CN108870798B - 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置 - Google Patents

辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108870798B
CN108870798B CN201710332793.0A CN201710332793A CN108870798B CN 108870798 B CN108870798 B CN 108870798B CN 201710332793 A CN201710332793 A CN 201710332793A CN 108870798 B CN108870798 B CN 108870798B
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiation
liquid
medium
condensed liquid
vapor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710332793.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108870798A (zh
Inventor
肖刚
刘焕磊
倪明江
骆仲泱
高翔
程乐鸣
岑可法
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201710332793.0A priority Critical patent/CN108870798B/zh
Publication of CN108870798A publication Critical patent/CN108870798A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108870798B publication Critical patent/CN108870798B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B23/00—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
    • F25B23/003—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect using selective radiation effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices
    • F28B9/08—Auxiliary systems, arrangements, or devices for collecting and removing condensate

Abstract

本发明涉及蒸气回收领域，公开了一种辐射制冷颗粒和一种蒸气凝结回收装置。蒸气凝结回收装置包括蒸气凝结腔和辐射制冷颗粒，其中，辐射制冷颗粒包括：凝液体，由辐射制冷材料制成；疏液体，与凝液体相连接，由疏液材料制成；使用时，辐射制冷颗粒在介质的吹动下悬浮在介质中，用于凝结介质中的蒸气。本发明能在无额外能量输入，也无需吸附剂的情况下，利用辐射换热，迅速将凝结潜热释放到外界环境中，高效率地凝结蒸气。

Description

辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置
技术领域
本发明涉及蒸气回收领域，特别涉及一种辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置。
背景技术
我国新增燃煤机组大部分建设在西部产煤区，这些地区均为缺水地区，如何在缺水地区进行大规模煤电基地建设，是摆在能源工作者面前的棘手问题。我国缺水地区燃煤电厂新建机组积极加装空冷凝汽器后，大幅降低了电厂水耗。然而，1台600MW机组通过烟囱排放的蒸气约300t/h，年排水约150万t，耗水量依然十分惊人。如果能将烟囱中的水分回收并进行资源化利用，将有力支撑我国煤电基地建设，对我国建设环境友好型、资源节约型社会意义重大。
而在我国东部沿海地区，海水资源丰富，海水淡化被认为是解决淡水资源短缺问题的重要途径之一。在常见的海水淡化技术中，蒸气的凝结回收率是影响产水率的重要因素之一。如果能将海水蒸发后的蒸气进行高效率的凝结回收，也可以大幅度地促进海水淡化技术的发展，对解决淡水资源问题具有重要意义。
目前烟气或水蒸气中的水分凝结方法主要有电制冷结露法和吸附剂吸附法。其中，电制冷凝露法为依靠温差电现象为基础的制冷方法，其通过将两种不同的导电材料相互连接在一起，形成闭合电路之后，通入直流电，来产生两个不同温度的连接点。其中，导电材料的冷端生产即可用于水蒸气的凝结。而吸附剂吸附法则通过使用指定的吸附剂来吸附水蒸气，逐渐增大液滴，促使蒸气凝结。
