一種利用溶液收集大氣中水分的裝置的製作方法

2023-07-26 16:52:26 2

專利名稱：一種利用溶液收集大氣中水分的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種集水裝置，尤其是一種利用溶液以及太陽能從空氣中收集水分的裝置。
背景技術：
西北，華北的乾旱地區，缺乏淡水資源，當地居民日常生活飽受缺水之苦。採用水窖收集的天然降水，水量、水質通常難以保證。長距離輸送淡水或者海水然後淡化成本很高，有時甚至根本無法實現。無處不在的空氣是取之不竭並且是免費的水庫，將這部分水分就地收集起來用於改善飲用、衛生、灌溉條件，提高生活品質，對於當地人民無疑是福音。一種利用溶液收集大氣中水分的裝置，基於濃溶液所具有的吸收水分的能力且稀溶液經過加熱可以釋放出水分的特性而設計。夜間，濃溶液吸收大氣中的水分；白天藉助太陽能將夜間吸收水分後的溶液加熱，溶液中水分蒸發，將水蒸氣凝結之後的形成液態水收集至水桶，即可獲得大量淡水。
發明內容技術問題本實用新型是利用溶液收集大氣中水分的裝置，是針對缺水地區設計的一種獲取淡水的裝置，利用溶液從大氣中收集水分。技術方案本實用新型的利用溶液收集大氣中水分的裝置，其特徵在於該裝置包括空氣迴路、溶液循環迴路與水管路；空氣迴路由順序環形連結的空氣-空氣熱交換器、風機、太陽能集熱器、太陽能集熱/發生器及它們之間的風管組成；溶液循環迴路由順序環形連結的溶液桶、溶液泵、閥門、太陽能集熱/發生器以及它們之間的溶液管路組成；水管路由水桶以及水桶與空氣-空氣熱交換器之間、水桶與太陽能集熱/發生器之間的水管組成。空氣-空氣熱交換器是管殼式熱交換器、板式熱交換器、板翅式熱交換器、翅片管熱交換器或套管式熱交換器中的一種。空氣迴路上的風機為離心風機、軸流風機中的一種。太陽能集熱器是平板集熱器或波紋板集熱器。太陽能集熱/發生器的集熱板為平板或波紋板。太陽能集熱/發生器的透明玻璃蓋板下端有一個收集凝結水的水槽，並留有排水口可與排水管道相連。所用溶液是1^81~、1^(1、01(12、1%(12、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙二醇、丙二醇、 雙丙甘醇的溶液或者由其中幾種的混合之後而得混合溶液。空氣在進入太陽能集熱/發生器之前，首先經過空氣-空氣熱交換器和太陽能集熱器的預熱。從太陽能集熱/發生器中流出的空氣是在經過空氣-空氣熱交換器之後排入大氣。晚上，風機不啟動，移開太陽能集熱/發生器的透明玻璃蓋板，啟動溶液泵，使高濃度的溶液在溶液迴路中循環，並且在流經太陽能集熱/發生器時與空氣直接接觸吸收空氣中的水分。溶液吸收水分後濃度降低，直至溶液濃度降低至失去吸收水分的能力的時候，將泵停止。收集水分的工作完成後，稀溶液後可以保存在溶液桶中。夜間因為沒有日光照射，集熱/發生器只是起一個熱質交換床的作用。白天，將透明玻璃蓋板蓋上，使溶液泵也處於開啟狀態。稀溶液在溶液管路中循環，經過太陽能集熱/發生器時被加熱，其中的水分蒸發。蒸發出來的水分，一部分直接在玻璃蓋板的下表面上凝結，自流至蓋板下部的水槽後經排水口流入水桶；另一部分被空氣帶走後在空氣-空氣熱交換器中冷凝，隨後由空氣-空氣熱交換器排水口流入水桶——水分的收集就此完成。空氣迴路中的風機也處於開啟狀態，室外空氣依次經過空氣-空氣熱交換器、太陽能集熱器後進入太陽能集熱/發生器，帶走一部分蒸發出來的水分達到接近飽和的狀態後進入空氣-空氣熱交換器和即將進入太陽能集熱器的室外空氣換熱時析出水分，完成空氣迴路。待溶液濃度恢復到吸收水分前的濃度時，停泵，停風機。脫除水分後的溶液濃度升高，保存在溶液桶中，晚間可以再次使用。有益效果本實用新型的有益效果是1、空氣-空氣熱交換器一方面預熱了室外空氣，一方面將從太陽能集熱/發生器回流的接近飽和的空氣降溫，冷凝其中的水分並進行收集，獲得了更多的水分。避免了將從太陽能集熱/發生器流出的空氣直接排入大氣而造成的水分收集不徹底。2、在空氣迴路中採用了風機。空氣在太陽能集熱/發生器中發生強迫對流，空氣和溶液之間獲得比自然對流更大的傳質係數，使溶液中更多的水分蒸發出來，最終獲得更多的淡水；同時，也使得發生後的溶液濃度更高，在下一次收集大氣中的水分時能力更強。3、空氣在進入太陽能集熱/發生器之前，經過空氣-空氣熱交換器和太陽能集熱器兩級預熱，溫度升高，獲得比室外空氣更大的水分容納能力，從溶液中獲取的水分比直接將室外空氣送入太陽能集熱/發生器更多。4、太陽能集熱/發生器夜間充當溶液吸收大氣中水分的場所，白天具有集熱、發生兩種功能，一個部件多種用途。5、採用溶液而不是固體材料來收集水分，則水蒸氣發生所需溫度降低，利用低品位的太陽能即可滿足要求。

