專利名稱：用于室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪方法
技術領域：
本發明涉及一種用于室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪方法。
背景技術：
光化學煙霧又稱“光化學污染(photochemical pollution)”。大氣中因光化學反應而形成的有害混合煙霧。如大氣中碳氫化合物和氮氧化合物在陽光的作用下起化學反應所產生的化學污染物。1944年美國洛杉磯首次發生光化學煙霧，此后東京、墨西哥城、蘭州、上海及其他許多汽車多污染重的城市，都曾出現過，已成為許多大城市的一種主要空氣污染現象。光化學煙霧是在復雜的體系中產生的，氣象條件(大氣的穩定度、風向、風速、濕度、陽光通量等)、污染物狀況(成分、含量、排放)和化學反應等都起重要作用。因此，要弄清光化學煙霧的形成機理，除了實測受污染地區大氣中污染物濃度外，還要把化學反應從復雜的氣象條件中分離出來。為此，國內外科研機構設計了各種類型的光化學煙霧箱，在可控的條件下，用適當強度的陽光照射一次污染物來模擬大氣中的化學過程，并通過化學反應模式的研究得出由一次污染物形成光化學氧化劑的反應機理。目前已知的國內外的煙霧箱通常分室外和室內兩種，室外煙霧箱最大特點是采用太陽光輻射，但實驗受天氣影響大，不可控因素多，難以重復。國外發展了眾多的室外煙霧箱系統，典型的有西班牙的EUPHORE (http://euphore.es)及德國的 SAPHIR(http://www.fz-juelich.de/icg/icg-2/saphir)。同時，在室外 煙霧箱研究的基礎上，發展了相應的光化學綜合實驗系統，在室外煙霧箱為核心的基礎上，配套了對應的控制及測量手段，用以將擴散、輸送、化學轉化和沉降等過程同大氣質量以及污染源之間的關系，用數學模式表示出來，以預測各種氣象條件下污染物的成分和濃度在時間、空間上的變化，以及對大氣質量的影響，據此尋求控制光化學煙霧的措施。現有可用于室外光化學綜合實驗的系統通常用于學術研究，實用性及重復性不高，尤其是缺乏相應的安裝、調試等資料的介紹，從公開渠道所能獲得的僅僅是其建設完成之后以及利用其中的煙霧箱進行試驗研究的一些情況的介紹，而缺乏完整的室外光化學綜合實驗系統的結構、安裝、調試等的介紹，難以供本領域技術人員借鑒實施。也就是說，本領域技術人員根據現有資料，無法不通過創造性勞動重復再現現有的室外光化學綜合實驗系統。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種用于室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪方法，以減少或避免前面所提到的問題。為解決上述技術問題，本發明提出了一種用于室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪方法，所述室外光化學綜合實驗系統包括煙霧箱、防護罩、冷凝裝置、清潔空氣裝置和實驗分析裝置共五大部分，其中所述防護罩、冷凝裝置、清潔空氣裝置和實驗分析裝置均分別與所述煙霧箱相連；所述清潔空氣裝置對空氣進行凈化，然后通過管道循環流過所述煙霧箱底部設置的清潔空氣入口和出口，以對所述煙霧箱進行徹底凈化，所述降噪方法如下:首先，在清潔空氣流向所述煙霧箱的方向上，設置使所述管道的直徑逐漸變大；在變徑擴大后的所述管道內，設置多個平行的消音環，所述消音環具有多個等間隔分布的扇形翅片；在所述清潔空氣入口設置一個支撐所述冷凝裝置的風扇的不銹鋼支架，所述不銹鋼支架的四周均設置有不銹鋼百葉箱；在所述不銹鋼支架中進一步設置一個石英玻璃纖維輥子，所述石英玻璃纖維輥子包括一根轉軸，轉軸表面裹一層石英玻璃纖維，石英玻璃纖維表面具有螺旋凹槽；在所述煙霧箱的煙霧箱箱體正對所述清潔空氣入口的位置的外部，設置有一塊透明玻璃，所述透明玻璃緊密貼合在所述煙霧箱箱體的外面并固定在煙霧箱的框架上。