CN112663726A - 一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，包含：集热装置；支撑架组件，用于放置集热装置；集水装置；冷凝装置，连接集水装置与集热装置；其中，所述集热装置包含：太阳能真空集热管，放置在支撑架组件上；吸附床，可卷收置于太阳能真空集热管内部；橡胶塞，封堵太阳能真空集热管的开口端；所述冷凝装置包含：风冷翅片式冷凝管；蒸汽直角导管，其一端自橡胶塞外穿入太阳能真空集热管，另一端与风冷翅片式冷凝管连接；所述集水装置包含：集水瓶；防蒸发木塞，其一端封堵在集水瓶瓶口，另一端与风冷翅片式冷凝管连接。本发明具有高取水量、防止蒸汽回流的特点，对解决干旱缺水地区的水资源匮乏问题提供了一种有效的解决方法。

Description

一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置

技术领域

本发明涉及取水设备技术领域，尤其涉及一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置。

背景技术

我国水资源总体上还是很匮乏的，尤其是我国西北地区，年平均降水量远小于蒸发量，常年处于缺水状态，且水资源匮乏的问题不仅关系到人们对饮用水的基本需求，还关系到农作物的生长等一系列问题。沙漠地区常常蕴藏着丰富的自然资源，如石油、天然气、钻石等，牵动着国家的发展，但淡水资源的匮乏严重制约了这些“沙漠产业”的发展，而大气中的水分可以作为一个最大的可再生水库，通过从稀薄的空气中捕获水分，再通过利用太阳能等可再生能源将水分有效分离出来，可以有效解决大多数干旱地区水资源匮乏等相关问题，并且当水分从空气中被取出后不会对水文循环产生很大的影响。

目前现有的空气取水方式有：制冷结露法，吸收冷凝法，吸附冷凝法。

目前利用制冷结露方法制取淡水的方法主要用于湿度较高的地区，对于低湿度的沙漠干旱地区，该方法取水效率很低，实际意义较小；吸收冷凝法在取水过程中会出现液体吸收剂对取水装置的腐蚀现象，吸收液的挥发也会影响水的质量；吸附冷凝发就是利用吸附剂表面的蒸汽压与夜晚环境空气的蒸汽压之差驱动吸附剂对空气中水分的吸附，而且吸附剂在沙漠干旱地区晚上的较低湿度环境中的吸水也是很可观的，再利用太阳辐射能使吸附剂吸附内部的水分脱附出来通过冷凝装置使之转化为液态水，该取水方法特点就是在沙漠干旱地区也可以获取不错的取水量，因此可以有效缓解相似气候地区的取水问题。

目前公开的空气取水技术一般应用于海岛、沿海地区的高湿环境中，在沙漠干旱地区的低湿度环境中的取水量很小，难以解决沙漠干旱地区的淡水匮乏问题。

被公开的关于空气取水的发明专利有：中国专利申请公布号CN101906799A提出了一种通过固体复合吸附剂对空气中水蒸气的吸附作用，并利用太阳能作为动力来源的空气取水装置，可在干旱地区获取可饮用水，但也存在吸附量较小的缺点；中国专利申请号201510098938.6发明制备的氯化钙-活性炭纤维毡复合吸附剂相比于传统吸附剂具有更强的传热传质能力且价格低廉，但是该复合吸附剂在吸附水分后出现形变的现象，不利于沙漠干旱地区的空气取水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，能够提高取水量、防回流的特点，能够为解决干旱缺水地区的水资源匮乏问题提供了一种有效的解决方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，包含：集热装置；支撑架组件，用于放置集热装置；集水装置；冷凝装置，其一端与集热装置连接，其另一端连接集水装置。

其中，所述集热装置包含：太阳能真空集热管；吸附床，可卷收置于太阳能真空集热管内部；橡胶塞，封堵太阳能真空集热管的开口端；所述集热装置用于将吸附床上吸附的水分以水蒸气形式脱附出来。

其中，所述冷凝装置包含：风冷翅片式冷凝管；蒸汽直角导管，其一端自橡胶塞外穿入太阳能真空集热管，另一端与风冷翅片式冷凝管连接；所述冷凝装置用于使吸附床中脱附出的蒸汽冷凝液化；

