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基于吸附的内热式小型空气取水装置及方法制造方法及图纸

技术编号:20933163 阅读:21 留言:0更新日期:2019-04-20 14:02
本发明专利技术公开了一种基于吸附的内热式小型空气取水装置及方法。该小型空气取水装置具有吸附工况和脱附工况。吸附工况下,进风风机工作,空气通过进风口进入内多孔筒中的中心流道,径向进入吸附床内,被吸附剂吸湿后经由环形流道、稳流静压腔,随后排出;脱附工况下,空气由进风口进入中心流道,被置于中心流道的加热棒加热后,流经吸附床加热吸附剂,从而带走吸附聚集的水分,高湿度的空气遇环形肋片冷凝出水珠,散热风机带走多余的热量,水珠凝聚后沿着壁面流至蓄水池,实现空气取水。吸附工况及脱附工况下,空气共用同一个流道,且都是离心径向流动。该发明专利技术具有体积小、结构简单、在低露点温度下仍能取水、节约能量等优点。

Adsorption-based Internal Heating Small Air Water Intake Device and Method

The invention discloses an internal heat type small air water intake device and method based on adsorption. The small air water intake device has the working conditions of adsorption and desorption. Under the condition of adsorption, the air enters the central channel of the inner porous tube through the air inlet, enters the adsorption bed radially, and the adsorbent absorbs moisture through the annular channel and steady-flow static pressure chamber, then discharges. Under the condition of desorption, the air enters the central channel through the air inlet, is heated by the heating rod placed in the central channel, and then flows through the adsorption bed to heat the adsorbent, so as to take away the adsorbent. Absorbing the accumulated water, the high humidity air condenses out the water droplets when it meets the annular fins, and the radiator takes away the excess heat. After the water droplets condense, they flow along the wall to the reservoir to realize the air water intake. Under the conditions of adsorption and desorption, the air share the same flow channel, and all of them are centrifugal radial flow. The invention has the advantages of small volume, simple structure, water intake at low dew point temperature and energy saving.

