一种等离子空气消毒机喷射浓度调制方法与流程

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及等离子技术领域，尤其是涉及一种等离子空气消毒机喷射浓度调制方法。背景技术：2.近年来随着经济社会的高速发展，随之而来的卫生问题也得到了广泛关注；地球村的环境也付出了不同程度的代价，尤其是地球上的气体受到不同程度的污染，混入在气体中的污染包括但不限于如沙尘等大粒径的物质，如雾霾等小粒径的物质，如细菌、病毒等对生命体有害的物质，如影响人类化学工业控制活动的杂质等。尤其是医院、地铁站、公交车、高铁站等公共封闭大空间内，因人群较为集中，病毒和细菌易于滋生和传播，所以保证公共场所大空间的空气质量显得尤为重要。现有的空气消杀设备通过加大离子能量至满足杀毒的有效性和对人体的安全性，利用高速的离子激发空气分子，使空气分子产生大量的等离子，所在场所内的空间范围内的气体中的大部分病毒得以被击碎分解杀死。离子在对于空气进行杀毒前先经过喷射，然而在喷射杀毒时存在离子远近浓度不均的问题，离子浓度不均会影响离子存在空间内的安全性和杀毒的有效性。技术实现要素：3.本发明是为了克服现有技术的等离子空气消毒机的离子喷射不均导致的安全性和杀毒有效性低的问题，提供一种等离子空气消毒机喷射浓度调制方法，对离子喷射浓度进行调制，使离子杀毒空间内保证消杀有效性和对人的安全性。4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种等离子空气消毒机喷射浓度调制方法，包括以下内容：确定全空间离子能量eis、空间离子密度n，计算离子能量转移函数f(t)、离子体喷射浓度函数ni(t)；研究确定安全标准，即允许使用的最大安全空间离子能量密度estd；推导空间离子浓度分布过程；根据空间离子浓度分布过程计算离子在空中浓度n(x)；根据离子在空中浓度和确定的安全标准计算空间标准浓度；设定喷出离子初速度，离子源采取非均匀喷射，将上述内容进行模型假设，得到喷入空中后离子前端部分在不同时刻抵达的位置，得到离子浓度时域分布于空间分布，对空间离子浓度标定，确定时域浓度分布函数、理论的不计消耗浓度分布函数、实际的消耗后浓度分布。5.本发明通过设定离子能量转移函数f(t)作为输入函数，也是喷射调制函数，可以解决等离子喷射杀毒存在的远近浓度不均的问题，函数为一个先强后弱的指数式衰减函数，根据离子在空中的衰减速度设定，离子采用非均匀喷射形式，通过设定时序和空间的离子满足最大安全空间离子能量的安全标准，构建等离子喷射空间分布模型，计算出离子浓度沿路径分布曲线和等离子浓度时域分布于空间分布的对比图，能够得到时域浓度分布函数、理论的不计消耗浓度分布函数、实际的消耗后浓度分布，对于离子进行精准的调制，可以完全的解决浓度不均导致的安全问题。6.作为优选，所述的离子能量转移函数f(t)为离子源通过非均匀喷射形式输入杀毒空间产生，相当于输入函数，表示单位时间离子能量转移量，单位为ev/s，其由离子携带能和离子体流动率决定；；其中，为离子携带能，单位为ev；为离子体流动率，单位为m3/s；离子能量转移函数f(t)为输入函数，作为整个离子喷射源的喷射调制函数对离子进行调制；在所述的离子体喷射浓度函数中，离子源采用非均匀喷射形式，离子体浓度ni接受以时间为变量的函数调制，cm是系数；是系数；是系数；全空间离子能量eis由离子能量转移函数f(t)在时间上积分得到。7.作为优选，在所述的研究确定安全标准中，安全标准由空间离子能量密度e表征，n=1.6*1012， =0.3n为空间离子密度，为离子携带能；根据目前研究确定的安全标准，允许使用的最大安全空间离子能量密度estd＜1.6*1012*0.3=0.5*1012ev/m3。