CN105536281B - 用于淡水收集设备上的空气凝水装置 - Google Patents

Abstract

用于淡水收集设备上的空气凝水装置，其整体呈上小下大的锥形体结构，其上、下端分别设有排气口和进气口；空气凝水装置包括外壁套、内壁套、螺旋形导流板，三者均呈锥形，内壁套置于外壁套的内腔中，内壁套的上端部与外壁套的上端部密封连接，内壁套的下端部与外壁套的下端部密封连接，使内壁套与外壁套之间形成环形腔，螺旋形导流板设置在环形腔内，使环形腔内形成螺旋形冷却水通道，在外壁套上靠近上下两端的位置分别设有一个与螺旋形冷却水通道形成连通的进出水口，两进出水口与外设的冷却水供水、回水装置连接，形成水循环冷却系统；在内壁套的内表面上均匀分布有多组凝水凸起结构。本空气凝水装置达到了较好的凝水效果。

Description

用于淡水收集设备上的空气凝水装置

技术领域

本发明涉及淡水收集技术领域，特别涉及一种用于淡水收集设备上的空气凝水装置。

背景技术

随着社会的发展，地球上的淡水资源正变得越来越稀缺。海水淡化是解决水资源短缺的主要措施，但传统的海水淡化设备复杂、能耗及成本高，推广使用有一定的局限性。而海岛及沿海地区气候湿热，大气中富含水蒸气，当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时，会有极细的小水滴出现，产生浓雾，这些雾状水是一种隐性的水资源，而且非常丰富，同时这些地区拥有相对较大的降水量，自然降水也是一种淡水资源。将这些地区空气中的水蒸气、雾状水以及自然降水收集起来，是解决当地水资源短缺的一种出路。近年来，人们收集淡水资源的方式主要分为收集空气中水雾和收集雨水两类。针对这两种淡水收集方式，众多企业和研究机构进行了大量的研究工作，并进行了多项专利申请，通过分析该方面的专利可知，收集空气中水雾的集水装置的主要技术方案是利用自然温差变化，将空气中的水雾转化为液态水,这种集水装置收集效率非常低，不能够收集足够的水量；收集雨水的集水器的主要技术方案是直接在降雨过程中收集雨水，目前这种集水装置占地面积大，功能单一，只能收集雨水，受当地降雨量的影响比较大。

针对上述淡水收集的现状，需要设计开发一种同时可实现收集空气中的水蒸汽、雾状水以及自然降水的高效淡水收集设备。该淡水收集设备初步构想由上下依次连接的雨水收集盘、空气凝水装置、进风结构和储水装置构成，其中雨水收集盘直接收集降水，并通过空气凝水装置和进风结构向下流入到储水装置内，而含有水分的空气需要从进风结构进入，然后在上升过程中，在空气凝水装置中使空气中的水蒸汽或雾状水形成凝结，然后向下流动，经进风结构流入到储水装置内。上述淡水收集设备中起凝水功能的空气凝水装置的凝水性能的高低，对整个淡水收集设备的集水效率起到关键的影响作用。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种具有较好凝水效果的用于淡水收集设备上的空气凝水装置。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

用于淡水收集设备上的空气凝水装置，其特征在于：空气凝水装置为上小下大的锥形体结构，其下端设有进气口，其上端设有排气口；空气凝水装置包括外壁套、内壁套、螺旋形导流板，外壁套、内壁套及螺旋形导流板均呈锥形，所述内壁套置于外壁套的内腔中，内壁套的上端部与外壁套的上端部密封连接，内壁套的下端部与外壁套的下端部密封连接，使内壁套与外壁套之间形成环形腔，所述螺旋形导流板设置在所述环形腔内，使环形腔内形成螺旋形冷却水通道，在外壁套上靠近上下两端的位置分别设有一个与螺旋形冷却水通道形成连通的进出水口，两进出水口与外设的冷却水供水、回水装置连接，形成水循环冷却系统；在内壁套的内表面上均匀分布有多组凝水凸起结构。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述凝水凸起结构为凝水针簇，每组凝水针簇由一根主刺和布置在主刺上的多根小刺构成，凝水针簇为中空结构，凝水针簇内的空腔与螺旋形冷却水通道相连通，

每组凝水针簇上的主刺与锥形体结构的轴线呈40°～70°夹角，每组凝水针簇上的小刺与对应主刺呈20°～40°夹角。

在凝水针簇的表面及内壁套的内表面上涂覆有纳米疏水基亲水材料层。

在外壁套的内表面上靠近上端部的位置设有凸缘部，在凸缘部上设有环形上插槽，内壁套的上端部插入到环形上插槽内、并在配合部位设置有环形密封圈，使内壁套的上端部和外壁套的上端部形成密封连接。

