CN106013330A - 空气取水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气取水系统，实现从空气中获取淡水的功能，该系统主要由吸附床、盖板、壳体、冷凝器、风机、加热器等组成，盖板的作用主要是控制新风进出，系统最上端由不锈钢制成的所述壳体连接冷凝器，冷凝器下面分别连接集水器，冷凝器的侧边接风管，风管转角处连接一个离心式风机，继而与加热器连接，加热器的另一侧连接吸附床侧面最底端的进口，吸附床内填入发明人研制的新型氯化锂－活性碳纤维毡固化吸附剂，以波浪状和平板状吸附剂交替填充方式进行填充，吸附床的上出口与顶端的壳体相连，吸附床的底端具有与液解启闭阀相连的一出口。

Description

空气取水系统

技术领域

本发明涉及空气取水领域，特别涉及一种空气取水系统。

背景技术

水是生命的源泉，是人类不可替代的宝贵自然资源。自人类文明发展以来，工业化和都市化不断加剧着对水体的污染。愈来愈严重的供水不足，已成为世界性难题。联合国不止一次发出警告：除非各国采取有力措施，否则到2025年世界将有约1/3人口得不到安全的饮用水供应。

虽然我国的淡水资源总量并不贫乏，但由于人口众多，人均淡水量只有世界平均值的1/3。由于我国地质、气候条件复杂，淡水分布极不平衡，南部和东部地区较丰富，而西北地区则较为匮乏。因此，我国淡水资源总体表现非常紧张，甚至在有些地区已达到了滴水贵如油的情况。但是人类生存和社会发展需要充足的淡水资源，目前通过传统方式，如开采地下水、抽取河流水、海水淡化等存在破坏生态环境并且泵的使用要消耗大量能源的缺陷，已难以满足人类的淡水需求。

为解决淡水匮乏这一世纪性、全球性的挑战，除了要注意在平时生产和生活中节约用水外，还应采用先进、巧妙、灵活的技术，开辟更多、更新、更广的途径以保证人类的淡水供给。所以人们想到可以用空气取水作为新型取水方式来缓解水资源紧缺的现状。但是，传统的空气取水法中制冷结露需要日夜温差大，并且吸附使用的化学溶液对人体有危害；而目前吸附法中前人研究过的系统也有吸附平衡时间长和结构复杂、操作不便等问题，所以需要重新研制改进吸附式的空气取水系统。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种空气取水系统，该空气取水系统具备的特点是：安全，保证取水量，操作简单方便，吸附解析平衡时间短，不依靠电能。

本发明通过以下技术方案实现：

一种空气取水系统，具有解吸工况和吸附工况，主要包括吸附床、壳体、盖板、冷凝器、风机、加热器，其中，所述壳体设置在所述吸附床和所述冷凝器之间并将两者进行连通；所述盖板连接在所述壳体上，所述盖板开启时，所述空气取水系统为与外界连通的开放系统，所述盖板闭合时，所述空气取水系统为不与外界连通的封闭系统；其中，

所述吸附床包括底部入口和出口，所述吸附床的底部入口通过管路与所述所述加热器连接，所述吸附床的出口通过所述壳体与所述冷凝器连接；并且，所述吸附床以多层的结构叠置而成，各层之间以法兰相互连接，方便拆卸置换吸附剂；每层均填充有固化吸附剂，所述固化吸附剂的填充方式为波浪状的片状固化吸附剂和平板式的片状固化吸附剂交替排列，用以构成均匀的传热传质通道；本发明的所述吸附床紧凑高效；

