一种海岛海岸地区淡水收集装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及海水资源利用领域，具体为一种海岛海岸地区淡水收集装置及其方法。本发明专利技术装置包括设在海水水面以上的垂直轴风力发电装置和空气增量吸收装置，以及设在海水水面以下的螺旋式水蒸气冷凝管和液态水收集处理装置；空气增量吸收装置的主进气管道竖直设置，一端端部设主锥形收集口，另一端连接螺旋式水蒸气冷凝管入口；副进气管道包括呈L型连接竖直管和水平管，水平管内安装多级轴流鼓风机，出口端通过轴流风机环形出气喷嘴与主进气管道垂直连接，竖直管入口端设副锥形收集口；液态水收集处理装置的储水箱顶部设有连接螺旋式水蒸气冷凝管出口的进水口和伸出到海水水面的出气管，底部设主出水管。本发明专利技术取水方便快捷，成本低廉，高效环保。

【技术实现步骤摘要】
一种海岛海岸地区淡水收集装置及其方法
本专利技术涉及海水资源利用领域，具体为一种海岛海岸地区淡水收集装置及其方法。
技术介绍
我国是世界上严重缺水的国家，水资源人均占有量仅为世界的1/4。目前，正常年份缺水量近400亿立方米，全国660多个城市中，有400多个城市缺水。与一般城市相比，有居民海岛的缺水现象更为突出。海岛丘陵区，无过境客水，淡水资源全靠降水补给，补给量很小；同时海岛地形陡峭、川流短促，集雨面积相当有限，而且海洋中又有大量的水分蒸发在空气中，我国有居民海岛对水资源的需求，往往远远超出海岛自身的淡水总量，水资源短缺严重制约了海岛社会经济的发展，并给人民生产和生活造成极大困难。不可否认，经济发展和居民生活对水资源的需求，可能转化为对有居民海岛生态系统的压力，从而影响海岛生态系统健康，导致海岛生态破坏。目前我国许多海岛超过1万座，大都因为缺少淡水而不适宜居住，有常住居民的海岛不足500座，但这其中也有许多居民过着缺水的生活，淡水资源严重缺乏的现实，给海岛居民以及海防部队官兵的生活带来了极大的不便。总的来说，饮用水的问题一直是海岛地区人们生活重点关注的问题，他们的生活用水大多数依靠外界补给和雨水收集，而集水装置大多仅限制于雨水收集，但是汲水量远远不能满足长期生存所需。目前新型集水装置因为种种原因在海岛地区还未普及，同时，近年来海岛地区的开发利用增多，以及其经济发展加快，对淡水资源的需求越来越多，水资源缺乏的问题越来越严重。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种整体操作简单，取水方便快捷，采用风能提供动力，利用海水的天然低温环境冷凝水蒸气和冷热对流原理自动冷凝水蒸气，在没有造成环境污染的同时又实现了淡水汲取的海岛海岸地区淡水收集装置及其方法。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种海岛海岸地区淡水收集装置，包括设置在海水水面以上的垂直轴风力发电装置和空气增量吸收装置，以及设置在海水水面以下的螺旋式水蒸气冷凝管和液态水收集处理装置；所述的空气增量吸收装置包括主进气管道、副进气管道、多级轴流鼓风机、轴流风机环形出气喷嘴和空气倍增放大器；所述的主进气管道竖直设置，一端端部设置有呈漏斗状的主锥形收集口，另一端连接螺旋式水蒸气冷凝管入口；所述的副进气管道包括呈L型连接竖直管和水平管，水平管内安装多级轴流鼓风机，出口端通过轴流风机环形出气喷嘴与主进气管道垂直连接，竖直管入口端设置有呈漏斗状的副锥形收集口；轴流风机环形出气喷嘴喷出的气流沿主进气管道的轴向进入主进气管道；所述的液态水收集处理装置包括储水箱；所述的储水箱的顶部设置有连接螺旋式水蒸气冷凝管出口的进水口和伸出到海水水面的出气管，底部设置主出水管；所述的垂直轴风力发电装置输出端连接多级轴流鼓风机。进一步的，所述的轴流风机环形出气喷嘴呈环形空腔同轴套设在主进气管道上；环形空腔的环形外侧连接水平管出口端，环形空腔的环形内侧呈圆锥面设置，环形空腔的环形内侧上部开设环形出气缝隙，环形出气缝隙的开口方向向下且与环形空腔轴向平行；主进气管道上沿径向设置环形切口；环形出气缝隙嵌入环形切口且紧贴主进气管道内壁面设置，形成空气倍增放大器。进一步的，所述的主出水管入口端设置副出水管，主出水管依次连接前置过滤器、净水器和抽水电泵；副出水管的一端连接抽水电泵的输入端，另一端连接主出水管的入口端；抽水电泵连接垂直轴风力发电装置输出端。进一步的，所述的多级轴流鼓风机通过联轴器与设置在副进气管道的外部的直流电机连接。进一步的，所述的垂直轴风力发电装置包括垂直轴风力发电机和蓄电池；垂直轴风力发电机的输出端连接蓄电池的充电端，蓄电池的供电端连接多级轴流鼓风机；主锥形收集口上设置垂直轴风力发电机支架，垂直轴风力发电机支架通过发电机支撑轴固定连接垂直轴风力发电机。进一步的，所述的螺旋式水蒸气冷凝管内壁周向依次设置沿管道母线方向的凸楞，相邻凸楞之间形成沟槽；所述的凸楞和沟槽截面均为等边三角形。更进一步的，所述的凸楞或沟槽表面设置亲水材料层。