CN102031803A - 一种利用溶液收集大气中水分的装置 - Google Patents

Abstract

利用溶液收集大气中水分的装置是为缺少淡水的地区开辟一种新的水源而设计，该装置包括空气回路、溶液循环回路与水管路；空气回路由顺序环形链接的空气-空气热交换器(1)、风机(2)、太阳能集热器(4)、太阳能集热/发生器(8)及它们之间的风管组成；溶液循环回路由顺序环形链接的溶液桶(5)、溶液泵(6)、阀门(7)、太阳能集热/发生器(8)以及它们之间的溶液管路组成；水管路由水桶(3)以及水桶(3)与空气-空气热交换器(1)之间、水桶(3)与太阳能集热/发生器(8)之间的水管组成。

Description

一种利用溶液收集大气中水分的装置

技术领域

本发明涉及一种集水装置，尤其是一种利用溶液以及太阳能从空气中收集水分的装置。

背景技术

西北，华北的干旱地区，缺乏淡水资源，当地居民日常生活饱受缺水之苦。采用水窖收集的天然降水，水量、水质通常难以保证。长距离输送淡水或者海水然后淡化成本很高，有时甚至根本无法实现。无处不在的空气是取之不竭并且是免费的水库，将这部分水分就地收集起来用于改善饮用、卫生、灌溉条件，提高生活品质，对于当地人民无疑是福音。

一种利用溶液收集大气中水分的装置，基于浓溶液所具有的吸收水分的能力且稀溶液经过加热可以释放出水分的特性而设计。夜间，浓溶液吸收大气中的水分；白天借助太阳能将夜间吸收水分后的溶液加热，溶液中水分蒸发，将水蒸气凝结之后的形成液态水收集至水桶，即可获得大量淡水。

发明内容

技术问题： 本发明是利用溶液收集大气中水分的装置，是针对缺水地区设计的一种获取淡水的装置，利用溶液从大气中收集水分。

技术方案：本发明的利用溶液收集大气中水分的装置，其特征在于该装置包括空气回路、溶液循环回路与水管路；空气回路由顺序环形链接的空气-空气热交换器、风机、太阳能集热器、太阳能集热/发生器及它们之间的风管组成；溶液循环回路由顺序环形链接的溶液桶、溶液泵、阀门、太阳能集热/发生器以及它们之间的溶液管路组成；水管路由水桶以及水桶与空气-空气热交换器之间、水桶与太阳能集热/发生器之间的水管组成。

空气-空气热交换器是管壳式热交换器、板式热交换器、板翅式热交换器、翅片管热交换器或套管式热交换器中的一种。

空气回路上的风机为离心风机、轴流风机中的一种。

太阳能集热器是平板集热器或波纹板集热器。

太阳能集热/发生器的集热板为平板或波纹板。

太阳能集热/发生器的透明玻璃盖板下端有一个收集凝结水的水槽，并留有排水口可与排水管道相连。

所用溶液是LiBr、LiCl、CaCl₂、MgCl₂、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙二醇、丙二醇、双丙甘醇的溶液或者由其中几种的混合之后而得混合溶液。

空气在进入太阳能集热/发生器之前，首先经过空气-空气热交换器和太阳能集热器的预热。

从太阳能集热/发生器中流出的空气是在经过空气-空气热交换器之后排入大气。

晚上，风机不启动，移开太阳能集热/发生器的透明玻璃盖板，启动溶液泵，使高浓度的溶液在溶液回路中循环，并且在流经太阳能集热/发生器时与空气直接

接触吸收空气中的水分。溶液吸收水分后浓度降低，直至溶液浓度降低至失去吸收水分的能力的时候，将泵停止。收集水分的工作完成后，稀溶液后可以保存在溶液桶中。夜间因为没有日光照射，集热/发生器只是起一个热质交换床的作用。

白天，将透明玻璃盖板盖上，使溶液泵也处于开启状态。稀溶液在溶液管路中循环，经过太阳能集热/发生器时被加热，其中的水分蒸发。蒸发出来的水分，一部分直接在玻璃盖板的下表面上凝结，自流至盖板下部的水槽后经排水口流入水桶；另一部分被空气带走后在空气-空气热交换器中冷凝，随后由空气-空气热交换器排水口流入水桶——水分的收集就此完成。空气回路中的风机也处于开启状态，室外空气依次经过空气-空气热交换器、太阳能集热器后进入太阳能集热/发生器，带走一部分蒸发出来的水分达到接近饱和的状态后进入空气-空气热交换器和即将进入太阳能集热器的室外空气换热时析出水分，完成空气回路。待溶液浓度恢复到吸收水分前的浓度时，停泵，停风机。脱除水分后的溶液浓度升高，保存在溶液桶中，晚间可以再次使用。

有益效果：本发明的有益效果是：

1、空气-空气热交换器一方面预热了室外空气，一方面将从太阳能集热/发生器回流的接近饱和的空气降温，冷凝其中的水分并进行收集，获得了更多的水分。

避免了将从太阳能集热/发生器流出的空气直接排入大气而造成的水分收集不彻底。

2、在空气回路中采用了风机。空气在太阳能集热/发生器中发生强迫对流，空气和溶液之间获得比自然对流更大的传质系数，使溶液中更多的水分蒸发出来，最终获得更多的淡水；同时，也使得发生后的溶液浓度更高，在下一次收集大气中的水分时能力更强。

3、空气在进入太阳能集热/发生器之前，经过空气-空气热交换器和太阳能集热器两级预热，温度升高，获得比室外空气更大的水分容纳能力，从溶液中获取的水分比直接将室外空气送入太阳能集热/发生器更多。

4、太阳能集热/发生器夜间充当溶液吸收大气中水分的场所，白天具有集热、发生两种功能，一个部件多种用途。

5、采用溶液而不是固体材料来收集水分，则水蒸气发生所需温度降低，利用低品位的太阳能即可满足要求。

附图说明

图1 是本发明装置的结构示意图。

图2 是透明玻璃盖板的结构示意图。

其中有：空气-空气热交换器1，风机2，水桶3，太阳能集热器4，溶液桶5，溶液泵6，阀门7，太阳能集热/发生器8、 透明玻璃盖板9，

空气-空气热交换器的排水口a，透明玻璃盖板水槽排水口b

 具体实施方式

结合附图1，2对本发明的技术方案作进一步的描述。

该装置包括空气回路、溶液循环回路与水管路；空气回路由顺序环形链接的空气-空气热交换器1、风机2、太阳能集热器4、太阳能集热/发生器8及它们之间的风管组成；溶液循环回路由顺序环形链接的溶液桶5、溶液泵6、阀门7、太阳能集热/发生器8以及它们之间的溶液管路组成；水管路由水桶3以及水桶3与空气-空气热交换器1之间、水桶3与太阳能集热/发生器8之间的水管组成。

晚上，移开太阳能集热/发生器8的透明玻璃盖板9，启动溶液泵6，使高浓度的溶液在溶液回路中循环，并且在流经太阳能集热/发生器8时与空气直接接触吸收空气中的水分。溶液将一直循环，直到浓度降低至失去吸收水分的能力为止。溶液泵6停止后，稀溶液将保存在溶液桶5中。

白天，将透明玻璃盖板9盖上，启动溶液泵6，稀溶液在经过太阳能集热/发生器8时被加热。开启风机2，室外空气在经过空气-空气热交换器1、太阳能集热器4后，进入太阳能集热/发生器8。

在太阳能集热/发生器8内，溶液中的水分蒸发。生成的水蒸气，一部分直接在透明玻璃盖板9的下表面凝结，流至透明玻璃盖板下部的水槽后经排水口b收集至水桶3。另一部分被空气携带走后进入空气-空气热交换器1冷凝，并通过空气-空气热交换器1的排水口a流至水桶3。溶液在太阳能集热/发生器8内脱除水分后的浓度升高，待浓度恢复到吸收水分前的浓度时，停溶液泵6，停风机2，所得浓溶液将保存在溶液桶5中。

Claims (7)

1.一种利用溶液收集大气中水分的装置，其特征在于该装置包括空气回路、溶液循环回路与水管路；空气回路由顺序环形链接的空气-空气热交换器（1）、风机（2）、太阳能集热器（4）、太阳能集热/发生器（8）及它们之间的风管组成；溶液循环回路由顺序环形链接的溶液桶（5）、溶液泵（6）、阀门（7）、太阳能集热/发生器（8）以及它们之间的溶液管路组成；水管路由水桶（3）以及水桶（3）与空气-空气热交换器（1）之间、水桶（3）与太阳能集热/发生器（8）之间的水管组成。

2. 根据权利要求1所述的利用溶液收集大气中水分的装置，其特征是空气-空气热交换器（1）可以是管壳式热交换器、板式热交换器、板翅式热交换器、翅片管热交换器或套管式热交换器中的一种。

3.根据权利要求1所述的利用溶液收集大气中水分的装置，其特征是空气回路上的风机为离心风机、轴流风机中的一种。

4. 根据权利要求1所述的利用溶液收集大气中水分的装置，其特征是太阳能集热器（4）是平板集热器或波纹板集热器。

5. 根据权利要求1所述的利用溶液收集大气中水分的装置，其特征是太阳能集热/发生器（8）的透明玻璃盖板下端有一个收集凝结水的水槽，并留有排水出口可与排水管道相连。

6. 根据权利要求1所述的利用溶液收集大气中水分的装置，其特征是太阳能集热/发生器（8）的集热板为平板或波纹板。

7. 根据权利要求1所述的利用溶液收集大气中水分的装置，其特征是所用溶液是LiBr、LiCl、CaCl₂、MgCl₂、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、双丙甘醇、二丙二醇的溶液或者由其中几种的混合溶液。

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