優選地，所述管道內具有3 10個平行設置的消音環，所述消音環具有3 5個等間隔分布的扇形翅片。優選地，相鄰的所 述消音環上的扇形翅片位置相互均勻錯開。本發明所提供的一種用于室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪方法，相對現有資料而言，本發明完整而詳細的介紹了室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪結構、安裝、調試等細節，可供本領域技術人員借鑒實施，無需花費任何創造性勞動。尤其的，本發明所提供的降噪方法，提供了多種綜合降噪結構，具有良好的降噪效果。
以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中，圖1顯示的是根據本發明的室外光化學綜合實驗系統的拓撲結構示意圖；圖2顯示的是根據本發明的一個具體實施例的室外光化學綜合實驗系統的分解透視圖；圖3顯示的是圖2中煙霧箱以及冷凝裝置的詳細結構分解透視圖；圖4顯示的是防護罩合攏狀態示意圖；圖5顯示的是防護罩打開狀態示意圖；圖6顯示的是圖3中位置A處的放大示意圖；圖7a 7c分別顯示的是沿圖6中1_1、11-11、II1-1II線所作的剖面圖；圖8顯示的是一種改進的冷凝裝置的風扇的放大示意圖；圖9顯示的是設置于風扇不銹鋼支架內部的石英玻璃纖維輥子的示意圖；圖10顯示的是圖3中透明玻璃的剖面示意圖。
具體實施例方式為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照
本發明的具體實施方式
。其中，相同的部件采用相同的標號。圖1顯示的是根據本發明的室外光化學綜合實驗系統的拓撲結構示意圖，如圖所示，本發明的室外光化學綜合實驗系統包括煙霧箱1、防護罩2、冷凝裝置3、清潔空氣裝置4和實驗分析裝置5共五大部分，其中煙霧箱I為整個系統的核心設備，整個綜合實驗系統的其它四個部分都圍繞煙霧箱I來設計設置，也就是說，防護罩2、冷凝裝置3、清潔空氣裝置4和實驗分析裝置5均分別與煙霧箱I相連。圖2顯示的是根據本發明的一個具體實施例的室外光化學綜合實驗系統的分解透視圖，如圖所示，本發明的室外光化學綜合實驗系統中，煙霧箱I設置于一個混凝土建筑物6的屋頂61上，也就是裸露于所述混凝土建筑物6的室外。采用混凝土建筑物6的目的在于提供牢固的支撐，并充分利用混凝土建筑的隔熱、隔音特性，避免金屬支撐結構導熱過快以及隔音效果差對實驗結果和環境的影響。屋頂61上具有一個矩形的開口 62，所述開口 62由一塊鋁板63密封覆蓋，即所述鋁板63大于所述開口 62，鋁板63的邊緣與所述屋頂61的外表面緊密貼合。煙霧箱I整體設置于所述鋁板63上方，并位于所述開口 62的區域范圍內。將煙霧箱I設置于鋁板63上方的好處是可以方便在鋁板63的下方設置冷凝裝置3等結構(圖2中未顯示);同時由于鋁板63容易加工，便于在鋁板63上設置各種開口和密封蓋，例如清潔空氣入口 42和出口43、人員進出口 633、采樣口 634等(參見圖3)。如圖3所示，其中顯示的是圖2中煙霧箱I的詳細結構分解透視圖，煙霧箱I由框架11及由其支撐的透明薄膜制成的煙霧箱箱體12構成，陽光可以透過透明薄膜制成的煙霧箱箱體12照射到煙霧箱I中，從而可以在煙霧箱I的內部獲得適于模擬光化學污染的實驗環境。