电制冷凝露法需要消耗大量的电能来带走蒸气的热量，而吸附剂吸附法对吸附剂的效率要求高，吸附剂对人体和环境有害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置，本发明能在无额外能量输入，也无需吸附剂的情况下，利用辐射换热，迅速将凝结潜热释放到外界环境中，高效率地凝结蒸气。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种辐射制冷颗粒，包括：
凝液体，由辐射制冷材料制成；
疏液体，与凝液体相连接，由疏液材料制成；
使用时，辐射制冷颗粒在介质的吹动下悬浮在介质中，用于凝结介质中的蒸气。
本发明还提供了一种蒸气凝结回收装置，包括蒸气凝结腔和上述的辐射制冷颗粒；
蒸气凝结腔内充满介质，辐射制冷颗粒悬浮于介质中，用于凝结介质中的蒸气。
在本发明中，借助辐射制冷颗粒可以实现在无需电能能耗和无需吸附剂吸附的前提下的蒸气冷凝，因此相对于现有技术而言，克服了电制冷凝露法和吸附剂吸附法所带来的能耗大和不环保的缺点。
在传统的对流传热中，热量经过凝结水膜及蒸气中可能存在的空气膜时，存在较大的热阻。本发明所提供的辐射制冷颗粒通过利用辐射制冷原理，提供了蒸气凝结所需温差，使得凝结释放的热量可以直接与外界迅速换热，促进蒸气凝结，因此具有更加良好的换热性能。显然，在本发明中，利用了大量悬浮颗粒，因此比表面积大，凝结面积大。其传质性能和凝结效率都更好。
在本发明中，可以方便地通过调整辐射制冷颗粒的体积重量比和介质吹动的速度，使得辐射制冷颗粒得以悬浮在介质中。此外，当辐射制冷颗粒悬浮在介质中时，可以避免辐射制冷材料和蒸气凝结腔的底部接触，减小辐射制冷材料的磨损。
作为优选，凝液体为薄膜状、薄壳状或平板状。相较于实心的凝液体而言，在相同的重量要求下，本发明的凝液体能够获得较大的可用表面积，提高了蒸气的冷凝效果。另外，平板状、薄壳状或薄膜状的凝液体受力面积较大，在相同的吹动力下能够获得较大的升力，使得辐射制冷颗粒的升力与重力达到平衡，能够稳定地悬浮在介质中。
进一步地，作为优选，疏液体通过丝线与凝液体相连接。
凝液体和疏液体通过丝线连接，相比于二者直接连接而言，能够使得凝液体和疏液体所暴露出的表面积更大。而凝液体上形成的液滴得以顺着丝线流到疏液体，更有利于凝结液体的收集。
更进一步地，作为优选，凝液体为薄膜状，疏液体通过丝线与凝液体的边缘相连接，使凝液体的中部在介质自下而上的吹动下向上鼓起。
薄膜状的凝液体的中部能够在介质吹动的作用下向上鼓起，由于高度差的存在，因此凝液体上形成的液滴能够顺畅地滑落。
更进一步地，作为优选，凝液体的边缘还设置有若干个侧翼，这些侧翼以凝液体的中轴线为对称轴线中心对称布置；
侧翼用于在介质的自下而上的吹动下使辐射制冷颗粒以对称轴为旋转轴线自转。
侧翼在介质的吹动下，由于受到升力的作用，能够使辐射制冷颗粒以对称轴为旋转轴线自转，可以增强凝液体表面与介质之间的换热，提高了凝结效率。同时，凝液体上形成的液滴在旋转的表面上更易于向四周丝线扩散，提高了传质效率。
另外，作为优选，疏液体为球体或尖端朝下的锥体。
球体和椎体的形状易于加工制作。而且，以尖端朝下的锥形结构，能够进一步地减少液滴在疏液体表面的残留，使得液滴能够更加顺畅地滑落。
另外，作为优选，在蒸气凝结腔的底部设置有导流板，导流板向一侧倾斜形成高度差。因为高度差的存在，使得冷凝后滴落的液体向高度较低的一侧汇集，更有利于液体的回收。
另外，作为优选，蒸气凝结腔的顶部设置有盖板，盖板为透明盖板。借助对大气窗口波段具有良好透过性的透明盖板，可以将热量以“大气窗口”波段的红外辐射传递到宇宙外层的绝对零度区，从而降低蒸气凝结腔内的温度，达到更好的辐射制冷效果。
另外，作为优选，蒸气凝结回收装置还包括：鼓风机，鼓风机倾斜设置于蒸气凝结腔的侧壁，并临近蒸气凝结腔的底部；
鼓风机用于使介质自下而上运动。
辐射制冷颗粒能够借助鼓风机保持悬浮状态，通过调节鼓风机的风速大小能够调节辐射制冷颗粒的悬浮运动，降低了对蒸气入口流速的要求。同时，相较于高耗能的电制冷凝露法，鼓风机所需的能量较小，更环保。
附图说明
图1是本发明第一实施方式辐射制冷颗粒的示意图；
图2是本发明第一实施方式辐射制冷颗粒的示意图；
图3是本发明第二实施方式辐射制冷颗粒的示意图；
图3a是本发明第二实施方式疏液体和薄膜状凝液体的立体示意图；
图3b是本发明第二实施方式疏液体和薄壳状凝液体的立体示意图；
图3c是本发明第二实施方式疏液体和平板状凝液体的立体示意图；
图4是本发明第三实施方式辐射制冷颗粒的示意图；
图5是本发明第四实施方式辐射制冷颗粒的示意图；
图6是本发明第四实施方式辐射制冷颗粒的示意图；
图7是本发明第五实施方式辐射制冷颗粒的示意图；
图8是本发明第六实施方式蒸气凝结回收装置的示意图；
图9是本发明第七实施方式蒸气凝结回收装置的示意图；
图10是本发明第八实施方式蒸气凝结回收装置的示意图；
图11是本发明第九实施方式蒸气凝结回收装置的示意图。
附图标记说明：