一种海岛海岸地区淡水收集方法，包括如下步骤，步骤1，带有大量水蒸气的空气通过安装于副进气管道内部的多级轴流鼓风机从副锥形收集口吸入副进气管道，经过多级轴流鼓风机加速后的空气在轴流风机环形出气喷嘴处进一步加速，形成高速空气喷射流沿主进气管道轴向流入螺旋式水蒸气冷凝管中；同时，主进气管道的主锥形收集口处的气流经由高速空气喷射流卷吸，放大进入主进气管道中的气流，增加主进气管道进入到螺旋式水蒸气冷凝管中的空气流量；步骤2，进入螺旋式水蒸气冷凝管中的空气中的水蒸气与螺旋式水蒸气冷凝管周围的低温海水持续热交换，大量水蒸气会遇冷后凝结在温度较低的螺旋式水蒸气冷凝管壁面，然后顺着水蒸气冷凝管沟槽流入底部的储水箱中；步骤3，经过冷凝后流入储水箱的水通过底部主出水管或副出水管排出后使用；经过冷凝后通过螺旋式水蒸气冷凝管进入储水箱的空气再经出气管排出到海水水面以上的大气中。进一步的，步骤2中，当含有大量水蒸气的空气流入螺旋式水蒸气冷凝管时，空气中的水蒸气的小小水珠由于冷凝管表面材料的亲水性，会附着在凸楞的凸尖表面，同时空气中的水蒸气与螺旋式水蒸气冷凝管周围的低温海水持续热交换，大量水蒸气会遇冷后凝结在温度较低的螺旋式水蒸气冷凝管壁面，水珠随着持续冷凝越来越大后流入沟槽中进一步和沟槽内的已经凝结水珠汇聚，最后顺着沟槽流入底部的储水箱中。进一步的，通过设置垂直轴风力发电装置将各个方向的海风转换为电能存储在蓄电池中为整个系统提供电能；储水箱中的水由抽水电泵抽出，直接使用，或者依次经前置过滤器和净水器过滤净化后使用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术装置利用海岛及海岸地区紧邻海洋，空气中含有大量的海水蒸发的水蒸汽，同时在夏季海水温度与空气温度相差很大，海岸旁边有丰富的风能资源等特点，主要是采用风能这种清洁能源作为动力源，利用垂直轴风力发电系统转化风能作为整个装置的动力源，利用多级轴流吹风机和无叶风扇使空气倍增的原理来实现气流的放大，将含有大量水蒸气的空气吸入螺旋式水蒸气冷凝管中，由于螺旋式水蒸气冷凝管及储水箱位于海平面以下，被海水包围，并且螺旋式水蒸气冷凝管周围的海水是随着海水流动所不停交换的，因此利用海水下的低温以及海水与螺旋式水蒸气冷凝管内的含有大量水蒸气的空气不停地进行热交换，将空气中的水蒸气冷凝收集于储水箱中，即把海水的低温冷凝空气中的水蒸气收集，将所收集的水资源经过净水装置过滤用于家庭用水或不经过滤用于农业生产中等，解决了海岛及海岸地区淡水资源缺乏的问题，结构简单巧妙，操作便捷，成本低廉，整个集水过程充分利用了海岛地区的地域优势以及环境特点，从空气中取水，对于收集的水进行过滤以及其他处理，使水可以直接达到可使用的效果，改善海岛及海岸地区谈水资源缺乏的现状，节能环保，无污染。本专利技术装置通过在螺旋式水蒸气冷凝管内表面为沿着管道中心方向等距排列的凸楞表面，相邻凸楞之间形成沟槽，沟槽和凸楞的截面为等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海岛海岸地区淡水收集装置，其特征在于，包括设置在海水水面以上的垂直轴风力发电装置和空气增量吸收装置，以及设置在海水水面以下的螺旋式水蒸气冷凝管(13)和液态水收集处理装置；/n所述的空气增量吸收装置包括主进气管道(19)、副进气管道(6)、多级轴流鼓风机(9)、轴流风机环形出气喷嘴(10)和空气倍增放大器(11)；所述的主进气管道(19)竖直设置，一端端部设置有呈漏斗状的主锥形收集口(3)，另一端连接螺旋式水蒸气冷凝管(13)入口；所述的副进气管道(6)包括呈L型连接竖直管和水平管，水平管内安装多级轴流鼓风机(9)，出口端通过轴流风机环形出气喷嘴(10)与主进气管道(19)垂直连接，竖直管入口端设置有呈漏斗状的副锥形收集口(4)；轴流风机环形出气喷嘴(10)喷出的气流沿主进气管道(19)的轴向进入主进气管道(19)；/n所述的液态水收集处理装置包括储水箱(14)；所述的储水箱(14)的顶部设置有连接螺旋式水蒸气冷凝管(13)出口的进水口和伸出到海水水面的出气管(12)，底部设置主出水管(15)；/n所述的垂直轴风力发电装置输出端连接多级轴流鼓风机(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种海岛海岸地区淡水收集装置，其特征在于，包括设置在海水水面以上的垂直轴风力发电装置和空气增量吸收装置，以及设置在海水水面以下的螺旋式水蒸气冷凝管(13)和液态水收集处理装置；
所述的空气增量吸收装置包括主进气管道(19)、副进气管道(6)、多级轴流鼓风机(9)、轴流风机环形出气喷嘴(10)和空气倍增放大器(11)；所述的主进气管道(19)竖直设置，一端端部设置有呈漏斗状的主锥形收集口(3)，另一端连接螺旋式水蒸气冷凝管(13)入口；所述的副进气管道(6)包括呈L型连接竖直管和水平管，水平管内安装多级轴流鼓风机(9)，出口端通过轴流风机环形出气喷嘴(10)与主进气管道(19)垂直连接，竖直管入口端设置有呈漏斗状的副锥形收集口(4)；轴流风机环形出气喷嘴(10)喷出的气流沿主进气管道(19)的轴向进入主进气管道(19)；
所述的液态水收集处理装置包括储水箱(14)；所述的储水箱(14)的顶部设置有连接螺旋式水蒸气冷凝管(13)出口的进水口和伸出到海水水面的出气管(12)，底部设置主出水管(15)；
所述的垂直轴风力发电装置输出端连接多级轴流鼓风机(9)。


