一種空氣污染清除裝置及其應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制造局部降溫的裝置及其應用，特別是通過降低局部氣溫，與周 圍空氣形成溫差的空氣污染清除裝置。
【背景技術】
[0002] 空氣污染的日益加劇是擺在人們面前一亟待解決的重要任務。污染的來源包括懸 浮粒子，如汽油、柴油等燃料燃燒、垃圾焚化、建筑、金屬冶煉等；二氧化硫（S02)，如以煤炭 及石油作燃料的熔爐、金屬冶煉等；一氧化碳（C0)，主要由汽車排出；二氧化碳，如生活和 燃料燃燒釋放的二氧化碳；各類碳氫化合物，由多種工業(yè)的工序產生，如干洗、工業(yè)涂料蒸 發(fā)、工業(yè)制品清洗等；氟氯碳化物，如作為冷卻劑用於冷氣系統(tǒng)及冰箱，作為發(fā)泡劑用以制 造發(fā)泡膠，作為噴霧劑的噴射物質，作為溶劑清潔電路板及電腦配件等?？諝馕廴究娠@著影 響人類和其他生物的健康，多種疾病與環(huán)境污染有關，如呼吸系統(tǒng)疾病、血液系統(tǒng)疾病、癌 癥、心血管系統(tǒng)疾病等。空氣中二氧化硫及氮化合物會產生酸雨，影響植物的生長及土壤里 的礦物質。空氣中氟氯碳化物可破壞臭氧層。大氣中二氧化碳的濃度逐年增加，以致可能 引起"溫室效應"，使地球的氣溫上升。空氣中懸浮粒子增加能影響能見度。局部空氣中污 染物的積累取決于三個條件：風速、地形和污染物的產生速度。城市的污染物產生速度顯著 大于鄉(xiāng)村。城市還有所謂"熱島效應（Heatislandeffect),即把城市區(qū)域看成是一個溫 熱的島崎，其溫度比周圍高，濕度比周圍低，風速比周圍小，因此其污染物的排放速度明顯 低于周圍環(huán)境，使城市的污染程度明顯大于鄉(xiāng)村。在一些污染嚴重的大城市，人們常在下雨 或刮風后才能見到藍色的天空。因此降低城市空氣污染，除嚴格控制污染物的產生及排放 外，設法制造或加快空氣流動，增加空氣中污染物的清除速度，可產生顯著的污染環(huán)境改善 效果。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種能加快局部空氣流動速度并破壞逆溫層，以清除空氣污 染的裝置及其應用，特別適用于局部環(huán)境中，如一城市上空的空氣污染的清除。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案： 本發(fā)明為一種降低局部氣溫，與周圍空氣形成溫差的空氣污染清除裝置，具有如下特 征：1)包含有局部空氣制冷裝置；2)冷空氣排放口的垂直高度位于距地面5-1000米的任意 空間。
[0005] 所述的局部空氣制冷裝置為虹吸制冷結構，包括接近地面的近地端和位于空中的 遠地端的虹吸管道結構的氣體或液體流動裝置，有近地端的熱交換裝置和遠地端的冷交換 裝置。所述的局部空氣制冷裝置為制冷劑介導的制冷結構，包括制冷劑儲存器，制冷劑傳輸 裝置和制冷劑噴灑裝置，制冷劑為液氮。
[0006] 所述的流動裝置為由氣體介導時具有下列結構特征： 1)呈立式兩端開口并且開口端向上呈開放式管道結構的氣體流動裝置； 2 )分為入口、降支、底段、升支和出口，其中入口和出口位于遠地端，底段位于近地端； 3) 升支近地端內裝有熱交換裝置，出口和入口之間的冷空氣為冷交換結構； 4) 入口、降支、底段、升支和出口的外壁及熱交換裝置輸出管道外壁由隔熱材料構成； 5 )熱交換裝置輸入管道安裝有推動氣體在熱交換裝置內流動的驅動裝置。
[0007] -呈兩端開口并且開口端向上呈開放式管道結構的氣體或液體流動裝置（簡稱 流動裝置），兩開口端與外界空氣相通。流動裝置包括入口、降支、底段、升支、出口和冷空 氣。流動裝置入口為外界冷空氣進入流動裝置的開口，與開口相連接的是降支，即流動裝 置的氣流下降側，與降支相對應的另一側是流動裝置的升支，即流動裝置的氣流上升側，向 上連接的是流動裝置出口，氣流通過出口進入外界空氣；降支與升支底部由流動裝置的底 段密閉相連接。其中升支內裝有熱交換裝置，熱交換裝置的入口與待冷卻氣體或液體的輸 入管道相連，出口與制冷后氣體或液體的輸出管道相連。流動裝置的降支、底段、升支和待 冷卻氣體或液體的輸出管道的外壁均為隔熱結構。與升支內的熱交換裝置相連的輸入管道 接有推動氣體或液體在熱交換裝置內流動的驅動裝置。當與升支內的熱交換裝置相連的氣 體或液體流動驅動裝置開啟時，熱氣體或液體經熱交換裝置輸入管道進入熱交換裝置與經 流動裝置入口、降支、底段，而進入升支，與來自于高空的冷空氣進行熱量交換，制冷，冷卻 后的氣體或液體經輸出管道輸出。由于流動裝置升支內的熱量交換，使升支內的空氣溫度 升高，結果降支和升支之間形成溫差，熱氣上升，從而驅動流動裝置內的氣體經流動裝置入 口、降支、底段、升支和流動裝置出口、高空冷空氣之間循環(huán)流動，使降支入口和升支出口之 間形成溫差，進而在降支和升支之間形成氣體流動。此時使升支熱交換裝置周圍的氣溫下 降，形成冷空氣帶，與周圍的空氣形成溫差，周圍的熱空氣向冷空氣帶流動，并帶動周圍空 氣流動，即形成了風，進而促進環(huán)境中空氣污染物的擴散，清除空氣污染。