1-辐射制冷颗粒；11-凝液体；12-疏液体；13-丝线；14-侧翼；15-连接杆；2-蒸气凝结腔；21-蒸气入口；22-蒸气出口；23-盖板；24-导流板；25-凝结液出口；3-鼓风机。
具体实施方式
实施方式一
本发明的第一实施方式提供了一种辐射制冷颗粒1，参见图1所示，包括：凝液体11，由辐射制冷材料制成；
疏液体12，与凝液体11相连接，由疏液材料制成；
使用时，辐射制冷颗粒1在介质的吹动下悬浮在介质中，用于凝结介质中的蒸气。
其中，辐射制冷材料是一种能够利用红外辐射将热源热量透过红外辐射的大气窗口向外太空冷源传递的材料。其制冷原理类似于地球的自然制冷原理。
本领域普通技术人员知道，地球每天从太阳吸收的200petawatts的能量最终都是以辐射方式向接近绝对零度的太空输送，以使得自身的温度在一定范围内保持平衡。
而辐射制冷材料可以以红外电磁波的形式向外辐射能量从而达到相似的制冷效果。具体说来，辐射制冷材料可以以红外电磁波的形式向外辐射能量从而达到制冷的效果。而且这种材料的发射频道是8-14微米波长段，在这个波长段的红外发射率高达0.93，接近理想黑体。由于这个波长段是红外辐射的大气窗口，对这个波长段的能量，地球的大气层几乎没有任何阻力。也就是说，这些被发射的热量几乎不被大气层通过反射、吸收和散射等方式“转换消化”掉，而是直接穿过大气层，进入外太空。形象地说，这种材料是人类所居住的室温环境和外太空极冷环境的能量输送通道。如果在材料的背面再镀一层200nm厚的铝膜，可以提供高达96％的太阳能反射率，进一步提高制冷效果。理论上辐射制冷材料和环境之间的温差可以达到60℃，基于现有的研究和实验显示，这种材料在中午阳光直射下具有最高可达93W/平米的辐射制冷功率，在夜间可以产生与环境约15℃～20℃的温差，在白天可以产生约5℃的温差，可让与它接触的物体迅速降温，为蒸气的凝结提供足够的温差条件。
从化学构成上来说，辐射制冷材料可以是SiO2、HfO2或是TiO2等等，特别可以是以聚甲基戊烯(TPX)为基底、在基底中随机布置微米尺寸的SiO2球体的结构。
从微观结构上来说，可以在辐射制冷颗粒1的表面的微米或纳米级别的尺度上呈现出层状或球状的分布，为了增强其传热传质性能，辐射制冷颗粒1的表面还可以进行粗糙化处理。
而从宏观结构上来说，辐射制冷颗粒1可以由各种形状的凝液体11和疏液体12连接而成，凝液体11的形状并无特别的限定，参见图2所示，可以是柱形、球形、锥形等等，其中，以能够呈现出最大表面积的球形为优选；而疏液体12的形状也可以是比较易于加工制作的球形。
疏液体12根据介质的种类，其材料可以有多种选择。例如，在介质为水蒸气时，疏液体12可以由类似于聚四氟乙烯这样的不含亲水基团的化合物制成，从而具有疏水性，便于凝结水的流动和滴落。
在本发明中，借助辐射制冷颗粒1可以实现在无需电能能耗和无需吸附剂吸附的前提下的蒸气冷凝，因此相对于现有技术而言，克服了电制冷凝露法和吸附剂吸附法所带来的能耗大和不环保的缺点。
在传统的对流传热中，热量经过凝结水膜及蒸气中可能存在的空气膜时，存在较大的热阻。本发明所提供的辐射制冷颗粒1通过利用辐射制冷原理，提供了蒸气凝结所需温差，使得凝结释放的热量可以直接与外界迅速换热，促进蒸气凝结，因此具有更加良好的换热性能。显然，在本发明中，利用了大量悬浮颗粒，因此比表面积大，凝结面积大。其传质性能和凝结效率都更好。
在本发明中，可以方便地通过调整辐射制冷颗粒1的体积重量比和介质吹动的速度，使得辐射制冷颗粒1得以悬浮在介质中。此外，当辐射制冷颗粒1悬浮在介质中时，可以避免辐射制冷材料和蒸气凝结腔2的底部的接触，减小辐射制冷材料的磨损。优选地，疏液体的平均密度可以大于凝液体的平均密度，使得凝液体的位置始终朝上，进而避免辐射制冷材料和蒸气凝结腔的底部的接触，减小辐射制冷材料的磨损。同时，由于疏液体始终位于凝液体的下方，从而易于使冷凝后的蒸气通过疏液体滴落。
实施方式二
本发明的第二实施方式提供了一种辐射制冷颗粒1。第二实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中，参见图3所示，凝液体11为薄膜状、薄壳状或平板状。
其中，参见图3a所示，薄膜状则指的是形成有曲面的柔性薄膜的形状，其厚度较薄，而长度和宽度则相对于厚度较大，可能因受力发生形变。
参见图3b所示，薄壳状指的是形成有曲面的刚性壳体的形状，可以类比为类似于鸡蛋壳的一部分的形状。
参见图3c所示，平板状指的是两面形成为平面，厚度小于长度和宽度的形状，且材料上具有刚性。
本领域普通技术人可以理解，仅通过现有的词汇可能无法穷尽对凝液体11的形状描述。但应当认为，接近于上述三种形状的凝液体11都应当属于与本实施方式等同或者类似的技术方案。
薄壳状和平板状凝液体为较坚硬的刚体，而薄膜状凝液体较柔软可以产生弹性变形。相较于实心的凝液体而言，在相同的重量要求下，本发明的凝液体11能够获得较大的可用表面积，提高了蒸气的冷凝效果。另外，平板状、薄壳状或薄膜状的凝液体11受力面积较大，在相同的吹动力下能够获得较大的升力，使得辐射制冷颗粒1的升力与重力达到平衡，能够稳定地悬浮在介质中。