8.由于离子携带能量大小本身还不能完全决定离子所处空间的安全性和有效性，因为其一，离子在空中一直频繁的和周围空间粒子迅速地碰撞并交换能量并处于快速衰减之中；其二，离子浓度的大小在离子场中也发挥了同等重要的作用，所以采用两者的乘积来评价标准。9.作为优选，所述的推导空间离子浓度分布过程包括以下内容：设离子喷射源在时间t内喷射的离子总数为n，即；设离子喷射源的喷射服从f(t)时间调制函数规律，喷射的离子在t时刻抵达x=d的位置，在dx范围内分布，离子喷射源的喷射角度为；在t时刻抵达空间位置的离子群，分布在锥形区域内，其体积，在其体积范围内离子在空中浓度计算如下：；v为抵达x=d位置的离子速度；为系数，由实验确定为7.6。10.作为优选，所述的模型假设包括以下内容：设定喷出的离子初速v0、离子做匀减速运动、历时10s、离子迁徙运动停止，速度降为0；确定时域浓度分布函数；所述的模型假设还包括以下内容；设定喷入空中后离子前端部分在不同时刻抵达的位置设定喷入空中后离子前端部分在不同时刻抵达的位置式中为匀减速运动的加速度。11.作为优选，由于先出发的离子先到达终点，离子的浓度分布的频率与时序相反，因此根据离子分布完成离子浓度时域分布于空间分布对比，时间的起点对应浓度为空间的重点，即离子的迁移终点；时间最大值也是滞后达到最大时对应的浓度坐标，即坐标原点，也就是离子喷射源位置，因此进行坐标变换将n(x)计算式中的x换作(10-x)，得到理论的不计消耗浓度分布函数；实际的消耗后浓度分布n(x)实际=1.6*1012/m3。12.因此，本发明具有如下有益效果：本发明使用离子源通过喷射形式输入杀毒空间，对离子喷射进行模型假设，设定输入的离子能量转移函数，即作为输入的喷射调制函数对离子进行调制，计算时域浓度分布函数、理论的不计消耗浓度分布函数、实际的消耗后浓度分布，是在时序和空间内的离子均可以满足最大安全空间离子能量密度这一对于空气的杀毒安全标准。附图说明13.图1是本实施例的等离子喷射空间分布模型示意图。14.图2是本实施例的离子浓度沿路径分布曲线。15.图3是本实施例的等离子浓度时域分布与空间分布对比图。16.图4是本实施例的等离子空间浓度分布曲线标定示意图。具体实施方式17.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。18.实施例：本实施例提供了一种等离子空气消毒机喷射浓度调制方法，采用如图1所示的等离子喷射方式，图中原点位置为离子喷射源。19.本发明包括以下内容：确定全空间离子能量eis、空间离子密度n，计算离子能量转移函数f(t)、离子体喷射浓度函数ni(t)；研究确定安全标准，即允许使用的最大安全空间离子能量密度estd；推导空间离子浓度分布过程；根据空间离子浓度分布过程计算离子在空中浓度n(x)；根据离子在空中浓度和确定的安全标准计算空间标准浓度；设定喷出离子初速度，离子源采取非均匀喷射，将上述内容进行模型假设，得到喷入空中后离子前端部分在不同时刻抵达的位置，得到离子浓度时域分布于空间分布，对空间离子浓度标定，确定时域浓度分布函数、理论的不计消耗浓度分布函数、实际的消耗后浓度分布。20.作为优选，所述的离子能量转移函数f(t)为离子源通过非均匀喷射形式输入杀毒空间产生，相当于输入函数，表示单位时间离子能量转移量，单位为ev/s，其由离子携带能和离子体流动率决定；；其中，为离子携带能，单位为ev；为离子体流动率，单位为m3/s；离子能量转移函数f(t)为输入函数，作为整个离子喷射源的喷射调制函数对离子进行调制；在所述的离子体喷射浓度函数中，离子源采用非均匀喷射形式，离子体浓度ni接受以时间为变量的函数调制，cm是系数；全空间离子能量eis由离子能量转移函数f(t)在时间上积分得到。