CN2871665Y

CN2871665Y - 间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置

Info

Publication number: CN2871665Y
Application number: CN 200620025211
Authority: CN
Inventors: 杨永安; 陈少为; 马晨
Original assignee: TIANJIN BUSINESS COLLEGE
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2016-01-20

Abstract

本实用新型公开了一种间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置，旨在提供一种结构简单，系统运行稳定，产品造价低，不需要任何电力和人工操作的空气取水装置。该装置中吸附床和表面换热器用管路连接，并在吸附床和表面换热器之间设置压力调节器，表面换热器的下端设置有集水器。本实用新型的空气取水装置用带翅片的表面换热器代替冷凝器和蒸发器，白天脱附时表面换热器起到冷凝器作用，晚上吸附时表面换热器起到蒸发器作用。结构简单，产品造价低。吸附材料与空气不直接接触，避免了吸附材料因微小颗粒的进入造成堵塞的问题，产品运行稳定。

Description

间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置

技术领域

本实用新型涉及一种从空气中取水的装置，更具体的说，是涉及一种利用太阳能采用吸附式制冷技术实现的从空气中取水的装置。

背景技术

中国水资源的匮乏已经成为经济发展的瓶颈，对于一些地区，水的获得已经成为非常困难的事情，特别是内陆地区或岛屿，淡水更加珍贵。而大气层含水量非常丰富，即使在我国西部地区或沙漠地区空气中水蒸气的含量也相当丰富。所以采用制造低于空气露点温度的环境，让空气中的水分凝结而制取淡水已经成为当今淡水制取的主要研究内容。

专利申请号为01102862.9，发明名称为《从空气中取水的机器》的专利文献提出利用电驱动制冷机，通过制冷循环中的蒸发器冷凝，使得空气中的水分在达到露点的时候，凝结成水。收集其中的水分，过滤并储存起来。该发明专利解决了空气中取水的问题，但由于该方法需要制冷循环提供制冷，而造成运行成本高，取水效率低等问题。另外对于边远地区，电能的供给也是非常困难的。

专利申请号为01113489.5，发明名称为《太阳能吸附式空气取水装置》的专利文献提出利用吸附床中的吸附工质吸附空气中的水分，白天利用太阳的辐射作用进行吸附工质的脱附。脱附出来的水分进入冷凝器中，在冷凝器中释放出汽化潜热后冷凝为液态水，经净化后进入储水器中。该发明专利解决了利用吸附材料吸附空气中的水分的问题。但由于这种方法中的吸附材料和空气接触，空气当中的杂质会堵塞吸附床入口的过滤网。给系统的连续运转造成不便。

专利号为01102877.7，发明名称为《太阳能吸附式空气取水器》的专利文献描述了一种带有太阳能聚光罩的利用吸附式制冷原理从空气中取水的装置。主要解决吸附床内缺少均匀气道而造成局部过热，从而降低集热效率的问题。但系统循环方式主要还是利用吸附空气中的水分，实现集水的目的。该专利和发明专利申请号01113489.5的方式一样，将吸附材料暴露在空气中。而能够通过过滤网的细小颗粒会聚集在吸附材料的空穴中，最终会造成吸附材料的堵塞。此外，该专利描述了此种空气取水器还需要白天将透光罩合上，而晚上制水时需要将透光罩打开。此种需要人工操作的系统，制造和安装、运行都较复杂。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单，系统运行稳定，产品造价低，不需要任何电力和人工操作的间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置，其特征在于，包括吸附床、表面换热器、压力调节器和集水器；所述吸附床和表面换热器用管路连接，并在所述吸附床和表面换热器之间设置压力调节器，所述表面换热器的下端设置有集水器。

所述吸附床由吸附床体和遇热时脱附出吸附工质、遇冷时吸附进吸附工质的吸附材料组成，所述吸附床体为一封闭的箱体，其接收太阳辐射的一面为透光材料，在吸附床体内设置有均匀的透气通道，在吸附床体的背面设置有吸附工质进出口；所述表面换热器内设置有可以相变的吸附工质，所述吸附工质与吸附材料构成吸附对，所述表面换热器的上部设置有吸附工质进出口；所述吸附床体的吸附工质进出口与表面换热器的吸附工质进出口之间设置有压力调节器；所述压力调节器由并联连接的控制吸附工质由吸附床向表面换热器流动的单向阀和控制吸附工质由表面换热器向吸附床流动的热力调节阀组成，所述热力调节阀的温度传感器(即感温点)设置在表面换热器的外表面上。