所述集水装置包含：集水瓶；防蒸发木塞，内部中空，其一端封堵在集水瓶瓶口，另一端与风冷翅片式冷凝管连接；所述集水装置可防止采集的水分再次蒸发。

其中，所述支撑架组件包含：倾斜支撑板，其上设置有多个钢制圆形槽位，用于放置多支太阳能真空集热管；底端支撑板，其上设置有多个横向槽位；可调节支架，底端支撑板通过钢丝水平安装固定在可调节支架上，倾斜支撑板的一端抵在底端支撑板上的横向槽位内，另一端倾斜靠在支架上并用钢丝固定，该可调节支架与倾斜支撑板接触端设置有半圆状槽；滚轴，设置在可调节支架上半圆状槽内，用以调节倾斜支撑板的倾斜角度。

其中，所述吸附床是以活性炭纤维为吸附基质，通过浸渍由氯化锂溶液、粘结剂和13X粉末组成的混合液，经干燥后形成。

进一步，所述粘结剂为硅溶胶，填充在活性炭纤维内部，起支撑作用，使得吸附床更牢固地附着氯化锂材料、防止吸湿性盐的脱落。

进一步，所述吸附床在收卷后放入太阳能真空集热管内，收卷后，吸附床会自然蓬松，层与层之间形成环形空隙，在脱附时所述环形空隙作为蒸汽通道，使得脱附更加高效。

其中，所述冷凝装置还包含绝热棉，所述绝热棉与橡胶塞紧贴，包裹自橡胶塞伸出至弯曲处的蒸汽直角导管。

进一步，所述绝热棉与蒸汽直角导管之间用耐高温环氧胶粘剂粘合，防止绝热棉在高温条件下脱落。

进一步，本发明提供的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其工作流程具体如下所述：

S1、当夜间太阳辐射消失，将吸附床平铺，由于沙漠夜间具有较低的温度和较高的湿度，在压差作用下，吸附床可以自然吸附空气中的水分；

S2、早晨将吸附完成的吸附床卷成卷轴形状并放入太阳能真空集热管，用橡胶塞堵住真空集热管的开口端；

S3、将太阳能真空集热管放置于倾斜支撑板上的钢制圆形槽位内，通过滚轴将倾斜支撑板的底端嵌入底端支撑板上的不同的槽位，进而调节支撑板的倾斜角度以适应太阳辐射，获取更多的太阳辐射能；

S4、随着太阳辐射的不断增强，太阳能真空集热管内部温度不断升高，吸附床吸附的水分逐渐被脱附成水蒸汽，经蒸汽直角导管流入冷凝器，冷凝为液态,进入集水瓶。

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和效果：集热板倾斜支撑板上可根据不同的用水需求放置多根太阳能真空集热管，并且通过滚轴与底端支撑板上的槽位的调节，本发明中的取水装置可以根据地区、方位的不同来设置太阳能真空集热管的倾斜角度，保证在脱附时太阳能真空集热管能获得较多的太阳能辐射，以达到较高的脱附温度。本发明具有高取水量、防回流的特点，对解决干旱缺水地区的水资源匮乏问题提供了一种有效的解决方法。

附图说明

图1为本发明的太阳能吸附式空气取水装置图；

图2为本发明的吸附床示意图；

图3为本发明的蒸汽防回流装置；

图4为本发明的可调节支架装置图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

如图1所示，为本发明提供的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，包含：太阳能真空集热管1；吸附床2，可卷为卷轴状置于太阳能真空集热管1内部；倾斜支撑板11，其上设置有多个钢制圆形槽位18，用于放置多支太阳能真空集热管1；底端支撑板19，其上设置有多个横向槽位10；可调节支架8，底端支撑板19通过钢丝水平安装固定在可调节支架8上，倾斜支撑板11的一端抵在底端支撑板19上的横向槽位10内，另一端倾斜靠在支架8上并用钢丝固定，该可调节支架8与倾斜支撑板11的接触端设置有半圆状槽；橡胶塞3，封堵在太阳能真空集热管1的开口端；风冷翅片式冷凝管6；蒸汽直角导管5，其一端自橡胶塞3外穿入至太阳能真空集热管1内，另一端与风冷翅片式冷凝管6连接；绝热棉4，呈圆柱状，与橡胶塞3紧贴，包裹蒸汽直角导管5的自橡胶塞3伸出至弯曲处的部分；集水瓶7，采用导管与风冷翅片式冷凝管6连接；防蒸发木塞20，封堵在集水瓶7的瓶口，防止收集的水分再次蒸发。

其中，如图2所示，所述吸附床2是以活性炭纤维为吸附基质，通过浸渍由氯化锂溶液、粘结剂和13X分子筛原粉组成的混合液，经干燥后形成的。

较佳的，所述吸附床2以活性炭纤维为吸附基质，在液相、气相中对有机物和阴、阳离子的吸附效率高，吸、脱附的速度快，可再生循环使用且适应性强，具有较大的比表面积，可以增大吸附量，且所述活性炭纤维材料传热性能好，作为吸附基质可以提高***整体的热效率。