在一個優選實施例中，煙霧箱箱體12由透光性良好的FEP (氟化乙烯丙烯共聚物)膜制成，FEP膜溫度適應范圍廣，可耐受通常的低溫和高溫環境而不易變性，可長期適用于室外環境。圖3中，緊貼著整個框架11內側全部都支撐著煙霧箱箱體12，由于煙霧箱箱體12是透明的，難以通過視圖表達出來，但是本領域技術人員根據文字描述應當很容易就可理解。由于煙霧箱I裸露于室外，為避免煙霧箱I受到風沙雨雪等惡劣環境的影響而破壞，在煙霧箱I的外側設置有防護罩2 (圖3中省略了，參見圖2、4、5)，所述防護罩2為可折疊的扇葉形結構，實驗的時候可以折疊收縮(圖5)，露出煙霧箱1，平時不實驗的時候可以展開合攏(圖4)，將煙霧箱I遮蔽于防護罩2內部。如圖3所示，在煙霧箱I下方的鋁板63的下方，設置有冷凝裝置3的冷凝管，冷凝管與設置于混凝土建筑物6外側的冷凝機組(未顯示)相連，煙霧箱I內部還設置有對流混合風扇32。其中，冷凝管、冷凝機組以及風扇32構成了整個冷凝裝置3，用于對煙霧箱I中的環境溫度進行調節，同時使煙霧箱I內部的溫度盡量保持均勻一致。煙霧箱I每次進行實驗前，需要將煙霧箱I中的氣體全部轉換成潔凈空氣，以防止煙霧箱I中已有的氣體對實驗結果造成干擾。因此在本發明的室外光化學綜合實驗系統中，設置有可提供潔凈空氣的清潔空氣裝置4，如圖3所示，所述清潔空氣裝置4對空氣進行凈化，然后通過管道41循環流過煙霧箱I底部設置的清潔空氣入口 42和出口 43，以對煙霧箱I進行徹底凈化。所述清潔空氣裝置4可以采用市售的清潔空氣裝置，例如美國生產的AADC0737系列清潔空氣發生系統等。 實驗分析裝置5設置于煙霧箱I下方的混凝土建筑物6中(圖中未顯示)，包括氣相色譜質譜聯用分析儀、帶長光程光學吸收池的傅立葉紅外分析儀、常規氣態污染物在線分析儀、電遷移率顆粒物粒徑譜儀及帶光離子檢測器的色譜分析儀等分析設備，可實現對常規氣態污染物、痕量氮氧化物、常見有機污染物和細粒子的在線分析，及針對可揮發性有機污染物的半在線分析。實驗分析裝置5通過煙霧箱I下的鋁板63上的采樣孔634與箱內環境連接。下面參照附圖詳細說明根據本發明的一個具體實施例的用于室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪方法，在本實施例中，如前所述，室外光化學綜合實驗系統包括煙霧箱1、防護罩2、冷凝裝置3、清潔空氣裝置4和實驗分析裝置5共五大部分，其中所述防護罩2、冷凝裝置3、清潔空氣裝置4和實驗分析裝置5均分別與所述煙霧箱I相連(圖1)。其中，所述清潔空氣裝置4對空氣進行凈化，然后通過管道41循環流過所述煙霧箱I底部設置的清潔空氣入口 42和出口 43，以對所述煙霧箱I進行徹底凈化。本發明中，由于每次實驗前都需要確保煙霧箱I內部環境絕對清潔，因此，每次都要通過清潔空氣裝置4對煙霧箱I內部進行長時間的徹底換氣。同時，由于煙霧箱I本身的容量較大，清潔空氣裝置4需要提供相當大體積的清潔空氣，這樣的后果是，一旦需要開始試驗，清潔空氣裝置4就需要啟動起來通過管道41向清潔空氣入口 42中輸送大量的清潔空氣，這會帶來非常大的噪音。這些噪音大部分來源于清潔空氣經過管道41輸入煙霧箱I時所產生的噪音，例如大量的清潔空氣高速流過管道41所產生的噪音，清潔空氣從管道41通過清潔空氣入口 42時所產生的噪音，清潔空氣進入煙霧箱I之后，吹動煙霧箱I頂部的煙霧箱箱體12使其劇烈抖動所產生的噪音等等。由于每次實驗前換氣時間都比較長，一旦清潔空氣裝置4啟動起來，持續的噪音污染使得混凝土建筑物6內以及建筑物周圍幾乎難以讓人忍受，嚴重干擾了實驗 人員的工作，對周圍環境也造成了很大的危害。因此，本發明中，急需提供一種降低清潔空氣裝置4的噪音的方法。