所述表面换热器的表面为憎水处理层。

所述吸附材料和吸附工质分别为活性炭-甲醇、沸石-水、硅胶-水、金属氢化物-氢、氯化钙-氨、氯化铝-氨、活性炭-乙醇、活性炭纤维-甲醇。

本实用新型具有下述技术效果：

1.本实用新型的间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置在传统的吸附式制冷循环中，用带翅片的表面换热器代替冷凝器和蒸发器，白天脱附时表面换热器起到冷凝器作用，晚上吸附时表面换热器起到蒸发器作用。结构简单，产品造价低。

2.吸附材料与空气不直接接触，避免了吸附材料因微小颗粒的进入造成堵塞的问题，产品运行稳定。

3.在连接吸附床和表面换热器的管路之间装有压力调节器，能根据当地气温和空气湿度起到控制表面换热器中吸附工质的蒸发温度，让空气当中的水蒸气达到露点温度而凝结在表面换热器外表面，不需要电力和人工操作，有利于边远地区使用。

附图说明

图1为间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置的结构示意图。

图中：1-吸附床、2-压力调节器、3-表面换热器、4-集水器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明。

本实用新型的间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置的结构示意图参见图1，包括吸附床1、表面换热器3、压力调节器2和集水器4。吸附床1和表面换热器3用管路连接，并在吸附床1和表面换热器3中间设置压力调节器2，表面换热器的下端设置有集水器4，系统从空气中凝结出来的水分收集于集水器4中。

本实用新型的吸附床1由吸附床体和吸附材料组成。所述吸附床体为一封闭的箱体，一般由透光或非透光材料做成，只有接收太阳辐射的一面为透光材料，如玻璃等，目的是形成一个太阳能接收器，太阳辐射热被吸附材料吸收，而使其中的吸附材料脱附。在吸附床体内设置有均匀的透气通道，在吸附床体的背面设置有吸附工质进出口。其中的吸附材料由多孔物质固体或液体制造而成，其特点是遇热时脱附出吸附工质，遇冷时吸附进吸附工质。吸附式制冷有两种方式，一种为物理吸附，如分子筛吸附水，分子筛吸附甲醇等。另一种是化学吸附，如氯化钙吸附氨。吸附式制冷常用的吸附材料有沸石、活性炭、硅胶、氧化铝等。

所述表面换热器3内设置有可以相变的吸附工质，所述吸附工质与吸附材料构成吸附对。表面换热器的上部设置有吸附工质进出口。表面换热器的形状像家用空调的室外冷凝器，主要是利用表面积大的特点与空气进行换热。表面换热器3的特点是：当内部工质产生蒸发相变时，利用其表面将外界空气中的热量传递到内部的工质中；当内部工质产生冷凝相变时，利用其表面将内部工质中的热量传递到外界空气中。表面换热器3的制作可以是铜管路带铝翅片形式或其它管路和其它增加换热面积的形式。为加强取水效果，表面换热器3的表面可做憎水处理，表面换热器的表面为憎水处理层，以便使凝结出的水分尽快落入集水器4中。

在吸附床体的吸附工质进出口与表面换热器的吸附工质进出口之间设置有压力调节器2。压力调节器由并联连接的控制吸附工质由吸附床向表面换热器流动的单向阀和控制吸附工质由表面换热器向吸附床流动的热力调节阀组成，热力调节阀即制冷系统中常用的热力膨胀阀，是现有技术。热力调节阀的温度传感器(即感温点)设置在表面换热器的外表面上，由此表面的温度控制热力调节阀的开启度，以调整表面换热器3中吸附工质的蒸发温度。当吸附材料脱附吸附工质时，尽量减少吸附工质的流动阻力，而让吸附材料充分吸附吸附工质。单向阀是控制吸附工质蒸汽的流向，热力调节阀是控制吸附工质蒸气的流量，即控制表面换热器3的蒸发温度，使蒸发温度的控制范围在空气露点温度之下、水的冰点温度之上。