[0008] 所述的虹吸制冷結構為液體介導制冷結構，具有下列結構特征： 1) 呈閉環(huán)式管道結構的液體流動裝置； 2) 分為降支、底段、升支和頂段，其中頂段位于遠地端，底段位于近地端； 3) 升支近地端內裝有升支熱交換裝置，位于遠地端的頂段為熱交換結構； 4) 降支、底段、升支的外壁及熱交換裝置輸出管道外壁由隔熱材料構成； 5 )升支熱交換裝置輸入管道安裝有推動氣體或液體在熱交換裝置內流動的驅動裝置。
[0009] -呈立式閉環(huán)式管道結構的液體流動裝置（簡稱流動裝置），包括降支、底段、升 支和頂段。流動裝置頂段為市場常用的散熱性能良好的冷交換結構，與降支密閉相連接， 即流動裝置的液流下降側；與降支相對應的另一側是流動裝置的升支，即流動裝置的液流 上升側，向上與流動裝置的冷交換結構密閉相連接；降支與升支近地端由流動裝置的底段 密閉相連接，其中升支內裝有熱交換裝置，熱交換裝置的入口與待冷卻氣體或液體的輸入 管道相連，出口與制冷后氣體或液體的輸出管道相連。流動裝置的降支、底段、升支和待冷 卻氣體或液體的輸出管道的外壁均為隔熱結構。與升支內的熱交換裝置相連的輸入管道 接有推動氣體或液體在熱交換裝置內流動的驅動裝置。當與升支內的熱交換裝置相連的氣 體或液體流動驅動裝置開啟時，熱氣體或液體經熱交換裝置輸入管道進入熱交換裝置與經 流動裝置冷交換結構、降支、底段而進入升支的制冷液體進行熱量交換，制冷，冷卻后的氣 體或液體經輸出管道輸出。由于流動裝置升支內的熱量交換，使升支內的空氣溫度升高，結 果降支和升支之間形成溫差，熱液體上升，從而驅動流動裝置內的液體經流動裝置降支、底 段、升支和高空冷交換結構之間循環(huán)流動。此時使升支熱交換裝置周圍的氣溫下降，形成冷 空氣帶，與周圍的空氣形成溫差，周圍的熱空氣向冷空氣帶流動，并帶動周圍空氣流動，即 形成了風，進而促進環(huán)境中空氣污染物的擴散，清除空氣污染。
[0010] 為了有效地啟動高空冷空氣在流動裝置內循環(huán)流動，開啟制冷時首先向熱交換裝 置內輸入溫度高于所述的流動裝置降支內溫度的氣體或液體，使流動裝置升支與降支之間 形成溫差，從而啟動升降支之間的氣體或液體循環(huán)。
[0011] 為了有效地啟動高空冷空氣在流動裝置內循環(huán)流動，在熱交換裝置的上方裝有第 二熱交換裝置，在運行過程中向升支內輸入溫度高于地面溫度的氣體或液體，加大流動裝 置升支與降支之間的溫差，增加循環(huán)驅動力，可以提高循環(huán)效率。
[0012] 所述的流動裝置的高度選擇300米至10000米，優(yōu)選500米至5000米，更優(yōu)選1000 米至3000米。
[0013] 所述的空氣污染清除裝置位于待進行空氣污染清除環(huán)境內，并且所述的環(huán)境是一 與周圍大氣相通的開放式結構。
[0014] 所述的升支熱交換裝置與所述的升支內的流動氣體或液體為相互隔離狀態(tài)，除熱 量外，無氣體或液體交流。熱交換裝置與流動裝置腔內的流動氣體或液體為相互隔離狀態(tài)， 除熱量之外，無氣體或液體交流。熱交換裝置采用熱交換性能良好的材料包括但不限于銅、 鋁及其合金和熱交換性能良好結構，包括但不限于管道式、葉片式、板式、微孔式、螺旋管 式。
[0015] 為了更有效地降低高空冷空氣向地面流動時同地面熱氣的溫度交換，保持其低溫 狀態(tài)，在流動裝置的降支、底段、升支和待冷卻氣體或液體的輸出管道外壁的隔熱結構材料 包括但不限于聚乙烯保溫板、玻璃纖維保溫板、陶瓷纖維保溫板、石棉保溫板、棉花、橡塑海 綿。
[0016] 流動裝置氣流上升側熱交換氣體腔內裝有的熱交換裝置包含有一個或多個待制 冷的熱氣體或熱液體的入口和一個或多個冷卻氣體或冷卻液體的出口，并通過管道與制冷 終端相連。
[0017] 熱交換裝置與推動待進行熱交換的氣體或液體流動的推動裝置相連。所述的推動 裝置，其能量來源為太陽能、風能、電能、機械能、熱能等。為了節(jié)約能量，降低使用成本，其 能量來源優(yōu)選風能和太陽能，其次為電能、機械能、熱能等。
[0018] 所述的制冷劑介導的制冷結構中制冷劑儲存器為大型的液氮儲藏罐，制冷劑傳輸 裝置為液氮儲藏罐至制冷劑噴