在内壁套和外壁套的下端设有端盖，在端盖上设有环形下插槽A和环形下插槽B，内壁套的下端部和外壁套的下端部分别插入到环形下插槽A内和环形下插槽B内、并在各自的配合部位设置有环形密封圈，使内壁套的下端部和外壁套的下端部形成密封连接；端盖与外壁套通过螺栓可拆卸式连接。

本发明具有的优点和积极效果是：

在淡水收集设备上采用本空气凝水装置，经进风结构进入的含水空气，从空气凝水装置下端的进气口进入，空气在上升的过程中，与内壁套的内表面及凝水凸起结构的表面接触，由于螺旋形冷却水通道中通有循环的冷却水，冷却水使内壁套的内表面及凝水凸起的表面冷却至有利于空气中水分冷凝的温度，这样，空气中的水分在内壁套的内表面和凝水凸起的表面液化并凝结成水珠，实现了快速有效凝水。空气凝水装置整体采用上小下大的锥形体结构，其内腔直径由下到上逐渐缩小，这样可增加上部空气流速而形成负压，从而增加了对空气的抽吸力，防止空气倒流，另外，还具有重心低、支撑面积大和稳定性好的优点。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1的半剖视图；

图3是图2中凝水针簇的放大示意图。

图中：1、外壁套；1-1、进出水口；1-2、凸缘部；1-2-1、环形上插槽；2、内壁套；3、螺旋形导流板；4、环形腔；5、凝水针簇；5-1、主刺；5-2、小刺；6、端盖；6-1、环形下插槽A；6-2、环形下插槽B。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1-3，一种用于淡水收集设备上的空气凝水装置，空气凝水装置为上小下大的锥形体结构，其下端设有进气口，其上端设有排气口。空气凝水装置包括外壁套1、内壁套2、螺旋形导流板3，外壁套、内壁套及螺旋形导流板均呈锥形。所述内壁套置于外壁套的内腔中，内壁套的上端部与外壁套的上端部密封连接，内壁套的下端部与外壁套的下端部密封连接，使内壁套与外壁套之间形成环形腔4。所述螺旋形导流板设置在所述环形腔内，使环形腔内形成螺旋形冷却水通道，在外壁套上靠近上下两端的位置分别设有一个与螺旋形冷却水通道形成连通的进出水口1-1，两进出水口与外设的冷却水供水、回水装置连接，形成水循环冷却系统，冷却水供水、回水装置在附图中未示出。具体的，当上端的进出水口作为进水口使用时，下端的进出水口作为回水口使用，反之，当上端的进出水口作为回水口使用时，下端的进出水口作为进水口使用。为使冷却水始终充满整个螺旋形冷却水道，以对内壁套进行充分冷却，在实际使用中，优选位于下端的进出水口作为进水口使用，而位于上端的进出水口作为回水口使用。在内壁套的内表面上均匀分布有多组凝水凸起结构，设置凝水凸起结构，增加了内壁套内表面与空气的接触面积，有利于提高空气凝水装置的凝水性能。上述冷却水供水、回水装置可由半导体制冷器、水箱、潜水泵连接构成，所述潜水泵置于水箱中，潜水泵的出水口与半导体制冷器的进水口通过中间管路连接，半导体制冷器的出水口与空气凝水装置外壁套上的其中一进出水口通过进水管路连接，空气凝水装置外壁套上的另一进出水口与水箱的进水口通过回水管路连接。

上述结构中，所述凝水凸起结构优选为凝水针簇5，每组凝水针簇由一根主刺5-1和布置在主刺上的多根小刺5-2构成，凝水针簇为中空结构，凝水针簇内的空腔与螺旋形冷却水通道相连通，即在内壁套上对应于每组凝水针簇的位置均设有连通对应凝水针簇内腔与螺旋形冷却水通道的通道孔，这样，冷却水通过内壁套上的通道孔进入到凝水针簇的内腔中，对凝水针簇的主刺和小刺进行冷却降温。本凝水针簇有利于空气中的水蒸气和雾状水在针簇的外表面液化和聚积形成水珠，形成的水珠在自身重量的作用下，沿凝水针簇的主刺向下流动，与在内壁套内表面上液化形成的水珠相汇合，流入到下部的储水装置内。