在本实施方式中，参见图3所示，疏液体12通过连接杆15与凝液体11相连接。凝液体11和疏液体12通过连接杆15连接，相比于二者直接连接而言，能够使得凝液体11和疏液体12所暴露出的表面积更大。而凝液体11上形成的液滴得以顺着连接杆15流到疏液体12，更有利于凝结液体的收集。
实施方式三
本发明的第三实施方式提供了一种辐射制冷颗粒1。第三实施方式是第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第三实施方式中，参见图4所示，疏液体12通过丝线13与凝液体11相连接。
凝液体11和疏液体12通过丝线13连接，相比于二者通过连接杆15连接而言，丝线13较轻，对辐射制冷颗粒1整体的浮力几乎没有影响。进一步来说，当凝结的液体在重力的作用下，可能携带辐射制冷颗粒1下落至蒸气凝结腔2的底部，液体从辐射制冷颗粒1的表面在冲击下脱离的同时，丝线13较难受到冲击而脱离辐射制冷颗粒1，从而提高了辐射制冷颗粒1的结构稳定性。
当然，通过丝线13的柔性连接可以更好地确保疏液体12的相对位置始终位于凝液体11的下方，使得辐射制冷颗粒1的稳定性上升。另外，由于丝线13可能发生打结，因此丝线13连接凝液体11和疏液体12的方式除了粘结，也可以编织成网状悬挂疏液体12。
在本实施方式中，参见图4所示，凝液体11为薄膜状。薄膜状的凝液体11较柔软，弹性形变能力较好，因此当凝液体11受到介质吹动力时，能够通过弹性变形获得较大的受力面积，使得辐射制冷颗粒1可以保持悬浮态。疏液体12通过丝线13与凝液体11的边缘相连接，使凝液体11的中部在介质自下而上的吹动下向上鼓起。
薄膜状的凝液体11的中部能够在介质吹动的作用下向上鼓起，由于高度差的存在，因此凝液体11上形成的液滴能够顺畅地滑落，更有利于凝结液体的收集。
实施方式四
本发明的第四实施方式提供了一种辐射制冷颗粒1。第四实施方式是第三实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第四实施方式中，结合图5、图6所示，凝液体11的边缘还设置有若干个侧翼14，这些侧翼14以凝液体11的中轴线为对称轴线中心对称布置；
侧翼14用于在介质的自下而上的吹动下使辐射制冷颗粒1以对称轴为旋转轴线自转。
侧翼14在介质的吹动下，由于受到升力的作用，能够使辐射制冷颗粒1以对称轴为旋转轴线自转，参见图6所示，可以增强凝液体11表面与介质之间的换热，提高了凝结效率。同时，凝液体11上形成的液滴在旋转的表面上更易于向四周丝线13扩散，提高了传质效率。
在本实施方式中，参见图6所示，侧翼14可以是沿凝液体11周向均匀布置的具有双向曲度的桨叶。在实际使用时，侧翼14在介质的吹动力下受到向上的升力而悬浮于介质中，由于侧翼14均匀布置且具有曲度，因此侧翼14能够带动辐射制冷颗粒1自转；又由于侧翼14具有双向曲度，使得侧翼14在旋转的同时还能够在介质的辅助下提供向上的推力，进一步加强辐射制冷颗粒1悬浮的状态。另外，辐射制冷颗粒1在自转的同时，也极有可能将凝液体11上形成的液滴甩落，从而提高收集凝结液体的效率。当然，本领域的普通技术人员清楚，普通的平直叶也依然可以基本实现本发明的目的。
实施方式五
本发明的第五实施方式提供了一种辐射制冷颗粒1。第五实施方式是上述实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第四实施方式中，参见图7所示，疏液体12为尖端朝下的锥体。
在本发明的第一至第四实施方式中，疏液体12的形状并没有作出限定，可以是球形也可以是柱形；而在本实施方式中对疏液体12的形状作出了限定。具体来说，以尖端朝下的锥形结构，能够进一步地减少液滴在疏液体12表面的残留，使得液滴能够更加顺畅地滑落。
实施方式六
本发明的第六实施方式提供了一种蒸气凝结回收装置，包括蒸气凝结腔2和第一至第六实施方式所述的的辐射制冷颗粒1；
蒸气凝结腔2内充满介质，辐射制冷颗粒1悬浮于介质中，用于凝结介质中的蒸气。
具体来说，参见图8所示，蒸气凝结腔2的下部可以设置有蒸气入口21和凝结液出口25，上部设置蒸气出口22。在蒸气凝结腔2中，蒸气自下而上的运动可以使得辐射制冷颗粒1更好地悬浮于在空间内。
参见图8所示，本实施方式的运行原理如下：
蒸气由蒸气凝结腔2下部的蒸气入口21进入，使得蒸气凝结腔2内充满介质。辐射制冷颗粒1利用浮力悬浮于蒸气凝结腔2内，其辐射制冷材料向外辐射能量，使得辐射制冷颗粒1的表面温度降低。
当辐射制冷颗粒1的表面温度降低时，蒸气将会在辐射制冷颗粒1的表面凝结，形成液滴。
此时，液滴可以有两种可能的步骤，其中一种为液滴在重力作用下，从辐射制冷颗粒1的表面直接脱落，并滴落在蒸气凝结腔2的底部；
另一种可能的情况为，凝结的液体在重力的作用下，携带辐射制冷颗粒1下落至蒸气凝结腔2的底部，使得液体从辐射制冷颗粒1的表面在冲击下脱离。
无论哪种情况，都可以使辐射制冷颗粒1重新悬浮在蒸气凝结腔2内，循环地进行蒸气的凝结和吸收。