如圖6所示，其中顯示的是圖3中位置A處的放大示意圖，為了降低清潔空氣高速流過管道41所產生的噪音，在圖6所示的降噪方法的一個具體實施例中，采用了管道變徑的措施，亦即，首先，在清潔空氣流向煙霧箱I的方向上，設置使管道41的直徑逐漸變大，從而通過降低氣流的流速的方式有效降低清潔空氣流過管道41的噪音。當然，這種方法所獲得的效果還是十分有限的，也就是說，氣流的速度雖然可以通過管道變徑的措施加以降低，但是由于清潔空氣入口 42不可能無限放大，因此管道41的直徑也只能限制在一定范圍內擴大。同時，氣流在管道直徑變大的位置反而會產生額外的噪音，也就是高速氣流從較小直徑的管道沖擊較大直徑的管道之間的過渡部分所產生的噪音，因此，為了消除變徑所帶來的這部分噪音，在圖6中的變徑擴大后的管道部分，設置有平行設置的三道消音環416。圖7a 7c分別顯示的是沿圖6中1_1、11-11、II1-1II線所作的剖面圖，如圖所示，在變徑擴大后的管道41內，設置多個平行的消音環416，消音環416具有多個等間隔分布的扇形翅片417。圖中具體顯示的消音環416為三個，每個消音環416分別具有四個等間隔分布的扇形翅片417。在根據本發明的一個優選實施例中，管道41內具有3 10個平行設置的消音環416，消音環具有3 5個等間隔分布的扇形翅片417。消音環的設置原理是，氣流所產生的噪音必須通過空氣進行傳播，因此，通過消音環416使氣流的流向產生變化，使得噪音的傳播路徑產生折射，不會直接經過管道傳遞到清潔空氣入口 42，從而達到降噪的目的。本發明還可以對消音環416上的扇形翅片417的分布角度進行調整，并通過合理分布的扇形翅片417與空腔418的比例，使得氣體在流動中不斷改變流向和速度。例如，在如圖所示的具體實施例中，每個消音環416具有的四個扇形翅片417與空腔418的比例為1:2 ;相鄰的消音環416上的扇形翅片417位置相互均勻錯開，亦即，由于平行布置的消音環416的個數為三個，可以設置相鄰的消音環416上的扇形翅片417的位置錯開的角度為360/3=120度。當然，本領域技術人員應當理解，扇形翅片417位置錯開的角度也可以根據其與空腔418的比例加以確定，目的在于使氣體在流動中不斷改變流向和速度，以達到最佳的降噪效果。進一步的，由于在清潔空氣入口 42設置有冷凝裝置3的風扇32，清潔空氣從管道41出來后，會從 風扇32以及支撐風扇32的不銹鋼支架421沖入煙霧箱I內，此時管道41中的噪音也會隨之傳入煙霧箱1，為了消除這部分噪音，在圖8所示的一個具體實施例中，在清潔空氣入口 42設置一個支撐冷凝裝置3的風扇32的不銹鋼支架421，所述不銹鋼支架421的四周均設置有不銹鋼百葉箱。這樣設置同樣是為了使得噪音的傳播路徑產生折射，從而達到降噪的目的。支架和百葉箱采用不銹鋼材質的目的在于保持煙霧箱中光化學反應惰性。然后，在不銹鋼支架421中進一步設置一個石英玻璃纖維輥子423，如圖9所示，所述石英玻璃纖維輥子423包括一根轉軸，轉軸表面裹一層厚厚的石英玻璃纖維，石英玻璃纖維表面具有螺旋凹槽，氣流沖擊石英玻璃纖維輥子，使輥子轉動，卸除了氣流的部分沖擊，消除了一部分噪音。當然，石英玻璃纖維本身多孔且彈性很大，也可卸除氣流的沖擊消除部分噪音。最后，為了消除氣流吹動煙霧箱I頂部的煙霧箱箱體12使其劇烈抖動所產生的噪音，在一個具體實施例中，如圖3以及圖10所示，在煙霧箱I的煙霧箱箱體12正對所述清潔空氣入口 42的位置的外部，設置有一塊透明玻璃424，所述透明玻璃緊密貼合在所述煙霧箱箱體12的外面并固定在煙霧箱I的框架11上。由于透明玻璃424與煙霧箱箱體12緊密貼合在一起，氣流沖擊煙霧箱箱體12的時候，沖擊力會完全被透明玻璃424以及框架11所承受，煙霧箱箱體12不可能發生劇烈抖動，因此消除了這部分噪音。