一种基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置，包括集水箱、储水箱和供能装置，集水箱内设置有制冷片、储能装置和导冷块，集水箱的下部设置有漏斗状的集水装置，储能装置设置于集水装置和集水箱之间形成的空间内，集水装置的上方从下到上依次设置有导冷块和制冷片，导冷块通过疏水化处理并与制冷片的冷端连接，制冷片的热端设置有散热器，制冷片通过电气接线与储能装置连接，供能装置设置于集水箱外部并通过电气接线可拆卸的与储能装置连接；储水箱放置于集水箱的底部，集水装置的底部设置有连接凹孔，储水箱设有与连接凹孔相配合的连接凸孔。该装置可充分利用海岛、沙漠地区丰富的太阳能及风能等可再生能源进行供能。

A modular air intake device based on thermoelectric refrigeration and enhanced heat exchange surface

【技术实现步骤摘要】
一种基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置
本技术涉及多方式供能、热电制冷及超疏水表面
，特别是涉及基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置。
技术介绍
我国是一个拥有广袤沙漠和辽阔海域的国家。海洋开发主要采用以内陆为依靠，以海岛为支点的方式。海岛在海洋开发中的位置非常重要，我国有1万多个海岛，有常住居民的岛屿近500个，其余270多个有居民海岛普遍缺水或严重缺水[1]；在我国南海四大群岛中，有天然淡水资源的只有三个岛，这不仅限制了居民的生活生产，还严重影响了海岛经济社会发展和海岛的国防功能。与此同时，我国北方沙漠面积达14万平方公里，约占国土面积的15％。由于沙漠地区地表水稀缺，植物很难存活，当地人们的日常生活也很受影响，同时制约了沙漠地区的经济发展。因此低成本解决沙漠和海岛淡水资源不足的问题显得尤为重要。对于海岛和沙漠等淡水资源缺乏的地区，现在虽然有一些淡水制取工艺进行了实际应用，但是都存在各种各样的弊端。经过调研，针对海岛地区，主要应用海水淡化技术来制备淡水，现在最主要的是以膜法和蒸馏法为主，同时反渗透法技术也逐步发展，截止2016年底，我国已建成海水淡化工程131个[2]，但主要问题在于膜法和蒸馏法两种技术的投资成本费用过高，只适用于大规模海水淡化工程且普遍需要大型电网的支持，反渗透法进行海水淡化有着成本较低应用范围广的优点，近年来发展较快，但是仍然存在设备检修运行方面较为复杂的缺陷，对于渔民、驻军、科考人员常驻的海岛而言，淡水制备依然是亟待解决的问题。对于沙漠地区而言，现在能大规模应用的技术主要以钻机深井取水为主，这种技术较为成熟，但施工难度大，投资成本高并且受到地下水资源的影响，同时近年来也逐渐出现一些冷凝方法取水的装置设计[3]，为沙漠地区制水提供了新的解决方案，但是由于沙漠空气湿度较低，蒸发量大，降温冷凝后产水难以快速收集等条件制约，仍未形成一个成熟的设计。其他方法诸如吸附式制水、膜蒸馏法等现处于理论研究阶段，需要进一步的发展[4]。对于沙漠地区小型聚居、农牧民、科考人员的来说，开发一种低成本、高效节能、便携的集水制水装置是必要的。参考文献：[1]陆琦.我国岛屿淡水匮乏情况及解决思路[EB/OL].http://huaxue.100xuexi.com/view/otdetail/20131109/ee8f238f-6eb3-4c74-bf35-70d887c28251.html,2013-11-09[2]张明宇.海水淡化成本与效益分析[J].净水技术,2019,38(3):113-118[3]张云凯.沙漠地区太阳能半导体制冷空气取水装置的实验性研究[D].上海:东华大学,2014:1-83[4]张欣茹.沙漠甲虫Stenocara与空气取水[J].科技导报,2006,24(2):18-21
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置。本技术通过利用热电制冷原理与超疏水表面技术相结合的方法收集空气中水分，可解决沙漠及海岛淡水资源短缺问题。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置，包括集水箱、储水箱和供能装置，所述集水箱内设置有制冷片、储能装置和导冷块，所述集水箱的下部设置有漏斗状的集水装置，所述储能装置设置于所述集水装置和集水箱之间形成的空间内，所述集水装置的上方从下到上依次设置有所述导冷块和制冷片，所述导冷块通过疏水化处理并与制冷片的冷端连接，制冷片的热端设置有散热器，制冷片通过电气接线与储能装置连接，所述供能装置设置于集水箱外部并通过电气接线可拆卸的与储能装置连接；所述储水箱放置于集水箱的底部，所述集水装置的底部设置有连接凹孔，储水箱的顶部设有与所述连接凹孔相配合的连接凸孔。进一步的，所述导冷块侧面的集水箱侧壁上安装有用于增强对流的离子风装置。