之后，在蒸气凝结腔2的底部汇聚的液体将从凝结液出口25排出蒸气凝结腔2，从而实现液体收集的目的。多余的气体则从蒸气出口22排出蒸气凝结腔2。
在本实施方式中，通过在蒸气凝结回收装置中设置大量的辐射制冷颗粒1，可以增大总的用于吸收凝结蒸气的可用表面积。
举例来说，假设蒸气凝结腔2为边长为1m的正方体，辐射制冷颗粒1的可用表面积为15mm2，在蒸气凝结腔2中填充20万个辐射制冷颗粒1，约占整个蒸气凝结腔2空间的五分之一，则辐射制冷薄膜总面积可达约30m2，即在1m3的正方体空间内，采用该装置，在蒸气凝结腔2内布置五分之一的颗粒，其蒸气凝结面积可达30m2。
实验测得辐射制冷颗粒1一天内的平均辐射制冷功率为110W/m2，假设蒸气凝结腔2内的20万个辐射制冷颗粒1中，悬浮在蒸气凝结腔2的最顶层的辐射制冷颗粒1有1万个，这1万个辐射制冷颗粒1可以直接与天空进行辐射换热，其辐射制冷薄膜总面积可达1.5m2，则在没有任何额外能量输入的情况下，本发明所提供的蒸气凝结回收装置可以产生165W的制冷功率，则一天可以辐射约1.5×104kJ的能量。
本领域普通技术人员知道，水在一个大气压(0.1MPa)100℃时的气化潜热为2257.2kJ/kg，则该装置在一天内可以将约6kg水凝结所释放的潜热通过辐射与外界迅速换热，且不需要额外的能量输入。
综上所述，在本发明中，借助辐射制冷颗粒1可以实现在无需电能能耗和无需吸附剂吸附的前提下的蒸气冷凝，因此相对于现有技术而言，克服了电制冷凝露法和吸附剂吸附法所带来的能耗大和不环保的缺点。
在传统的对流传热中，热量经过凝结水膜及蒸气中可能存在的空气膜时，存在较大的热阻。本发明所提供的辐射制冷颗粒1通过利用辐射制冷原理，提供了蒸气凝结所需温差，使得凝结释放的热量可以直接与外界迅速换热，促进蒸气凝结，因此具有更加良好的换热性能。显然，在本发明中，利用了大量悬浮颗粒，因此比表面积大，凝结面积大。其传质性能和凝结效率都更好。
实施方式七
本发明的第七实施方式提供了一种蒸气凝结回收装置。第七实施方式是第六实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第七实施方式中，参见图9所示，在蒸气凝结腔2的底部设置有导流板24，导流板24向一侧倾斜形成高度差。因为高度差的存在，使得冷凝后滴落的液体向高度较低的一侧汇集，更有利于液体的回收。
此外，在本实施方式中，导流板24上可以设置吸液层。吸液材料可以是毛毡或是富纤维无纺纸。当凝结的液体在重力的作用下，携带辐射制冷颗粒1下落至蒸气凝结腔2的底部时。吸液层使得导流板24可以迅速吸收携带有辐射制冷颗粒1下落至蒸气凝结腔2的底部的液滴，并进而使得辐射制冷颗粒1得以更好地回复悬浮状态。
当然，导流板24上也可以设置疏液层，当液滴在重力作用下，从辐射制冷颗粒1的表面直接脱落，并滴落在蒸气凝结腔2的底部时，所设置的疏液层可以使得液体的回收更加方便。
实施方式八
本发明的第八实施方式提供了一种蒸气凝结回收装置。第八实施方式是第六、第七实施方式中任意一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第八实施方式中，参见图10所示，蒸气凝结腔2的顶部设置有盖板23，盖板23为透明盖板。借助对大气窗口波段具有良好透过性的透明盖板，可以将热量以“大气窗口”波段的红外辐射传递到宇宙外层的绝对零度区，从而降低蒸气凝结腔2内的温度，达到更好的辐射制冷效果。
在本实施方式中，蒸气凝结腔2顶部的盖板23可以采用对于8-14μm波段的辐射具有良好透过性的材料，例如可以是聚乙烯薄膜、聚甲基戊烯薄膜、CdS薄膜或是ZnSe薄膜等等。
借助对大气窗口波段具有良好透过性的透明盖板，可以将热量以“大气窗口”波段的红外辐射传递到宇宙外层的绝对零度区，从而降低蒸气凝结腔2内的温度，达到更好的辐射制冷效果。
实施方式九
本发明的第九实施方式提供了一种蒸气凝结回收装置。第九实施方式是第六至第八实施方式中任意一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第九实施方式中，参见图11所示，蒸气凝结回收装置还包括鼓风机3，鼓风机3倾斜设置于蒸气凝结腔2的侧壁，并临近蒸气凝结腔2的底部；
鼓风机3用于使介质自下而上运动。
辐射制冷颗粒1能够借助鼓风机3保持悬浮状态，通过调节鼓风机3的风速大小能够调节辐射制冷颗粒1的悬浮运动，降低了对蒸气入口21流速的要求。同时，相较于高耗能的电制冷凝露法，鼓风机3所需的能量较小，更环保。在本实施方式中，鼓风机3可以设置有多个，且沿蒸气凝结腔2的各个方向均匀布置，使得辐射制冷颗粒1受到的各径向力能够相对均衡。另外，在本实施方式中，鼓风机3的出气口与地平线的夹角可以随高度的增大而逐渐减小，使得低处的辐射制冷颗粒1能够上浮而高处的辐射制冷颗粒1能够保持悬浮状态，并使得辐射制冷颗粒1在高处平面的分布更加均匀。
最后值得一提的是，本发明所揭示的辐射制冷颗粒1，显然并不仅限于在燃煤发电和海水淡化这两个技术领域的应用，甚至并不仅限于在水蒸气冷凝的技术领域的应用。在需要通过蒸气冷凝各种液体时，都可以应用本专利的技术方案。
