吸附式空气取水装置制造方法及图纸

一种吸附式空气取水装置，吸附床与冷凝器相通，冷凝器与净水系统相通，净水系统连接储水器，采用硅胶／氯化钙混合物作为吸附剂，吸附床内布有管状加热装置和传热肋片，冷凝器外表面布有传热肋片强化冷凝作用，吸附床的出入口接有控制器。本发明专利技术利用吸附式制冷原理实现空气取水过程，利用控制器对系统的吸附／解吸过程进行控制，可实现一日多次循环，具有较高的取水效率。本发明专利技术可利用太阳能、电能、废热及其它各种能源。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种吸附式空气取水装置，采用复合吸附作用实现空气取水过程，属于淡水获取技术类领域。随着人口的增长，气候的变迁和环境的恶化，淡水供应问题变得越来越突出。世界上许多地区已经无法满足当地工业、农业和人类生活对水的需求。目前，在没有地下水、海水或者水源被污染的地区，淡水供应问题主要通过外地输运解决，但一方面由于气候恶化、环境污染，可用水资源在不断减少；另一方面，由于输运成本较高，致使其在地理位置偏远或经济落后地区很难实现。为了稳定社会、发展经济和提高人民生活水平，采取行之有效的方法解决淡水供应问题迫在眉睫。地球大气层可以说是一个巨大的水库，即使是沙漠地区，其含水量也超过10g/m3。由于地心引力和太阳热辐射的作用，地球表面的水发生迁移和三态转化，致使大气层永远是地表水循环的中转站。根据水的质量守恒，随着空气温度升高，地表水量会因蒸发而减少，但空气的绝对含湿量却在增加。因此，在没有地表淡水资源或淡水资源受到污染的情况下，空气就成为我们获取淡水的主要来源。现有空气取水器技术中，有在空调器内安装一个集水箱，把空调器中蒸发器制冷时产出的水集存在水箱内，然后再从水箱流出就可作为饮用水。这种取水器的工作原理为通电时，空调器制冷，其蒸发器温度较低，而周围空气温度较高，当蒸发器温度低于周围空气的露点温度时，空气中的水蒸气便会在蒸发器的表面结露而产生液态水。这种方法需要制冷循环提供冷量，因此成本较高，取水效率较低，如果再考虑水的二次蒸发，其取水量将会更少。中国科技大学的侴乔力申请了一种太阳能空气取水器技术专利(中国专利94209217.1)与空气取水器技术专利(中国专利93201730.4)，由取水装置和太阳能聚光罩构成。取水装置包括透光罩或吸热壁、吸附床、空气冷却冷凝器或相变蓄冷冷凝器、存水器和取水管路等。虽然该技术实现了空气中水蒸汽向凝聚态淡水的转化和收集，解决了在海洋和沙漠地区获取淡水的问题，避免了由于淡水运输所带来的各种困难，但一方面，该装置只能利用风能和太阳能作动力；另一方面，该装置使用吸附剂的吸附量较低，取水效率较低；还有，该装置一天只能循环一次，当需水量较大时，设备较为复杂，成本较高。W.E.Conrad(美国专利US6156102)与N.P.Clarke(美国专利US5233843)提出利用液体干燥剂的吸收作用实现空气取水过程。但是液体干燥剂容易受到污染，而且环境温度低于液体干燥剂凝固点时不能使用，同时其设备较为庞大。本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种新的吸附式空气取水装置，可实现一日多次循环，提高取水效率。为实现这样的目的，在本专利技术的技术方案中，采用一种新的固体吸附剂进行空气取水。众所周知，相对湿度在80％时，硅胶的平衡吸附量为34％g水/g干硅胶，分子筛的平衡吸附量为22％g水/g干分子筛，而硅胶/氯化钙混合物的平衡吸附量可达50％～70％g水/g干混合物，可见在相同条件下，使用硅胶/氯化钙混合物作为吸附剂可有效地提高取水装置的取水效率。由此，本专利技术依据吸附式制冷原理，采用硅胶与氯化钙作为吸附剂，利用硅胶对水蒸气的物理吸附，氯化钙对水蒸气的化学吸附以及氯化钙饱和水溶液对水蒸气的物理吸收作用，通过冷凝器的冷凝实现从空气中大量取水。本专利技术的吸附式空气取水装置由吸附床、加热设备、冷凝器、净水系统、储水器等构成。本专利技术的取水过程分两个阶段在吸附阶段，打开吸附床，吸附剂与湿空气充分接触，利用自然风使吸附剂吸附空气中的水蒸气；在解吸阶段，封闭吸附床，打开阀门使吸附床通过管道与冷凝器相通，冷凝器通过管道与净水系统连接，净水系统与储水器相通，利用加热设备对吸附床进行加热以进行解吸，解吸出的水蒸气通过冷凝器冷凝成液态水经净水系统净化后流入储水器。