本实用新型的集水器4系普通盛水容器，应采用不利于内部水分蒸发的容器。

本实用新型的间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置新设计特点在于：

1.在传统太阳能吸附式制冷装置的基础上，将冷凝器和蒸发器设计为一体，称为表面换热器3。吸附材料受热时，将吸附材料中的吸附工质脱附出来，在表面换热器3中凝结成为液体，完成冷凝器的功能。吸附材料遇冷时，将表面换热器3中的吸附工质吸附到吸附材料中，表面换热器3中的吸附工质不断蒸发，完成蒸发器的功能，当吸附工质不断蒸发时产生制冷现象。

2.在吸附床1和表面换热器3之间设置压力调节器2，压力调节器2的作用是在夜间吸附时根据环境温度和湿度调节系统吸附量，控制吸附工质的蒸发温度，以便让空气当中的水蒸气达到露点温度而凝结在表面换热器3表面。

3.本实用新型的装置中不含任何运动部件。

本实用新型取水的工作过程如下：白天吸附床1中的吸附材料吸收太阳的辐射热，将吸附材料中的吸附工质脱附出来。脱附出来的吸附工质蒸气经过压力调节器2进入表面换热器3，在表面换热器3中冷凝放热凝结为液体，此时系统的压力较高。晚上没有太阳时环境温度较低，系统压力相应降低。吸附材料受环境温度降低的影响，开始产生吸附现象，吸附工质会在吸附现象下蒸发成为气体以满足吸附的要求。通过压力调节器2的调节，控制表面换热器3中吸附工质的蒸发温度，当表面换热器3的表面温度低于空气露点温度、高于水的冰点温度时，空气当中的水分会凝结在表面换热器3的表面。由于重力的作用，凝结出的水分会滴入到集水器4中，完成取水功能。

吸附材料和吸附工质为一组形成吸附对。例如：分子筛和水，分子筛为吸附材料，水为吸附工质。吸附方式可以是化学吸附，也可以是物理吸附。

吸附对一般有：活性炭-甲醇(物理吸附)、沸石-水(物理吸附)、硅胶-水(物理吸附)、金属氢化物-氢(物理吸附)、氯化钙-氨(化学吸附)、氯化铝-氨(化学吸附)、活性炭-乙醇(物理吸附)、活性炭纤维-甲醇(物理吸附)。

尽管参照实施例对所公开的涉及一种间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本实用新型的范围之内。

Claims

1.一种间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置，其特征在于，包括吸附床、表面换热器、压力调节器和集水器；所述吸附床和表面换热器用管路连接，并在所述吸附床和表面换热器之间设置有压力调节器，所述表面换热器的下端设置有集水器。

2.根据权利要求1所述的间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置，其特征在于，所述吸附床由吸附床体和遇热时脱附出吸附工质、遇冷时吸附进吸附工质的吸附材料组成，所述吸附床体为一封闭的箱体，其接收太阳辐射的一面为透光材料，在吸附床体内设置有均匀的透气通道，在吸附床体的背面设置有吸附工质进出口；所述表面换热器内设置有可以相变的吸附工质，所述吸附工质与吸附材料构成吸附对，所述表面换热器的上部设置有吸附工质进出口；所述吸附床体的吸附工质进出口与表面换热器的吸附工质进出口之间设置有压力调节器；所述压力调节器由并联连接的控制吸附工质由吸附床向表面换热器流动的单向阀和控制吸附工质由表面换热器向吸附床流动的热力调节阀组成，所述热力调节阀的温度传感器设置在表面换热器的外表面上。

3.根据权利要求1或2所述的间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置，其特征在于，所述表面换热器的表面为憎水处理层。

4.根据权利要求1或2所述的间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置，其特征在于，所述吸附材料和吸附工质形成的吸附对为活性炭—甲醇或沸石—水或硅胶—水或金属氢化物—氢或氯化钙—氨或氯化铝—氨或活性炭—乙醇或活性炭纤维—甲醇。