同時，由于煙霧箱I對于采光的需要，不允許遮擋陽光，因此本發明采用了透明玻璃424來抵擋氣流沖擊。綜上所述，本發明提供了一整套綜合的降噪方法，可供本領域技術人員借鑒實施，無需花費任何創造性勞動。本領域技術人員應當理解，雖然本發明是按照多個實施例的方式進行描述的，但是并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體加以理解，并將各實施例中所涉及的技術方案看作是可以相互組合成不同實施例的方式來理解本發明的保護范圍。以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結合，均應屬于本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種用于室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪方法，所述室外光化學綜合實驗系統包括煙霧箱(I)、防護罩(2)、冷凝裝置(3)、清潔空氣裝置(4)和實驗分析裝置(5)共五大部分，其中所述防護罩(2)、冷凝裝置(3)、清潔空氣裝置(4)和實驗分析裝置(5)均分別與所述煙霧箱(I)相連；所述清潔空氣裝置(4)對空氣進行凈化，然后通過管道(41)循環流過所述煙霧箱(I)底部設置的清潔空氣入口(42)和出口(43)，以對所述煙霧箱(I)進行徹底凈化，其特征在于，所述降噪方法如下: 首先，在清潔空氣流向所述煙霧箱的方向上，設置使所述管道(41)的直徑逐漸變大； 在變徑擴大后的所述管道(41)內，設置多個平行的消音環，所述消音環具有多個等間隔分布的扇形翅片； 在所述清潔空氣入口(42)設置一個支撐所述冷凝裝置(3)的風扇(32)的不銹鋼支架(421)，所述不銹鋼支架(421)的四周均設置有不銹鋼百葉箱； 在所述不銹鋼支架(421)中進一步設置一個石英玻璃纖維輥子，所述石英玻璃纖維輥子包括一根轉軸，轉軸表面裹一層石英玻璃纖維，石英玻璃纖維表面具有螺旋凹槽； 在所述煙霧箱的煙霧箱箱體(12)正對所述清潔空氣入口(42)的位置的外部，設置有一塊透明玻璃，所述透明玻璃緊密貼合在所述煙霧箱箱體(12)的外面并固定在煙霧箱的框架(11)上。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述管道(41)內具有3 10個平行設置的消音環(416)，所述消音環(416)具有3 5個等間隔分布的扇形翅片(417)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，相鄰的所述消音環(416)上的扇形翅片(417)位置相互均勻錯開。
全文摘要
一種用于室外光化學綜合實驗系統的清潔空氣裝置的降噪方法，所述方法包括設置使輸送清潔空氣的管道的直徑逐漸變大；在變徑擴大后的所述管道內，設置多個平行的消音環；在所述清潔空氣入口設置一個支撐所述冷凝裝置的風扇的不銹鋼支架，所述不銹鋼支架的四周均設置有不銹鋼百葉箱；在所述不銹鋼支架中進一步設置一個石英玻璃纖維輥子；在所述煙霧箱的煙霧箱箱體正對所述清潔空氣入口的位置的外部，設置有一塊透明玻璃，所述透明玻璃緊密貼合在所述煙霧箱箱體的外面并固定在煙霧箱的框架上。本發明所提供的降噪方法，提供了多種綜合降噪結構，具有良好的降噪效果。
文檔編號G10K11/16GK103219003SQ20131012502
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月11日 優先權日2013年4月11日
發明者王學中, 李紅, 張瑋琦, 張玉潔, 曹冠 申請人:中國環境科學研究院