емкость для хранения воды, дренажную трубу, разбрызгиватель, вращающийся потоковый лоток, туманоуловитель из проволочной сетки, устройство для пополнения воды и устройство для использования горячей воды.

Изобретение относится к области энергетики. Система оборотного водоснабжения содержит теплообменники, подключаемые прямой и обратной магистралями воды к бассейну-смесителю, снабженному охладителем, подключенным к прямой магистрали соединительным трубопроводом с регулятором расхода и эжектором, камера смешивания которого подключена к обратной магистрали воды с регулятором давления, а сопловая часть эжектора на внутренней поверхности имеет винтообразные канавки, связанные с кольцевой канавкой, подключенной к сборнику загрязнений, при этом охладитель включает вертикальный корпус, боковые стенки которого и установленные в нем секционные перегородки выполнены зигзагообразными и образуют в каждой секции диффузоры и конфузоры, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке, кроме того, регулятор расхода снабжен задвижкой с приводом регулятора скорости в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а на прямой магистрали воды установлен датчик температуры, подключенный к регулятору температуры, который содержит блок сравнения и блок задания, при этом блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, кроме того, выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, выход которого подключен к регулятору скорости привода задвижки, причем перегородки диффузоров и конфузоров выполнены из биметалла, при этом внутренний материал диффузоров имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности внутреннего материала конфузоров, при этом теплообменники снабжены термоэлектрическим генератором, выполненным в виде корпуса с двумя проходными каналами для горячей и охлажденной воды с комплектом дифференциальных термопар, «горячие» концы которых расположены внутри проходного канала для горячей воды, а их «холодные» концы расположены в проходном канале для охлажденной воды, причем вход проходного канала для горячей воды соединен через трехходовой клапан с обратной магистралью после теплообменников, а его выход соединен с обратной магистралью перед бассейном-смесителем, кроме того, вход проходного канала для охлажденной воды соединен с прямой напорной магистралью перед регулятором давления, а его выход соединен через трехходовой клапан с бассейном-смесителем, причем наружная поверхность каждого из теплообменников покрыта тонковолокнистым базальтовым материалом, выполненным в виде витых пучков, продольно вытянутых от прямой магистрали перед теплообменниками до обратной магистрали после теплообменников, причем «горячие» и «холодные» концы комплекта дифференциальных термопар в проходных каналах для горячей и охлажденной воды корпуса термоэлектрического генератора покрыты диэлектриком из оксида тантала в виде наноподобной стеклообразной пленки.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты и восстановления небольших и неглубоких эродированных участков склоновых земель на предгорных и горных зонах охраняемых природных территорий. Способ возведения противоэрозионного крепления биопозитивной конструкции включает укладку гибких тюфяков 1, легких фашин 2 и защитной сетки.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2021-05-20 2022-09-02T16:43:21
Наверх