本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种辐射制冷颗粒(1)，其特征在于，包括：
凝液体(11)，由辐射制冷材料制成，所述辐射制冷材料为SiO2、HfO2、TiO2或者以聚甲基戊烯为基底、在基底中随机布置微米尺寸的SiO2球体的结构中的一种；
疏液体(12)，与所述凝液体(11)相连接，由疏液材料制成；
使用时，所述辐射制冷颗粒(1)在介质的吹动下悬浮在介质中，用于凝结所述介质中的蒸气。
2.根据权利要求1所述的辐射制冷颗粒(1)，其特征在于：所述凝液体(11)为薄膜状、薄壳状或平板状。
3.根据权利要求2所述的辐射制冷颗粒(1)，其特征在于：所述疏液体(12)通过丝线(13)与所述凝液体(11)相连接。
4.根据权利要求3所述的辐射制冷颗粒(1)，其特征在于：所述凝液体(11)为薄膜状，所述疏液体(12)通过丝线(13)与所述凝液体(11)的边缘相连接，使所述凝液体(11)的中部在所述介质自下而上的吹动下向上鼓起。
5.根据权利要求4所述的辐射制冷颗粒(1)，其特征在于：所述凝液体(11)的边缘还设置有若干个侧翼(14)，这些侧翼(14)以所述凝液体(11)的中轴线为对称轴线中心对称布置；
所述侧翼(14)用于在所述介质的自下而上的吹动下使所述辐射制冷颗粒(1)以所述对称轴为旋转轴线自转。
6.根据权利要求3所述的辐射制冷颗粒(1)，其特征在于：所述疏液体(12)为球体或尖端朝下的锥体。
7.一种蒸气凝结回收装置，其特征在于，包括：
蒸气凝结腔(2)和多个权利要求1至6中任意一项所述的辐射制冷颗粒(1)；
所述蒸气凝结腔(2)内充满介质，所述辐射制冷颗粒(1)悬浮于所述介质中，用于凝结所述介质中的蒸气。
8.根据权利要求7所述的蒸气凝结回收装置，其特征在于：在所述蒸气凝结腔(2)的底部设置有导流板(24)，所述导流板(24)向一侧倾斜形成高度差。
9.根据权利要求7所述的蒸气凝结回收装置，其特征在于：蒸气凝结腔(2)的顶部设置有盖板(23)，所述盖板(23)为透明盖板。
10.根据权利要求7所述的蒸气凝结回收装置，其特征在于：所述蒸气凝结回收装置还包括：鼓风机(3)，所述鼓风机(3)倾斜设置于所述蒸气凝结腔(2)的侧壁，并临近所述蒸气凝结腔(2)的底部；
所述鼓风机(3)用于使所述介质自下而上运动。
CN201710332793.0A 2017-05-12 2017-05-12 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置 Active CN108870798B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710332793.0A CN108870798B (zh) 2017-05-12 2017-05-12 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710332793.0A CN108870798B (zh) 2017-05-12 2017-05-12 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108870798A CN108870798A (zh) 2018-11-23
CN108870798B true CN108870798B (zh) 2020-07-14

Family

ID=64319740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710332793.0A Active CN108870798B (zh) 2017-05-12 2017-05-12 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108870798B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113136724B (zh) * 2020-01-20 2023-06-09 墨光新能科技(苏州)有限公司 一种辐射制冷织物
CN112523303B (zh) * 2020-12-01 2021-12-17 南京大学 一种新型的空气取水装置及其应用

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3440562A1 (de) * 1984-11-07 1985-05-02 Heribert 8609 Bischberg Sykora Abgasentgifter fuer feuerungsanlagen und verbrennungsmotoren
GB9821254D0 (en) * 1998-10-01 1998-11-25 Henderson Alexander C Improvements in furnaces,especially in boilers employing a furnace