21.作为优选，在所述的研究确定安全标准中，安全标准由空间离子能量密度e表征，n=1.6*1012， =0.3n为空间离子密度，为离子携带能；根据目前研究确定的安全标准，允许使用的最大安全空间离子能量密度estd＜1.6*1012*0.3=0.5*1012ev/m3。22.由于离子携带能量大小本身还不能完全决定离子所处空间的安全性和有效性，因为其一，离子在空中一直频繁的和周围空间粒子迅速地碰撞并交换能量并处于快速衰减之中；其二，离子浓度的大小在离子场中也发挥了同等重要的作用，所以采用两者的乘积来评价标准。23.作为优选，所述的推导空间离子浓度分布过程包括以下内容：设离子喷射源在时间t内喷射的离子总数为n，即；如图1，原点位置为离子喷射源位置，设离子喷射源的喷射服从f(t)时间调制函数规律，喷射的离子在t时刻抵达x=d的位置，在dx范围内分布，离子喷射源的喷射角度为；θ= 0.1 rad；α= 0.2 rad = 57.296°/radꢀ×ꢀ0.2rad=11.459°；这部分离子将分布于一个高为图中dx的微圆台内，其体积为dv=πx2θ2dx,式中r=xθ,在t时刻抵达空间位置的离子群，分布在锥形区域内，其体积，在其体积范围内离子在空中浓度计算如下：；为简单起见，假设=1m3/s，v= 20m/s，θ= 0.1,λ由实验确定为7.6，根据安全性和有效性，空间标准浓度此时为v0 = atv0 = 20a= 20t= 1。24.作为优选，所述的模型假设包括以下内容：设定喷出的离子初速v0、离子做匀减速运动、历时10s、离子迁徙运动停止，速度降为0；确定时域浓度分布函数；求出下列关于n(t)与n(x)的几个典型数据如表格1所示：表格tꢀꢀꢀxn(t)=n(x)ꢀꢀꢀꢀ0ꢀꢀ102000×1.6×1012ꢀꢀꢀꢀ0.25ꢀꢀ4.4300ꢀ×1.6×1012ꢀꢀꢀꢀ0.5ꢀꢀ7.545ꢀꢀ×1.6×1012ꢀꢀꢀꢀ0.75ꢀꢀ9.40.68×1.6×1012ꢀꢀꢀꢀ1.0ꢀꢀ01.6×1012此时离子浓度沿路径分布曲线如图2所示；所述的模型假设还包括以下内容；设定喷入空中后离子前端部分在不同时刻抵达的位置：设定喷入空中后离子前端部分在不同时刻抵达的位置：式中为匀减速运动的加速度。25.作为优选，由于先出发的离子先到达终点，离子的浓度分布的频率与时序相反，如图3所示；因此根据离子分布完成离子浓度时域分布于空间分布对比，时间的起点对应浓度为空间的重点，即离子的迁移终点；时间最大值也是滞后达到最大时对应的浓度坐标，即坐标原点，也就是离子喷射源位置，因此进行坐标变换将n(x)计算式中的x换作(10-x)，得到理论的不计消耗浓度分布函数；实际的消耗后浓度分布n(x)实际=1.6*1012/m3。26.最终确定喷射调制函数为最终确定喷射调制函数为ni(t) = 1015(2-t2)(1-t)e-λt总关系式为：时域浓度分布函数；不计消耗浓度分布函数；消耗后浓度分布n(x)实际=1.6*1012/m3。27.对空间离子浓度进行标定，结果如图4所示。28.上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。









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