云上高博会

声波消雾

1、声波消雾项目介绍1.1 声波消雾的项目背景雾是低层大气的一种水气凝结现象，是由悬浮于近地面空气中缓慢沉降的水滴和冰晶组成的两相系统。在气象学上，能见度是指正常视力的人在当时的天气条件下，从天空背景中能看到和辨认清楚目标物的最大水平距离。按照能见度，雾可以分为：浓雾和轻雾。浓雾水平能见度小于1千米；轻雾水平能见度大于1千米，小于1万米。雾滴的大小和浓度（单位体集中的粒子数）变化范围相当大，一般雾滴的直径从小于1微米到几十微米。平均约为8微米，每立方米大气中液态水含量约为0.15? 1.8 克。一般雾分为辐射雾和平流雾，内陆、机场、高速公路的雾多为辐射雾。我国大部份地区每年都有5到50天的雾天,雾灾已被列为对人类影响较大的十大自然灾害之一，航班不能按时起飞和降落，很多是由于大雾造成的，这对旅客来说是很不方便的，航空公司和机场也都要蒙受重大的经济损失，甚至由于雾的影响导致飞机失事，造成更严重的后果。所以机场人工消雾非常重要。1.2 目前人工消雾的方法人工除雾就是指用人工手段（如：播撒催化剂、人工搅动空气混合、在雾区加热等）使雾消散。大雾降低能见度、影响飞机起降、容易引发严重的交通事故，为此目前学术界和工程界都在积极寻求人工除雾的有效方法。人工除雾分为人工除暖雾（雾区温度高于0°C)和人工除冷雾（雾区气温低于0°C)。目前有三种除暖雾实验方法：(1) 、加热法：对小范围区域雾区如机场跑道等，大量燃烧汽油等燃料，用发动机喷火加热空气使雾滴蒸发而消失。(2) 、吸湿法：播撒盐、尿素等吸湿质粒作催化剂，产生大量凝结核，水气在凝结核上凝结长成大水滴，雾滴在大水滴上凝结，使雾消失。(3) 、人工搅拌混合法：用直升飞机在雾区顶部搅拌空气，把雾顶以上干燥空气驱下来与雾中空气混合，使雾消失。人工消除冷雾的方法是用飞机或地面设备，将碘化银、干冰（固态二氧化碳）液化丙烷、液氮等催化剂播撒到雾中，强烈降温促使冷雾中出现大量冰晶，雾滴聚集变大而沉降使雾消散。一般而言，人工除冷雾比人工除暖雾要成功的多。人工除冷雾的效果相对比较明显，已能实际应用。自1988年莫斯科Sheremetyevo机场、哈萨克斯坦的Alma-Ata机场首先建立喷淋液氮的机场除雾装置以后，1992年，意大利等更多的欧美国家也开始使用液氮除雾。目前德国研究人员将零下80°C的干冰微粒高速喷向雾中，使雾凝结成小水滴，将雾消除。目前世界上只有少数机场用喷丙烷的方法除冷雾，如美国华盛顿机场用21个丙烷的喷头每小时喷射210加仑丙烷。法国奥雷机场跑道两侧有60个丙烷喷头，每小时喷射600加仑丙烷。国内机场上的雾80%以上为暖雾，对于暖雾用加热的办法需要的热量为14万达卡/秒，换算成飞机发动机则需要20?30台，成本是非常高的。因此全世界只有少数几个机场再使用除雾技术。但是从世界范围来看，暖雾的发生比冷雾普遍。前面所提及的三种方法均不实用。加热法虽然有一定的效果，但是能源消耗极大、费用极高，已经被证明没有实用性；而吸温法加入的添加剂一般都有腐蚀性，对机场设备、飞机、车辆等都有比较严重的损害。1998年，席葆树教授受中国民航总局委托开展用强声波消雾的研究，建立了大型行波管消雾实验台和采用2万声瓦的强声源在江西庐山进行了野外除雾实验，在经过10分钟的作用以后，能见度由原来的50米提高到了 400米，效果非常的显著。2、声波消雾技术原理：席葆树教授通过研究发现，向雾中辐射一束低频强声波，使悬浮在大气中的微小水滴震动而相互碰撞，凝聚成大的水滴而沉降，而且由于雾滴震动而与空气相互摩擦，产生热交换使微小的雾滴蒸发。由于以上2种物理现象相互作用，促使大气中的雾能逐渐消失，能见度提高，证明利用低频强声波能有效地消除大气中的雾霾。（对暖雾、冷雾都有很好的消除效果)。通过在实验室内进行声波消雾的实验以及初步研制大型声波消雾装置在庐山顶上进行的实地消雾试验，都有力地证明声波消雾技术的可行性；而且声波消雾无污染，花费低，使用方便。 2万瓦声波消雾装置本装置运用声波消雾原理，以压缩空气为动力的新型气流扬声器，类似人类发声的原理，将气流调制成强声波的装置，是目前世界上最先进，最强大的声源，用这种强声源配上一个专门设计的反射式辐射器，安装在一辆大卡车上，能方便地在机场上移动，消除跑道上空的浓雾，为民航飞行安全开辟了一个全新的除雾方法。也可以进行改进设计后用于消除高速公路的浓雾。3、声波消雾设备核心技术及相关专利3.1 声波消雾设备核心技术清华大学席葆树教授发明的运用仿生学原理、流体力学原理，以压缩空气为动力的新型低频气流扬声器，模拟人类发声原理，将气流调制成低频强声波，辐射出去，通过使漂浮在空气中的水滴相互振动凝聚而坠落，达到消除雾霾的作用。3.2 声波消雾设备相关专利专利名称：一种低频声波消雾装置专利号：ZL201020671329.8 专利类型：实用新型3.3 声波消雾设备国内外竞争对手分析目前此技术和装置处于世界领先水平，世界其他国家都还没有，美国宾州大学进行过类似试验研究，但由于关键技术一大功率气流声源技术没有突破，因此没有获得成功。消雾装置已完成样机试制，并在庐山等地进行了实地试验，1998年曾参加珠海国际航展，受到国内外航空界的关注。4、声波消雾产品行业需求分析浓雾（陆地辐射雾）是影响交通的最危险灾害性天气，大雾将使飞机无法正常起落，导致机场关闭、航班延误、旅客滞留、破坏正常经济交流活动。以“雾都”重庆为例，20世纪90 年代以前每年因雾造成交通事故、堵车、断航、停航的经济损失都在3000万元以上。首都机场每天1600架次起降，关闭半天就会造成航班延误或取消，造成很大的经济损失和社会问题。大雾也使高速公路关闭，导致恶性交通事故发生。1997年12月17日京津塘高速公路进京路段因浓雾连续发生两起40辆汽车追尾事故，9人死亡，34人受伤。美国由于浓雾引起的车辆碰撞，每年损失超过3亿美元。国内内河航运也在不断发展过程中，国家建立的长三角经济带、华中（武汉、重庆为主）经济圈都依托长江内河运输，交通的发展来带动经济的增长，大雾对内河船舶的航行安全造成了很大的影响，每年因为大雾，三峡航道有尽百天的封航，对周边经济发展带来了不利的影响。我们的声波消雾技术和产品的应用，将为减少因大雾造成的各种危害提供良好的保障。5、业绩预测按照声波消雾产品生产销售计划，配置产品生产厂房、加工设备、生产人员及相关管理团队。在3至5年内形成年产声波消雾装置500套的生产规模。声波消雾装置按国内售价200万元/台、国际售价80万美元/台，按平均每年销售200台计算，可创造4亿元的销售额，利润率按30%计算，可产生1.2亿的利润。

清华大学 2021-04-13