JP2000254485A (ja) * 1999-03-05 2000-09-19 Sharp Corp 被覆微粒子の製造方法及び製造装置
EP1418397A2 (en) * 2002-11-08 2004-05-12 Ship & Ocean Foundation Heat exchanger applicable to fuel-reforming system and turbo-generator system
CN101050878A (zh) * 2006-04-06 2007-10-10 青木住宅机材贩卖株式会社 顶棚辐射系统
CN101450852A (zh) * 2008-11-27 2009-06-10 长沙星纳气凝胶有限公司 一种纳米孔SiO2气凝胶绝热复合材料及其制备方法
DE102009056839A1 (de) * 2009-12-03 2011-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine, Dampfturbine und Zerstäuber
JP5008121B2 (ja) * 2006-09-28 2012-08-22 株式会社テクノ菱和 イオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー
CN203132218U (zh) * 2013-03-12 2013-08-14 毕节金河化工有限公司 一种蒸发式冷凝器
CN104528853A (zh) * 2014-12-05 2015-04-22 河海大学常州校区 一种内嵌双烟囱型太阳能海水淡化系统及其淡化方法
CN104828890A (zh) * 2015-04-24 2015-08-12 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法
CN105862978A (zh) * 2016-05-14 2016-08-17 张萍 一种制水效率高的空气制水机
CN206755649U (zh) * 2017-05-12 2017-12-15 浙江大学 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3440562A1 (de) * 1984-11-07 1985-05-02 Heribert 8609 Bischberg Sykora Abgasentgifter fuer feuerungsanlagen und verbrennungsmotoren
GB9821254D0 (en) * 1998-10-01 1998-11-25 Henderson Alexander C Improvements in furnaces,especially in boilers employing a furnace
JP2000254485A (ja) * 1999-03-05 2000-09-19 Sharp Corp 被覆微粒子の製造方法及び製造装置
EP1418397A2 (en) * 2002-11-08 2004-05-12 Ship & Ocean Foundation Heat exchanger applicable to fuel-reforming system and turbo-generator system
CN101050878A (zh) * 2006-04-06 2007-10-10 青木住宅机材贩卖株式会社 顶棚辐射系统
JP5008121B2 (ja) * 2006-09-28 2012-08-22 株式会社テクノ菱和 イオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー
CN101450852A (zh) * 2008-11-27 2009-06-10 长沙星纳气凝胶有限公司 一种纳米孔SiO2气凝胶绝热复合材料及其制备方法
DE102009056839A1 (de) * 2009-12-03 2011-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine, Dampfturbine und Zerstäuber
CN203132218U (zh) * 2013-03-12 2013-08-14 毕节金河化工有限公司 一种蒸发式冷凝器
CN104528853A (zh) * 2014-12-05 2015-04-22 河海大学常州校区 一种内嵌双烟囱型太阳能海水淡化系统及其淡化方法
CN104828890A (zh) * 2015-04-24 2015-08-12 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法
CN105862978A (zh) * 2016-05-14 2016-08-17 张萍 一种制水效率高的空气制水机