2.根据权利要求1所述的一种海岛海岸地区淡水收集装置，其特征在于，所述的轴流风机环形出气喷嘴(10)呈环形空腔同轴套设在主进气管道(19)上；
环形空腔的环形外侧连接水平管出口端，环形空腔的环形内侧呈圆锥面设置，环形空腔的环形内侧上部开设环形出气缝隙(24)，环形出气缝隙(24)的开口方向向下且与环形空腔轴向平行；
主进气管道(19)上沿径向设置环形切口(21)；环形出气缝隙(2)嵌入环形切口(21)且紧贴主进气管道(19)内壁面设置，形成空气倍增放大器(11)。


3.根据权利要求1所述的一种海岛海岸地区淡水收集装置，其特征在于，所述的主出水管(15)入口端设置副出水管(23)，主出水管(15)依次连接前置过滤器(16)、净水器(17)和抽水电泵(18)；副出水管(23)的一端连接抽水电泵(18)的输入端，另一端连接主出水管(15)的入口端；抽水电泵(18)连接垂直轴风力发电装置输出端。


4.根据权利要求1所述的一种海岛海岸地区淡水收集装置，其特征在于，所述的多级轴流鼓风机(9)通过联轴器(8)与设置在副进气管道(6)的外部的直流电机(7)连接。


5.根据权利要求1所述的一种海岛海岸地区淡水收集装置，其特征在于，所述的垂直轴风力发电装置包括垂直轴风力发电机(1)和蓄电池(5)；垂直轴风力发电机(1)的输出端连接蓄电池(5)的充电端，蓄电池(5)的供电端连接多级轴流鼓风机(9)；主锥形收集口(3)上设置垂直轴风力发电机支架(20)，垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小民，王加浩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61