【技术实现步骤摘要】
基于吸附的内热式小型空气取水装置及方法
本专利技术属于空气取水领域,尤其涉及一种基于吸附的内热式小型空气取水装置及方法。
技术介绍
博物馆作为字画等珍贵文物收藏和展览的文化场所,为了文物保护以及异地展出的需要,往往需要配置小型恒湿文物展柜。这类小型恒湿文物展柜采用直接接触式恒湿设备,通过调节内部水箱中空气与水接触的质传递过程,实现对展柜内空气湿度的高精度控制。其中,加湿过程持续性地消耗水分,需要不断地向恒湿设备的蓄水箱补水。小型文物展柜需要经常移动,且体积一般在0.5~1.5m3范围内,因此需采用自动补水装置,减少人工补水的繁琐及降低因未能及时补水带来的风险。且自动补水装置必须满足结构简单紧凑、移动便捷、体积小、取水量充足等要求。空气中含有大量水分,因此空气中的水气可以成为自动补水装置的取之不尽用之不竭的水源,且取水过程不受时间和空间的限制,具有很大的灵活性与可靠性。现有的吸附取水系统存在取水周期长、体积大无法适用于小型恒温恒湿展柜等问题,因此,所以研发结构紧凑、取水周期短,取水便捷的下空气取水装置,对文物保护具有很高的实用价值和实际意义。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足,本专利技术提供了一种结构更加紧凑、安全可靠、节约能量的基于吸附的内热式小型空气取水装置。本专利技术所采用的技术方案是:一种基于吸附的内热式小型空气取水装置,具有吸附工况和脱附工况;所述空气取水装置包括底座、吸附床、蓄水池和散热器;所述吸附床包括内多孔筒、外多孔筒、吸附床外壁、吸附床底盖、加热棒和吸附床顶盖;所述吸附床外壁内依次为同轴嵌套的外多孔筒及内多孔筒;且所述外多孔筒及吸附床外壁下端连接吸附床底盖;所述外多孔筒上端连接吸附床顶盖;所述吸附床底盖及吸附床顶盖上分别设有凸起固定装置,通过间隙配合固定内多孔筒;内多孔筒内为中心流道,且中心流道中设有加热棒;内多孔筒和外多孔筒之间的夹层为吸附剂填充空间,吸附剂填充空间内填充吸附剂;外多孔筒与吸附床外壁之间的夹层空腔为环形流道;内多孔筒及外多孔筒上均匀分布圆孔;所述底座位于吸附床下;底座上设置有环状凸起,且环状凸起与吸附床底盖相连;环状凸起形成的空腔即为进风口;进风口通过吸附床底盖上的孔洞与中心流道相通;进风口下设有进风风机;蓄水池位于吸附床上方且与吸附床外壁相连;蓄水池底面与吸附床顶盖间设有与环形流道连通的稳流静压腔;蓄水池的壁面上部均匀分布若干出风口,蓄水池的壁面下部还设有一个出水口;蓄水池底面上设有与稳流静压腔连通的风道;风道上端出口高于蓄水池底面;蓄水池侧壁上端连接散热器平面;所述散热器包括散热风机、散热肋片、散热器平面和冷凝环形肋片;散热器平面下方设有环形肋片,所述环形肋片环围于蓄水池的风道上端出口;环形肋片上还设有出风孔;散热器平面上方设有若干散热肋片,而且散热肋片下端穿过散热器平面与环形肋片连接;散热肋片上端连接散热风机。底座的支撑腿与地面保持一定距离,以保证进口风的风量。底座与吸附床外壁连接成整体,进风风机通过螺钉与底座连接。作为优选,所述散热肋片为2mm*3mm的柱状结构;散热肋片成矩阵排列,其数量为12*12个,相邻散热肋片相距2mm。所述散热风机仅在脱附阶段开启,利用环境空气进行对流换热;所述散热肋片为柱状结构,肋片等距离分布在散热器表面,所述散热肋片增大了换热面积,扰乱了空气流动,增强换热效果。作为优选,所述环形肋片由三个同轴圆环组成;每个圆环上设有两排出风孔,每排均匀分布20个出风孔。作为优选,所述底座上放置隔热云母片;所述隔热云母片位于进风口及进风风机之间。隔热云母片用于防止位于中心流道的加热棒烧毁进风风机;作为优选,所述吸附剂为硅胶。根据情况亦可填充其他固体吸附剂或复合吸附剂作为吸附材料。作为优选,所述吸附床外壁包裹保温棉;吸附床顶盖上方放置保温隔热材料。保温棉及保温隔热材料用于脱附阶段减少散热。本专利技术还提供了一种空气取水方法,包括以下两种步骤:在吸附工况下,进风风机开启,散热风机及加热棒关闭;空气在所述进风风机的作用下,通过所述进风口进入所述中心流道,进而通过内多孔筒的圆孔进入吸附剂填充空间;空气中的水蒸气被所述吸附剂填充空间中的吸附剂吸附干燥,接着通过外多孔筒的圆孔进入环形流道,最终经由出风孔排出;在脱附工况下,进风风机关闭,散热风机及加热棒开启;加热棒通过对流和辐射加热吸附剂;环境中的空气通过自然对流进入中心流道,被所述加热棒加热后经过内多孔筒进入吸附剂填充空间;高温空气再次加热其中的吸附剂,致使吸附剂内的水分释放实现脱附,随后经过外多孔筒流经环形流道进入稳流静压腔;在稳流静压腔内,空气流速达到稳定均匀,稳流后的高温高湿的空气沿着蓄水池的风道上升,遇到环形肋片冷凝出水珠流至蓄水池,凝结出的水经过出水口排出;同时换热之后的空气经由出风孔排出;散热肋片及散热风机用于降低环形肋片的温度。散热风机的强制对流可以增强换热效果,提高取水效率。在吸附工况和脱附工况下,空气流道相同,共同一个所述进风口、出风口、环形流道和中心流道,所述进风风机在吸附工况工作,在脱附工况不工作;所述散热风机和加热棒在脱附工况工作,在吸附工况不工作。本专利技术无阀门等切换部件,不易损坏。本专利技术相对于现有技术而言,具有以下有益效果:本装置结构紧凑,空间利用率高,装置主体为圆柱体,其中吸附床采用了立式径向吸附床,既保证了空气在吸附床内的均匀流动,又减小了空气的流动阻力,从而减小了进风风机能耗。本专利技术所设计的装置高效节能,加热棒放置在吸附床内部的方法使得装置的热量损失降到最低,直接加热吸附剂更加高效。所设计的装置安全可靠,所用风机和加热棒都可通过小型恒湿文物展柜原有变压器供电,无须另外配备其他设备;该装置使用普通硅胶作为其吸附材料,硅胶吸附量较高且再生温度较低;吸附和解吸过程共用同一条空气流道,不需要阀门便可实现吸附和脱附过程的切换,避免了阀门带来的系统复杂性和不确定性;装置外围包裹了一定厚度的保温棉,避免了吸附床内部高温对于小型文物展柜其他设备的影响。该装置适用性广,因其基于吸附式的工作原理,装置在较宽环境湿度范围内亦可正常工作。