进一步的，所述供能装置至少由太阳能板和风能收集装置组成。进一步的，所述储水箱的两侧设有连接口用于拼接其他空气取水装置，实现模块化扩展。所述储水箱的下端设有出水阀，用于将储存的水导出。进一步的，所述储能装置由蓄电池和变压器组成，且储能装置的侧面设置有220V交流电和USB移动电源充电的连接口。进一步的，所述导冷块上设有用于增大产水面积的肋片。进一步的，所述制冷片的热端设有用于加速散热的肋片。进一步的，所述制冷片设置有至少2个。与现有技术相比，本技术的技术方案所带来的有益效果是：1.本技术空气取水装置通过太阳能板、风能收集装置、USB接口及220V交流电接口实现多方式供能，使得本技术可适用于电力资源不充足地区。2.本技术空气取水装置基于热电制冷原理，充分利用海岛、沙漠地区丰富的太阳能及风能两种可再生能源供能，依靠热电制冷片将空气中的水分冷却至露点形成液滴，冷凝表面经超疏水处理实现液滴的快速排出与收集，以达到为缺乏淡水资源的海岛和沙漠等地区提供水源的目的。3.本技术空气取水装置所需能量及水源可均不需人为供给，全部取自当地环境，实现了真正意义上的节能。4.本技术空气取水装置实现了可再生能源和超疏水材料的有效结合利用。同时，在沙漠和海岛，受地理环境影响，可能存在运输手段不完备，需要人力携带淡水供应装置，本技术通过紧凑的设计方案减小了装置的体积且将装置设计为部分可拆装形式，并可同时采用3D打印技术制作以减轻装置重量。5.本技术空气取水装置为模块化可扩展，既实现了便携的目标又达到了可满足多人使用与适应当地实际情况的可扩展性的目的。附图说明图1是本技术的正视结构示意图。图2是本技术侧视结构示意图。图3是风能收集装置的结构示意图。图4是太阳能板的结构示意图。附图标记：1-集水箱，2-制冷片，3-导冷块，4-集水装置，5-储能装置，6-连接凹孔，7-连接凸孔，8-散热风扇，9-储水箱，10-连接口，11-离子风装置，12-风能收集装置，13-太阳能板，14-散热器具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1至图4所示，本技术保护一种基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置，包括四个制冷片2、四个经过疏水化处理的导冷块3、风能收集装置12、太阳能板13、集水箱1及储水箱9。制冷片2将冷端均匀贴附在经过疏水化处理的导冷块3上，本实施例中导冷块3的疏水化处理是通过沉积法在导冷块3表面生成氧化膜，制冷片2的热端为六铜管高强散热器14，连通电源后，制冷片由于热电制冷原理，冷端温度降至露点，使导冷块3上的超疏水金属表面空气中水蒸气凝结为液滴，并从其上滑落，当风力不足时，可安装离子风装置11进行强制对流，热端产生的热量，由散热肋片强化对流换热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置，其特征在于，包括集水箱、储水箱和供能装置，所述集水箱内设置有制冷片、储能装置和导冷块，所述集水箱的下部设置有漏斗状的集水装置，所述储能装置设置于所述集水装置和集水箱之间形成的空间内，所述集水装置的上方从下到上依次设置有所述导冷块和制冷片，所述导冷块通过疏水化处理并与制冷片的冷端连接，制冷片的热端设置有散热器，制冷片通过电气接线与储能装置连接，所述供能装置设置于集水箱外部并通过电气接线可拆卸的与储能装置连接；/n所述储水箱放置于集水箱的底部，所述集水装置的底部设置有连接凹孔，储水箱的顶部设有与所述连接凹孔相配合的连接凸孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置，其特征在于，包括集水箱、储水箱和供能装置，所述集水箱内设置有制冷片、储能装置和导冷块，所述集水箱的下部设置有漏斗状的集水装置，所述储能装置设置于所述集水装置和集水箱之间形成的空间内，所述集水装置的上方从下到上依次设置有所述导冷块和制冷片，所述导冷块通过疏水化处理并与制冷片的冷端连接，制冷片的热端设置有散热器，制冷片通过电气接线与储能装置连接，所述供能装置设置于集水箱外部并通过电气接线可拆卸的与储能装置连接；
所述储水箱放置于集水箱的底部，所述集水装置的底部设置有连接凹孔，储水箱的顶部设有与所述连接凹孔相配合的连接凸孔。


2.根据权利要求1所述基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置，其特征在于，所述导冷块侧面的集水箱侧壁上安装有用于增强对流的离子风装置。


3.根据权利要求1所述基于热电制冷及强化换热表面的模块化空气取水装置，其特征在于，所述供能装置至少由太阳能板和风能收集装置组成。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡然，赵晨啸，李文青，蒋怡，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43