所述冷凝器的另一端连接所述风机，所述冷凝器在解吸工况下工作，在吸附工况下不工作；

所述风机的另一端通过管路连接所述加热器的入口，所述风机作为空气流动的动力源；

所述加热器通过管路分别连接所述风机的出口和所述吸附床的底部入口，所述加热器在解吸工况开启，在吸附工况下不开启。

本发明通过盖板的开闭，使得吸附和解吸工况共用一个风机，具有结构精简，操作简单的优点，从而达到从空气中取水的目的。所述风机可以为离心式风机。

本发明中，所述壳体采用导热材料如不锈钢制成。

优选地，本发明的空气取水系统中，所述吸附床中的固化吸附剂为氯化锂－活性碳纤维毡固化吸附剂，所述氯化锂－活性碳纤维毡固化吸附剂包括活性碳纤维毡以及吸附在所述活性碳纤维毡内的氯化锂，所述活性碳纤维毡内的各个纤维表面上覆盖有硅溶胶，各个纤维间隙中填充有硅溶胶。这种固化吸附剂的特点是硅溶胶填充在各个纤维表面及纤维之间，支撑整个吸附剂，使其吸水以后也不形变，使固化吸附剂吸水后也不会堵塞空气通道。

优选地，本发明的空气取水系统还包括液解启闭阀，所述液解启闭阀设置在所述吸附床的底端。因为吸附床的固化吸附剂的浸渍盐量大，底层的空气湿度较大，难免产生液解现象。为避免液解的盐溶液析出基质，造成吸附床的吸附功能衰退，本发明设置了液解启闭阀，在空气取水几个循环过后开启液解启闭阀阀门，人工或自动收集液解的盐溶液，并人工或自动倒回上层固化吸附剂中，使得液解液体循环利用。

本发明的空气取水系统还包括集水器，所述集水器设置在所述冷凝器的下端，用于收集冷凝器冷凝后的水。

本发明的空气取水系统工作方式为：在吸附工况下，所述盖板开启，新风在风机作用下，通过盖板进入冷凝器，再进入吸附床，被吸附后，相对干燥的气体携带吸附热由盖板排出系统；本发明的空气取水系统在解吸工况下，所述盖板关闭，空气在风机作用下，在系统内循环流动。

附图说明

图1所示的是本发明一实施例的空气取水系统的结构设置示意图；

图2所示的是本发明一实施例的空气取水系统的吸附工况运行示意图；

图3所示的是本发明一实施例的空气取水系统的解吸工况运行示意图。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种空气取水系统，具有解吸工况和吸附工况，该空气取水系统包括：吸附床，壳体，盖板，冷凝器，集水器，风机，加热器以及液解启闭阀。

其中，所述吸附床具有上端气体出口和底部气体侧面入口，并且所述吸附床的底端设有所述液解启闭阀。所述吸附床的上端连接于所述壳体，所述壳体的另一端连接于所述冷凝器入口，使所述吸附床的上端气体出口通过所述壳体与所述冷凝器的入口相连通；并且，所述盖板连接在所述壳体上，具体地，所述壳体可具有一开口，所述盖板设置在所述壳体的该开口位置并连接于所述壳体，从而所述盖板可实现整个空气取水系统与外界空气环境的连通或不连通。具体地，所述盖板开启时，所述空气取水系统为与外界连通的开放系统，所述盖板闭合时，所述空气取水系统为不与外界连通的封闭系统。

所述冷凝器的气体出口通过管路连接于所述风机的进风口，所述冷凝器底端还具有液体水出口，所述集水器与所述液体水出口连接，所述冷凝器在解吸工况下工作，在吸附工况下不工作。所述风机的出风口通过管路与所述加热器的气体入口连通，所述风机作为空气流动的动力源。所述加热器的气体出口通过管路与所述吸附床的底部气体侧面入口连通，所述加热器在解吸工况开启，在吸附工况下不开启。

通过上述的气路设置，本实施例的空气取水系统形成了一个连通的气体流通系统。

在本实施例中，所述吸附床以多层的结构叠置而成，具体在本实施例中为3层，各层之间以法兰相互连接，方便拆卸置换吸附剂；每层均填充有固化吸附剂，所述固化吸附剂的填充方式为波浪状的片状固化吸附剂和平板式的片状固化吸附剂交替排列，用以构成均匀的传热传质通道；本发明的所述吸附床紧凑高效；优选地在本实施例中，所述吸附床中的固化吸附剂为氯化锂－活性碳纤维毡固化吸附剂，所述氯化锂－活性碳纤维毡固化吸附剂包括活性碳纤维毡以及吸附在所述活性碳纤维毡内的氯化锂，所述活性碳纤维毡内的各个纤维表面上覆盖有硅溶胶，各个纤维间隙中填充有硅溶胶。这种固化吸附剂的特点是硅溶胶填充在各个纤维表面及纤维之间，支撑整个吸附剂，使其吸水以后也不形变，使固化吸附剂吸水后也不会堵塞空气通道。