综合以上分析,与现有技术相比,本专利技术的基于吸附的内热式小型空气取水装置具有结构更加紧凑、高效节能、安全可靠、适用性广的优点,满足博物馆小型展柜的取水需求。附图说明图1为基于吸附的内热式小型空气取水装置的结构示意图。图2为基于吸附的内热式小型空气取水装置在脱附工况下的工作流程图。图中:散热风机1、散热肋片2、散热器平面3、环形肋片4、出风孔5、出水口6、蓄水池7、稳流静压腔8、外多孔筒9、环形流道10、吸附床外壁11、保温棉12、吸附床底盖13、进风口14、隔热云母片15、进风风机16、底座17、吸附剂填充空间18、内多孔筒19、中心流道20、加热棒21、吸附床顶盖22、隔热保温材料23。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及其具体实施例进行详细描述。图1所示为本专利技术一较佳实施例。该实施例中,本装置具有吸附工况和脱附工况,主要可分为底座17、吸附床、蓄水池7和散热器四个组成部分。其中具体包括散热风机1、散热肋片2、散热器平面3、冷凝环形肋片4、出风孔5、出水口6、蓄水池7、稳流静压腔8、外多孔筒9、环形流道10、吸附床外壁11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于吸附的内热式小型空气取水装置,其特征在于:具有吸附工况和脱附工况;所述空气取水装置包括底座(17)、吸附床、蓄水池(7)和散热器;所述吸附床包括内多孔筒(19)、外多孔筒(9)、吸附床外壁(11)、吸附床底盖(13)、加热棒(21)和吸附床顶盖(22);所述吸附床外壁(11)内依次为同轴嵌套的外多孔筒(9)及内多孔筒(19);且所述外多孔筒(9)及吸附床外壁(11)下端连接吸附床底盖(13);所述外多孔筒(9)上端连接吸附床顶盖(22);所述吸附床底盖(13)及吸附床顶盖(22)上分别设有凸起固定装置,通过间隙配合固定内多孔筒(19);内多孔筒(19)内为中心流道(20),且中心流道(20)中设有加热棒(21);内多孔筒(19)和外多孔筒(9)之间的夹层为吸附剂填充空间(18),吸附剂填充空间(18)内填充吸附剂;外多孔筒(9)与吸附床外壁(11)之间的夹层空腔为环形流道(10);内多孔筒(19)及外多孔筒(9)上均匀分布圆孔;所述底座(17)位于吸附床下;底座(17)上设置有环状凸起,且环状凸起与吸附床底盖(13)相连;环状凸起形成的空腔即为进风口(14);进风口(14)通过吸附床底盖(13)上的孔洞与中心流道(20)相通;进风口(14)下设有进风风机(16);蓄水池(7)位于吸附床上方且与吸附床外壁(11)相连;蓄水池(7)底面与吸附床顶盖(22)间设有与环形流道(10)连通的稳流静压腔(8);蓄水池(7)的壁面上部均匀分布若干出风口,蓄水池(7)的壁面下部还设有一个出水口(6);蓄水池(7)底面上设有与稳流静压腔(8)连通的风道;风道上端出口高于蓄水池(7)底面;蓄水池(7)侧壁上端连接散热器平面(3);所述散热器包括散热风机(1)、散热肋片(2)、散热器平面(3)和冷凝环形肋片(4);散热器平面(3)下方设有环形肋片(4),所述环形肋片(4)环围于蓄水池(7)的风道上端出口;环形肋片(4)上还设有出风孔(5);散热器平面(3)上方设有若干散热肋片(2),而且散热肋片(2)下端穿过散热器平面(3)与环形肋片(4)连接;散热肋片(2)上端连接散热风机(1)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于吸附的内热式小型空气取水装置,其特征在于:具有吸附工况和脱附工况;所述空气取水装置包括底座(17)、吸附床、蓄水池(7)和散热器;所述吸附床包括内多孔筒(19)、外多孔筒(9)、吸附床外壁(11)、吸附床底盖(13)、加热棒(21)和吸附床顶盖(22);所述吸附床外壁(11)内依次为同轴嵌套的外多孔筒(9)及内多孔筒(19);且所述外多孔筒(9)及吸附床外壁(11)下端连接吸附床底盖(13);所述外多孔筒(9)上端连接吸附床顶盖(22);所述吸附床底盖(13)及吸附床顶盖(22)上分别设有凸起固定装置,通过间隙配合固定内多孔筒(19);内多孔筒(19)内为中心流道(20),且中心流道(20)中设有加热棒(21);内多孔筒(19)和外多孔筒(9)之间的夹层为吸附剂填充空间(18),吸附剂填充空间(18)内填充吸附剂;外多孔筒(9)与吸附床外壁(11)之间的夹层空腔为环形流道(10);内多孔筒(19)及外多孔筒(9)上均匀分布圆孔;所述底座(17)位于吸附床下;底座(17)上设置有环状凸起,且环状凸起与吸附床底盖(13)相连;环状凸起形成的空腔即为进风口(14);进风口(14)通过吸附床底盖(13)上的孔洞与中心流道(20)相通;进风口(14)下设有进风风机(16);蓄水池(7)位于吸附床上方且与吸附床外壁(11)相连;蓄水池(7)底面与吸附床顶盖(22)间设有与环形流道(10)连通的稳流静压腔(8);蓄水池(7)的壁面上部均匀分布若干出风口,蓄水池(7)的壁面下部还设有一个出水口(6);蓄水池(7)底面上设有与稳流静压腔(8)连通的风道;风道上端出口高于蓄水池(7)底面;蓄水池(7)侧壁上端连接散热器平面(3);所述散热器包括散热风机(1)、散热肋片(2)、散热器平面(3)和冷凝环形肋片(4);散热器平面(3)下方设有环形肋片(4),所述环形肋片(4)环围于蓄水池(7)的风道上端出口;环形肋片(4)上还设有出风孔(5);散热器平面(3)上方设有若干散热肋片(2),而且散热肋片(2)下端穿过散热器平面(3)与环形肋片(4)连接;散热肋片(2)上端连接散热风机(1)。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴慧津张学军赵阳郑幼明刘东坡
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:浙江,33

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