为加强床内传热，保持床内温度均匀，本专利技术中的吸附床内布有传热肋片。本专利技术中的冷凝器采用风冷式冷凝器。冷凝器外表面布有传热肋片，吸附时，干燥后空气在冷凝器内流动，周围空气在冷凝器外流动以降低冷凝器的温度；解吸时，水蒸气在管内流动，空气在管外流动，以自然对流的方式带走水蒸气的汽化潜热。本专利技术结构简单，采用控制器对吸附/解吸过程进行控制，可实现一日多次循环，进一步增加了取水量，达到取水效率高的目的。本专利技术采用专门的净水系统对提取的液态水进行净水处理，使之达到饮用水标准，满足人类生产、生活需要。本专利技术加热装置可采用太阳能、电能、废热或其他热能，具有通用性。下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。如图所示，本专利技术的吸附式空气取水装置由吸附床1、加热装置2、控制器9、冷凝器14、净水系统12、储水器11等组成。吸附床1通过管道17与冷凝器14相通，冷凝器14通过管道与净水系统12相通，净水系统12连接储水器11，吸附床1中装有硅胶/氯化钙混合物吸附剂4。为了强化床内的传热过程，吸附床1内布有管状的加热装置2和传热肋片5。为了加强冷凝器14的冷凝作用，冷凝器14的外表面布有传热肋片15。为了提高取水效率，及时实现吸附/解析过程转换，在吸附床1的出入口接有控制器9，在运行过程中，控制器9通过湿热传感器的信息进行吸附/解析过程控制，从而实现一日多次循环。为了加快吸附/解析过程的进行，在吸附阶段，冷介质流过管状加热装置2使吸附床1的温度尽快降低，从而加快吸附过程的进行。在解吸阶段，热介质流过加热装置2使吸附床1的温度尽快升高，从而加快解吸过程的进行。本专利技术的吸附式空气取水装置是这样工作的在吸附阶段，冷介质从加热装置入口3进入加热装置2，在传热肋片5的作用下对吸附剂4进行冷却后从加热装置出口6离开。同时，阀门8、10、16打开，湿空气经过阀门8进入系统后分为两股一股湿空气经过管道7进入吸附床1被吸附剂4吸附水蒸气后经管道17、阀门16离开系统；另一股湿空气经过阀门10、管道13进入冷凝器14对冷凝器14进行冷却后经阀门16离开系统。在吸附过程中，当吸附床出口湿空气的含湿量达到某一定值时，控制器9工作，阀门8、10、16关闭，热介质代替冷介质进入加热装置2对吸附床1进行加热，解吸过程开始。在解吸阶段，吸附床1通过管道17与冷凝器14相通，冷凝器14通过管道与净水系统12相通。在加热装置2的加热作用下，吸附床1的温度升高，被吸附的水蒸气发生解吸，解吸出的水蒸气通过管道进入冷凝器14，在冷凝器14中释放出汽化潜热后成为液态水进入净水系统12中进行净化，净化后进入储水器11中。当系统中的水蒸气含量低于某一定值时，控制器9工作，冷介质代替热介质进入加热装置2对吸附床1进行冷却，阀门8、10、16打开，吸附过程开始，一次取水过程完成。权利要求1.一种吸附式空气取水装置，包括吸附床(1)、冷凝器(14)、净水系统(12)、储水器(11)等，其特征在于吸附床(1)通过管道(17)与冷凝器(14)相通，冷凝器(14)与净水系统(12)相通，净水系统(12)连接储水器(11)，吸附床(1)中装有硅胶/氯化钙混合物吸附剂(4)，吸附床(1)内布有管状加热装置(2)，吸附床(1)的出入口接有控制器(9)。2.如权利要求1所说的吸附式空气取水装置，其特征在于吸附床(1)内布有传热肋片(5)。3.如权利要求1所说的吸附式空气取水装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸附式空气取水装置，包括吸附床（１）、冷凝器（１４）、净水系统（１２）、储水器（１１）等，其特征在于：吸附床（１）通过管道（１７）与冷凝器（１４）相通，冷凝器（１４）与净水系统（１２）相通，净水系统（１２）连接储水器（１１），吸附床（１）中装有硅胶／氯化钙混合物吸附剂（４），吸附床（１）内布有管状加热装置（２），吸附床（１）的出入口接有控制器（９）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王如竹，范宏武，许煜雄，吴静怡，刘业凤，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]