圖1是本實用新型裝置的結構示意圖。圖2是透明玻璃蓋板的結構示意圖。其中有空氣-空氣熱交換器1，風機2，水桶3，太陽能集熱器4，溶液桶5，溶液泵 6，閥門7，太陽能集熱/發生器8、透明玻璃蓋板9，空氣-空氣熱交換器的排水口 a，透明玻璃蓋板水槽排水口 b。
具體實施方式
結合附圖1，2對本實用新型的技術方案作進一步的描述。該裝置包括空氣迴路、溶液循環迴路與水管路；空氣迴路由順序環形連結的空氣-空氣熱交換器1、風機2、太陽能集熱器4、太陽能集熱/發生器8及它們之間的風管組成；溶液循環迴路由順序環形連結的溶液桶5、溶液泵6、閥門7、太陽能集熱/發生器8以及它們之間的溶液管路組成；水管路由水桶3以及水桶3與空氣-空氣熱交換器1之間、水桶3與太陽能集熱/發生器8之間的水管組成。晚上，移開太陽能集熱/發生器8的透明玻璃蓋板9，啟動溶液泵6，使高濃度的溶液在溶液迴路中循環，並且在流經太陽能集熱/發生器8時與空氣直接接觸吸收空氣中的水分。溶液將一直循環，直到濃度降低至失去吸收水分的能力為止。溶液泵6停止後，稀溶液將保存在溶液桶5中。白天，將透明玻璃蓋板9蓋上，啟動溶液泵6，稀溶液在經過太陽能集熱/發生器8 時被加熱。開啟風機2，室外空氣在經過空氣-空氣熱交換器1、太陽能集熱器4後，進入太陽能集熱/發生器8。在太陽能集熱/發生器8內，溶液中的水分蒸發。生成的水蒸氣，一部分直接在透明玻璃蓋板9的下表面凝結，流至透明玻璃蓋板下部的水槽後經透明玻璃蓋板水槽排水口 b收集至水桶3。另一部分被空氣攜帶走後進入空氣-空氣熱交換器1冷凝，並通過空氣-空氣熱交換器的排水口 a流至水桶3。溶液在太陽能集熱/發生器8內脫除水分後的濃度升高，待濃度恢復到吸收水分前的濃度時，停溶液泵6，停風機2，所得濃溶液將保存在溶液桶5中。
權利要求1.一種利用溶液收集大氣中水分的裝置，其特徵在於該裝置包括空氣迴路、溶液循環迴路與水管路；空氣迴路由順序環形連結的空氣-空氣熱交換器(1)、風機(2)、太陽能集熱器(4)、太陽能集熱/發生器(8)及它們之間的風管組成；溶液循環迴路由順序環形連結的溶液桶(5)、溶液泵(6)、閥門(7)、太陽能集熱/發生器(8)以及它們之間的溶液管路組成； 水管路由水桶(3)以及水桶(3)與空氣-空氣熱交換器(1)之間、水桶(3)與太陽能集熱/ 發生器(8)之間的水管組成。
2.根據權利要求1所述的利用溶液收集大氣中水分的裝置，其特徵是空氣-空氣熱交換器(1)可以是管殼式熱交換器、板式熱交換器、板翅式熱交換器、翅片管熱交換器或套管式熱交換器中的一種。
3.根據權利要求1所述的利用溶液收集大氣中水分的裝置，其特徵是空氣迴路上的風機為離心風機、軸流風機中的一種。
4.根據權利要求1所述的利用溶液收集大氣中水分的裝置，其特徵是太陽能集熱器 (4)是平板集熱器或波紋板集熱器。
5.根據權利要求1所述的利用溶液收集大氣中水分的裝置，其特徵是太陽能集熱/發生器(8)的透明玻璃蓋板下端有一個收集凝結水的水槽，並留有排水出口可與排水管道相連。
6.根據權利要求1所述的利用溶液收集大氣中水分的裝置，其特徵是太陽能集熱/發生器(8)的集熱板為平板或波紋板。
專利摘要利用溶液收集大氣中水分的裝置是為缺少淡水的地區開闢一種新的水源而設計，該裝置包括空氣迴路、溶液循環迴路與水管路；空氣迴路由順序環形連結的空氣-空氣熱交換器(1)、風機(2)、太陽能集熱器(4)、太陽能集熱/發生器(8)及它們之間的風管組成；溶液循環迴路由順序環形連結的溶液桶(5)、溶液泵(6)、閥門(7)、太陽能集熱/發生器(8)以及它們之間的溶液管路組成；水管路由水桶(3)以及水桶(3)與空氣-空氣熱交換器(1)之間、水桶(3)與太陽能集熱/發生器(8)之間的水管組成。
文檔編號E03B3/28GK201962727SQ20102061896
公開日2011年9月7日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者張小松, 王庚 申請人:東南大學