CN206755649U (zh) * 2017-05-12 2017-12-15 浙江大学 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108870798A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Raveesh et al. Advances in atmospheric water generation technologies
Wang et al. Recent advances in atmosphere water harvesting: Design principle, materials, devices, and applications
Tu et al. Progress and expectation of atmospheric water harvesting
Dao et al. Recent advances and challenges for water evaporation-induced electricity toward applications
Huang et al. Review of interface solar-driven steam generation systems: High-efficiency strategies, applications and challenges
Xu et al. Recent advances in solar-driven evaporation systems
Liu et al. Water harvesting from air: Current passive approaches and outlook
CN110240211B (zh) 太阳能光热转化净水装置以及净水方法
CN108870798B (zh) 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置
Wang et al. Solar-driven interfacial evaporation: design and application progress of structural evaporators and functional distillers
AU2016422298A1 (en) Method of generating power, cold, and distilled water using atmospheric evaporation driven systems
CN106800320B (zh) 一种蓄热式加湿除湿太阳能海水淡化系统及工艺方法
US20100319308A1 (en) Ecologically clean method and apparatus for water harvesting from air
CN101432230A (zh) 用于纯化水的设备
US8268030B2 (en) Wind energy use
US20110094196A1 (en) Ecologically clean method and apparatus for water harvesting from air
CN206755649U (zh) 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置
Shan et al. Improving solar water harvesting via airflow restructuring using 3D vapor generator
Sun et al. Optimal design for floating solar still by structural modification: A review
CN102320627A (zh) 利用太阳能风能晒盐和发电的方法
Xu et al. Space-occupied 3D structure improves distilled water collection at the solar interface distillation
Yu et al. Radiative-coupled evaporative cooling: Fundamentals, development, and applications
CN108870799B (zh) 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置
CN102464343A (zh) 利用自然能源雾化海水制盐和收集蒸馏水的装置
CN102464344B (zh) 利用太阳能风能晒盐和发电的装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant