CN110067286A - 一种吸附式低湿空气取水装置 - Google Patents

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胡晟
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Abstract

本发明公开了一种吸附式低湿空气取水装置，换热机构内设有加热腔和冷凝腔，所述冷凝腔底部设有冷凝水出口，除湿吸附转轮包括吸附区和再生区，进气机构与所述加热腔的第一进气口连通，加热腔的第一出气口与再生区的第三进气口连通，再生区的第三出气口与冷凝腔的第二进气口连通，冷凝腔的第二出气口与吸附区的第四进气口连通。通过所述优化设计的吸附式低湿空气取水装置，在空气进入再生区之前进行加热，加热后空气通过再生区将吸附材料中的水分带至换热机构的冷凝腔进行冷凝，冷凝后的空气再进入吸附区使得剩余的水蒸气进行吸附，有效降低水分的散失，从而使得空气中的水分得到充分利用，减少能源浪费。

Description

一种吸附式低湿空气取水装置
技术领域
本发明涉及能源工程技术领域，尤其涉及一种吸附式低湿空气取水装置。
背景技术
全球范围内，45％的陆地面积的是干旱、半干旱地区，由于环境恶劣，水资源短缺，人口稀少，且集中于其中较为湿润的区域。然而，沙漠拥有丰富的矿产和能源资源，同时具有较高的考古和科研价值，吸引不少开发者和研究团队的目光，但获取足量的水资源仍然是沙漠探险中最大的障碍。空气取水技术由于可以不受时空限制地将空气中的水蒸气转化为液态水，受到了最为广泛的关注。
不足的是，在干旱、半干旱地区，空气含水量低，多数传统空气取水装置所使用的的制冷结露取水方式在这样的环境下冷凝不完全，导致水分流失，空气中水利用率低。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种吸附式低湿空气取水装置。
本发明提出的一种吸附式低湿空气取水装置，包括：进气机构、换热机构、除湿吸附转轮；
换热机构内设有加热腔和冷凝腔，所述加热腔侧壁设有第一进气口和第一出气口，所述冷凝腔侧壁设有第二进气口和第二出气口且底部设有冷凝水出口；
除湿吸附转轮上设有吸附区和再生区，所述再生区设有第三进气口和第三出气口，所述吸附区设有第四进气口和尾气出口；
进气机构与所述第一进气口连通用于向所述第一进气口进气；
所述第一出气口通过管路与所述第三进气口连通，所述第三出气口通过管路与所述第二进气口连通，所述第二出气口通过管路与所述第四进气口连通。
优选地，换热机构内设有换热空间，所述换热空间中部设有半导体制冷片，半导体制冷片将所述换热空间分隔为位于冷端的冷凝腔和位于热端的加热腔。
优选地，半导体制冷片热端设有散热翅片。
优选地，所述冷凝腔具有沿半导体制冷片延伸的S型结构。
优选地，所述再生区内设有加热器。
优选地，进气机构内部设有进气空间，进气空间侧壁设有空气进口和空气出口，所述空气进口处设有引风机，所述空气出口通过管路与所述第一进气口连通。
优选地，所述进气空间内部设有太阳能板，所述进气空间侧壁设有与太阳能板对应设置的透光窗口。
优选地，还包括蓄电池，蓄电池与太阳能板连接，且蓄电池与引风机连接用于为引风机供电。
优选地，所述透光窗口上设有短波通滤光片。
本发明中，所提出的吸附式低湿空气取水装置，换热机构内设有加热腔和冷凝腔，所述冷凝腔底部设有冷凝水出口，除湿吸附转轮包括吸附区和再生区，进气机构与所述加热腔的第一进气口连通，加热腔的第一出气口与再生区的第三进气口连通，再生区的第三出气口与冷凝腔的第二进气口连通，冷凝腔的第二出气口与吸附区的第四进气口连通。通过所述优化设计的吸附式低湿空气取水装置，在空气进入再生区之前进行加热，加热后空气通过再生区将吸附材料中的水分带至换热机构的冷凝腔进行冷凝，冷凝后的空气再进入吸附区使得剩余的水蒸气进行吸附，有效降低水分的散失，从而使得空气中的水分得到充分利用，减少能源浪费。
附图说明
图1为本发明提出的一种吸附式低湿空气取水装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种吸附式低湿空气取水装置的结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种吸附式低湿空气取水装置，包括：进气机构1、换热机构2、除湿吸附转轮3；
换热机构2内上设有加热腔21和冷凝腔22，所述加热腔21侧壁设有第一进气口和第一出气口，所述冷凝腔22侧壁设有第二进气口和第二出气口且底部设有冷凝水出口；
除湿吸附转轮3包括吸附区31和再生区32，所述再生区32设有第三进气口和第三出气口，所述吸附区31设有第四进气口和尾气出口；
进气机构1与所述第一进气口连通用于向所述第一进气口进气；
所述第一出气口通过管路与所述第三进气口连通，所述第三出气口通过管路与所述第二进气口连通，所述第二出气口通过管路与所述第四进气口连通。
本实施例的吸附式低湿空气取水装置的具体工作过程中，预先向除湿吸附转轮通入空气，使得除湿吸附转轮吸附空气中的水分，提高除湿吸附转轮中的含水量；此后空气首先经进气机构进入换热机构的加热腔内进行加热，加热后的空气进入除湿吸附转轮的再生区，将再生区内的水分蒸发出来，然后空气进入换热机构的冷凝腔，使得空气中的水蒸气冷凝，冷凝水从冷凝水出口排出并收集，冷凝降温后的空气再次进入除湿吸附转轮的吸附区，通过转动转轮蒸发出水分后的区域从再生区转至吸附区，从而对冷凝降温后的空气中的剩余水分进行吸附，经水分吸附后的空气从吸附区的尾气出口排出；在此过程中，热空气经过再生区可将吸附转轮所吸附的水分进行脱附，从而再生吸附能力；散热区使在再生区中受热的吸附转轮自然降温，提高后续吸附能力。
在本实施例中，所提出的吸附式低湿空气取水装置，换热机构内设有加热腔和冷凝腔，所述冷凝腔底部设有冷凝水出口，除湿吸附转轮包括吸附区和再生区，进气机构与所述加热腔的第一进气口连通，加热腔的第一出气口与再生区的第三进气口连通，再生区的第三出气口与冷凝腔的第二进气口连通，冷凝腔的第二出气口与吸附区的第四进气口连通。通过所述优化设计的吸附式低湿空气取水装置，在空气进入再生区之前进行加热，加热后空气通过再生区将吸附材料中的水分带至换热机构的冷凝腔进行冷凝，冷凝后的空气再进入吸附区使得剩余的水蒸气进行吸附，有效降低水分的散失，从而使得空气中的水分得到充分利用，减少能源浪费。
在换热机构的具体设计方式中，换热机构2内设有换热空间，所述换热空间中部设有半导体制冷片4，半导体制冷片4将所述换热空间分隔为位于冷端的冷凝腔22和位于热端的加热腔21；采用半导体制冷片对空气进行冷凝，在半导体制冷片的发热一侧形成加热腔，对空气进行加热，使得整个装置体积小巧，提高热交换效率。
在进一步具体设计方式中，所述冷凝腔22具有沿半导体制冷片4延伸的S型结构，延长空气在冷凝腔内的停留时间，提高热利用率。
为了延长半导体制冷片的使用寿命，半导体制冷片4热端设有散热翅片，散热翅片围绕所述加热腔布置，进一步提高热利用率。
在其他具体实施方式中，可以在所述加热腔21内设置加热器5，加热器对再生区的空气进行进一步升温，提高水汽蒸发效率。
在进气机构的具体设计方式中，进气机构1内部设有进气空间，进气空间侧壁设有空气进口和空气出口，所述空气进口处设有引风机6，所述空气出口通过管路与所述第一进气口连通。
在具体实施方式中，所述进气空间内部设有太阳能板7，所述进气空间侧壁设有与太阳能板7对应设置的透光窗口11；在进气空间内设置太阳能板，外部太阳光通过透光窗口照射到太阳能板上，在太阳能板表面产生热能对进入进气空间的空气进行预热。
此外，本实施例还包括蓄电池8，蓄电池8与太阳能板7电连接，且蓄电池8与引风机6连接用于为引风机6供电；同时太阳能板吸收太阳光产生的电能存储至蓄电池内，为半导体制冷片工作供电，从而无需外部电源供电，提高便携性。
在进一步的具体实施方式中，所述透光窗口11上设有短波通滤光片；当太阳光通过透光窗口进入进气空间时，透光窗口处的短波通滤光片选择性地增加短波辐射的通过率，同时增加长波辐射的吸收率和反射率，从而在进气空间内形成“温室效应”，提高进气空间内的温度，提高空气预热效果。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，包括：进气机构(1)、换热机构(2)、除湿吸附转轮(3)；
换热机构(2)内设有加热腔(21)和冷凝腔(22)，所述加热腔(21)侧壁设有第一进气口和第一出气口，所述冷凝腔(22)侧壁设有第二进气口和第二出气口且底部设有冷凝水出口；
除湿吸附转轮(3)上设有吸附区(31)和再生区(32)，所述再生区(32)设有第三进气口和第三出气口，所述吸附区(31)设有第四进气口和尾气出口；
进气机构(1)与所述第一进气口连通用于向所述第一进气口进气；
所述第一出气口通过管路与所述第三进气口连通，所述第三出气口通过管路与所述第二进气口连通，所述第二出气口通过管路与所述第四进气口连通。
2.根据权利要求1所述的吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，换热机构(2)内设有换热空间，所述换热空间中部设有半导体制冷片(4)，半导体制冷片(4)将所述换热空间分隔为位于冷端的冷凝腔(22)和位于热端的加热腔(21)。
3.根据权利要求2所述的吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，所述冷凝腔(22)具有沿半导体制冷片(4)延伸的S型结构。
4.根据权利要求2所述的吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，半导体制冷片(4)热端设有散热翅片。
5.根据权利要求1或2所述的吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，所述加热腔(21)内设有加热器(5)。
6.根据权利要求1所述的吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，进气机构(1)内部设有进气空间，进气空间侧壁设有空气进口和空气出口，所述空气进口处设有引风机(6)，所述空气出口通过管路与所述第一进气口连通。
7.根据权利要求6所述的吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，所述进气空间内部设有太阳能板(7)，所述进气空间侧壁设有与太阳能板(7)对应设置的透光窗口(11)。
8.根据权利要求7所述的吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，还包括蓄电池(8)，蓄电池(8)与太阳能板(7)连接，且蓄电池(8)与引风机(6)连接用于为引风机(6)供电。
9.根据权利要求7所述的吸附式低湿空气取水装置，其特征在于，所述透光窗口(11)上设有短波通滤光片。
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