[发明专利]一种螺卷式除雾除湿装置

权利要求书

1.一种螺卷式除雾除湿装置，其特征在于：包括至少一个螺卷单元，每个螺卷单元由螺卷壳（1）、螺卷盖（2）、螺卷底（3）构成；

螺卷壳为一个绕螺心轴（10）水平向内旋转卷曲的等高单臂涡旋体，单臂涡旋体由内螺壁（11）、外螺壁（12）、外端凸弧壁（16）、内端凸弧壁（20）围成，单臂涡旋体面向螺心轴的壁面为内螺壁，背向螺心轴的壁面为外螺壁，内螺壁的曲率增大方向为正旋方向，单臂涡旋体的外端由外端凸弧壁与内螺壁相切与外螺壁相交，单臂涡旋体的内端由内端凸弧壁与外螺壁相切与内螺壁相交，外螺壁的水平投影曲线和内螺壁的水平投影曲线包括两条同旋向相似的对数螺线，外螺壁对数螺线（38）和内螺壁对数螺线（35）同极点、共总极角φ、倾斜角A（32）相等，两条对数螺线的倾斜率均为–tan(A)，两条对数螺线的水平夹角为α（33），外螺壁对数螺线和内螺壁对数螺线的相似比为e^αtan(A)，单臂涡旋体的厚度为其轴向断面宽度，螺心轴上的点为螺心（8），对数螺线的极点即螺心，单臂涡旋体旋转卷曲总极角为φ，φ≥4π–α，外螺壁的外端边线（13）平行于螺心轴，外螺壁的外端边线是外螺壁与外端凸弧壁的相交线，外螺壁的外端边线到螺心轴的距离为外螺壁外端极径P’₀（21），P’₀的极角为0，外螺壁的内端边线（18）平行于螺心轴，外螺壁的内端边线是外螺壁与内端凸弧壁的相切线，外螺壁的内端边线到螺心轴的距离为外螺壁内端极径P’_φ（39），P’_φ的极角为φ，以螺心为圆心以外螺壁外端极径为半径的圆为螺卷壳外端圆（22），内螺壁的外端边线（14）平行于螺心轴，内螺壁的外端边线是内螺壁与外端凸弧壁的相切线，内螺壁的外端边线到螺心轴的距离为内螺壁外端极径P₀（37），P₀的极角为0，内螺壁的内端边线（19）平行于螺心轴，内螺壁的内端边线是内螺壁与内端凸弧壁的相交线，内螺壁的内端边线到螺心轴的距离为内螺壁内端极径P_φ（7），P_φ的极角为φ，以螺心为圆心以内螺壁内端极径为半径的圆为螺眼圆（6），螺眼圆与螺卷壳外端圆是同心圆，单臂涡旋体自螺卷壳外端圆水平旋转卷曲至螺眼圆，内螺壁外端边线和外螺壁2π边线（43）之间形成的轴向断面为螺卷单元入口（44），螺卷盖为单臂涡旋体上水平面的盖，螺卷盖开圆孔为盖螺眼（4），盖螺眼圆为螺眼圆在螺卷盖上的投影，螺卷底为单臂涡旋体下水平面的底，螺卷底开圆孔为底螺眼（5），底螺眼圆为螺眼圆在螺卷底上的投影，盖螺眼与底螺眼之间的圆柱形空间为螺眼区（9），盖螺眼和底螺眼为螺卷单元的出口，螺卷盖和螺卷底互为水平投影，螺卷盖或螺卷底的水平投影外轮廓线（47）由外端凸弧壁的水平投影线、外螺壁自0旋转至2π的水平投影线和螺卷单元入口宽度边线（442）的水平投影线连成，螺卷壳、螺卷盖和螺卷底围成螺卷单元，螺卷单元由入口至螺眼区形成空间为涡流区（48），涡流区内双侧螺壁面围成空间为加速分离区（50），加速分离区两侧螺壁面相似、倾斜角相同，加速分离区的切向过流断面宽度为加速分离区轴向断面上两侧螺壁边线的极径差，涡流区内单侧螺壁面围成空间为减速分离区（51），加速分离区内螺壁对数螺线上至少有一个点的曲率大于雾滴的向心力平衡曲率的1/cos(A)；

螺卷单元与外部气流连通包括由入口和出口直接与外部气流连通或在螺卷单元外壳上入口和出口之间的外围空间设置盖上隔板（101）和底下隔板（102）与外部气流连通，气流携带雾滴由入口倾斜进入螺卷单元并沿涡流区绕螺心轴水平等高涡旋运动而形成涡旋流场，涡旋流场中过流断面减小而流速增加，流速增加而压强减小，压强减小而温度降低，加速分离区中气流携带雾滴作倾斜率为-tan(A)的对数螺线流线运动，对数螺线流线相似成簇，对数螺线流线簇上的曲率相同点形成弧形等压面，沿流线簇收缩方向的弧形等压面同轴且曲率渐大，弧形等压面的曲率是其所经过的对数螺线流线曲率的cos(A)倍，压强随弧形等压面的曲率增大而减小，与雾滴向心力平衡的弧形等压面包括其曲率与雾滴向心力平衡曲率相等的离场等压面和其曲率与雾滴向心力平衡曲率的cos(A)倍相等的离线等压面，离线等压面的压强大于离场等压面的压强，雾滴先倾斜经过离线等压面时其向心力平衡曲率与气流流线曲率相同而向心力平衡，向心力平衡后雾滴沿气流流线切线方向与气流流线分离，分离后的雾滴切向进入离场等压面并沿离场等压面作圆周运动至撞上内螺壁脱离流场，不同半径的雾滴连续经过与其向心力倾斜平衡的离线等压面和与其向心力垂直平衡的离场等压面时运动状态由有倾斜角的涡旋运动转变为无倾斜角的圆周运动而后撞上内螺壁实现除雾，除雾过程中压强减小温度降低使水蒸气向雾滴凝结而湿度降低，水蒸气凝结后随雾滴被去除而实现除湿，除雾除湿后的气流沿涡流区继续作涡旋运动，经减速分离区和螺眼区旋转后由盖螺眼和底螺眼排出，撞壁的雾滴汇聚成液膜，液膜受重力作用沿壁流向螺卷底，气流推动螺卷底上的液膜由底螺眼排出螺卷单元。