本实施例的空气取水系统的工作原理如下：

(1)请参见图2所示的吸附工况过程。在该吸附工况过程中，所述盖板打开进气，打开风机，低温高湿的空气从盖板进入空气取水系统，途经不工作的冷凝器和加热器，从吸附床的底部进入，空气中的水分被吸附床吸附，并释放出吸附热，经过三层吸附剂充分吸附后，变成高温低湿的气体，经由盖板排入大气中。

(2)请参见图3所示的解吸工况过程，在该解吸工况过程中，所述盖板关闭，本实施例的空气取水系统变成闭式系统，打开风机和加热器，空气在加热器中被逐步加热，变成高温低湿的气体，并从吸附床的底部进入，将吸附剂进行解吸变成中温高湿的气体，在壳体内初步降温后进入冷凝器冷凝，继而在冷凝器中达到露点并析出水，水经过滤后被冷凝器底端的集水器如集水桶收集，从而变成低温饱和空气，并再次进入加热器进行上述循环。

在本实施例中，集水器也可以被水输送管路来替代。

本发明通过盖板的开闭，使得吸附和解吸工况共用一个风机，具有结构精简，操作简单的优点，从而达到从空气中取水的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种空气取水系统，具有解吸工况和吸附工况，其特征在于，所述空气取水系统主要包括吸附床、壳体、盖板、冷凝器、风机、加热器，其中，所述壳体设置在所述吸附床和所述冷凝器之间并将两者进行连通；所述盖板连接在所述壳体上，所述盖板开启时，所述空气取水系统为与外界连通的开放系统，所述盖板闭合时，所述空气取水系统为不与外界连通的封闭系统；其中，

所述吸附床包括底部入口和出口，所述吸附床的底部入口通过管路与所述所述加热器连接，所述吸附床的出口通过所述壳体与所述冷凝器连接；并且，所述吸附床以多层的结构叠置而成，各层之间以法兰相互连接；每层均填充有固化吸附剂，所述固化吸附剂的填充方式为波浪状的片状固化吸附剂和平板式的片状固化吸附剂交替排列；

所述冷凝器的另一端连接所述风机，所述冷凝器在解吸工况下工作，在吸附工况下不工作；

所述风机的另一端通过管路连接所述加热器的入口；

所述加热器通过管路分别连接所述风机的出口和所述吸附床的底部入口，所述加热器在解吸工况开启，在吸附工况下不开启。

2.如权利要求1所述的空气取水系统，其特征在于，所述吸附床中的固化吸附剂为氯化锂－活性碳纤维毡固化吸附剂，所述氯化锂－活性碳纤维毡固化吸附剂包括活性碳纤维毡以及吸附在所述活性碳纤维毡内的氯化锂，所述活性碳纤维毡内的各个纤维表面上覆盖有硅溶胶，各个纤维间隙中填充有硅溶胶。

3.如权利要求1所述的空气取水系统，其特征在于，所述空气取水系统还包括液解启闭阀，所述液解启闭阀设置在所述吸附床的底端。

4.如权利要求1所述的空气取水系统，其特征在于，所述空气取水系统还包括集水器，所述集水器设置在所述冷凝器的下端。

5.一种权利要求1-4中任一所述的空气取水系统的工作方式，其特征在于，在吸附工况下，所述盖板开启，新风在风机作用下，通过盖板进入冷凝器，再进入吸附床，气体中的水分被吸附后，相对干燥的气体携带吸附热由盖板排出装置；在解吸工况下，所述盖板关闭，空气在风机作用下，在装置内循环流动。