上述结构中，每组凝水针簇上的主刺与锥形体结构的轴线进一步优选呈40°～70°夹角，每组凝水针簇上的小刺与对应主刺进一步优选呈20°～40°夹角。这种针簇的排布方式更有利于将收集的水珠快速引导至内壁套的内表面，同时缩短了淡水收集设备的集水周期。

上述结构中，在凝水针簇的表面及内壁套的内表面上进一步优选涂覆有纳米疏水基亲水材料层。具体的，纳米疏水基亲水材料是由碳纳米管破碎形成粉末后与疏水基材料混合制成的涂层溶液。在凝水针簇的表面及内壁套的内表面涂覆该溶液，一方面提高了亲水性，便于水蒸气或雾状水快速凝结，另一方面提高了疏水性，便于凝结成的水珠快速向下流动，实现快速有效集水。

上述结构中，内壁套的上端部与外壁套的上端部密封连接优选采用如下结构来实现：在外壁套的内表面上靠近上端部的位置设有凸缘部1-2，在凸缘部上设有环形上插槽1-2-1，内壁套的上端部插入到环形上插槽内、并在配合部位设置有环形密封圈，使内壁套的上端部和外壁套的上端部形成密封连接。

上述结构中，内壁套的下端部与外壁套的下端部密封连接优选采用如下结构来实现：在内壁套和外壁套的下端设有端盖6，在端盖上设有环形下插槽A6-1和环形下插槽B6-2，内壁套的下端部和外壁套的下端部分别插入到环形下插槽A内和环形下插槽B内、并在各自的配合部位设置有环形密封圈，使内壁套的下端部和外壁套的下端部形成密封连接。端盖与外壁套通过螺栓可拆卸式连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰，比如，凝水凸起采用其他结构；每组凝水针簇采用多根主刺及在多根主刺上布置多根小刺的结构；外壁套的上端部与内壁套的上端部也采用端盖进行密封等，均落入本发明的技术范围。

Claims (5)

1.用于淡水收集设备上的空气凝水装置，其特征在于：空气凝水装置为上小下大的锥形体结构，其下端设有进气口，其上端设有排气口；空气凝水装置包括外壁套、内壁套、螺旋形导流板，外壁套、内壁套及螺旋形导流板均呈锥形，所述内壁套置于外壁套的内腔中，内壁套的上端部与外壁套的上端部密封连接，内壁套的下端部与外壁套的下端部密封连接，使内壁套与外壁套之间形成环形腔，所述螺旋形导流板设置在所述环形腔内，使环形腔内形成螺旋形冷却水通道，在外壁套上靠近上下两端的位置分别设有一个与螺旋形冷却水通道形成连通的进出水口，两进出水口与外设的冷却水供水、回水装置连接，形成水循环冷却系统；在内壁套的内表面上均匀分布有多组凝水凸起结构；所述凝水凸起结构为凝水针簇，每组凝水针簇由一根主刺和布置在主刺上的多根小刺构成，凝水针簇为中空结构，凝水针簇内的空腔与螺旋形冷却水通道相连通。

2.根据权利要求1所述的用于淡水收集设备上的空气凝水装置，其特征在于：每组凝水针簇上的主刺与锥形体结构的轴线呈40°～70°夹角，每组凝水针簇上的小刺与对应主刺呈20°～40°夹角。

3.根据权利要求1所述的用于淡水收集设备上的空气凝水装置，其特征在于：在凝水针簇的表面及内壁套的内表面上涂覆有纳米疏水基亲水材料层，其中，纳米疏水基亲水材料是由碳纳米管破碎形成粉末后与疏水基材料混合制成的涂层溶液。

4.根据权利要求1所述的用于淡水收集设备上的空气凝水装置，其特征在于：在外壁套的内表面上靠近上端部的位置设有凸缘部，在凸缘部上设有环形上插槽，内壁套的上端部插入到环形上插槽内、并在配合部位设置有环形密封圈，使内壁套的上端部和外壁套的上端部形成密封连接。

5.根据权利要求1所述的用于淡水收集设备上的空气凝水装置，其特征在于：在内壁套和外壁套的下端设有端盖，在端盖上设有环形下插槽A和环形下插槽B，内壁套的下端部和外壁套的下端部分别插入到环形下插槽A内和环形下插槽B内、并在各自的配合部位设置有环形密封圈，使内壁套的下端部和外壁套的下端部形成密封连接；端盖与外壁套通过螺栓可拆卸式连接。