进一步，所述粘结剂为硅溶胶，填充在活性炭纤维的内部，起支撑作用，使得吸附床2更牢固地附着氯化锂，防止吸湿性盐的脱落。

所述吸附床2在收卷为卷轴状后放入太阳能真空集热管1内，收卷后，吸附床2会自然蓬松，层与层之间形成环形空隙，在脱附时所述环形空隙作为蒸汽通道16，使得脱附更加高效。

其中，如图3所示，所述绝热棉4与蒸汽直角导管5之间采用耐高温环氧胶粘剂粘合，防止绝热棉4在高温条件下脱落。

所述绝热棉4通过包裹蒸汽直角导管5自橡胶塞3伸出至弯曲处的部分，可以减少脱附出的高温高压水蒸气在经导管流出太阳能真空管后的热量损失，保证了脱附的水蒸气在流经直角导管弯曲处时的温度远高于冷凝温度，进而避免水蒸气在流入直角导管弯曲处前就冷凝成液态水回流入吸附床。

如图4所示，所述高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置还包含滚轴9，设置在可调节支架8上的半圆状槽内,用以调节倾斜支撑板11的倾斜角度。

优选的，在底端支撑板19下方可放置若干钢管，用以增强底端支撑板19的强度。

本发明提供的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其工作流程具体如下所述：

S1、当夜间太阳辐射消失，将吸附床2取出平铺，由于沙漠夜间具有较低的温度和较高的湿度，在压差作用下，吸附床2可以自然吸附空气中的水分；

S2、早晨将吸附完成的吸附床2卷成卷轴形状并放入太阳能真空集热管1，用橡胶塞3堵住真空集热管1的开口端；

S3、将太阳能真空集热管1放置于倾斜支撑板11上的钢制圆形槽位内，通过滚轴9将倾斜支撑板11的底端嵌入底端支撑板19上的不同的槽位10，进而调节倾斜支撑板11的倾斜角度以适应太阳辐射，获取更多的太阳辐射能；

S4、随着太阳辐射的不断增强，太阳能真空集热管1内部温度不断升高，吸附床2吸附的水分逐渐被脱附成水蒸汽，经蒸汽直角导管5流入冷凝器6，冷凝为液态,进入集水瓶7。

在本发明中，倾斜支撑板11上可根据不同的用水需求放置多根太阳能真空集热管1，并且通过滚轴9与底端支撑板上的槽位的调节，本发明中的取水装置可以根据地区、方位的不同来设置太阳能真空集热管1的倾斜角度，保证在脱附时太阳能真空集热管1能获得较多的太阳能辐射，以达到较高的脱附温度。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其特征在于，包含：集热装置；支撑架组件，用于放置集热装置；集水装置；冷凝装置，其一端与集热装置连接，其另一端连接集水装置；其中，

所述集热装置包含：太阳能真空集热管，放置在支撑架组件上；吸附床，可卷收置于太阳能真空集热管内部；橡胶塞，封堵太阳能真空集热管的开口端；所述集热装置用于将吸附床上吸附的水分以水蒸气形式脱附出来；

所述冷凝装置包含：风冷翅片式冷凝管；蒸汽直角导管，其一端自橡胶塞外穿入太阳能真空集热管内，另一端与风冷翅片式冷凝管连接；所述冷凝装置用于使吸附床中脱附出的蒸汽冷凝液化；

所述集水装置包含：集水瓶；防蒸发木塞，内部中空，其一端封堵在集水瓶瓶口，另一端与风冷翅片式冷凝管连接；所述集水装置可防止采集的水分再次蒸发。

2.如权利要求1所述的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其特征在于，所述支撑架组件包含：倾斜支撑板，其上设置有多个钢制圆形槽位，用于放置多支太阳能真空集热管；底端支撑板，其上设置有多个横向槽位；可调节支架，底端支撑板通过钢丝水平安装固定在可调节支架上，倾斜支撑板的一端抵在底端支撑板上的横向槽位内，另一端倾斜靠在支架上并用钢丝固定，该可调节支架与倾斜支撑板接触端设置有半圆状槽；滚轴，设置在可调节支架上半圆状槽内，用以调节倾斜支撑板的倾斜角度。

3.如权利要求2所述的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其特征在于，所述吸附床是以活性炭纤维为吸附基质，通过浸渍由氯化锂溶液、粘结剂和13X分子筛原粉组成的混合液，经干燥后形成。

4.如权利要求3所述的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其特征在于，所述粘结剂为硅溶胶，填充在活性炭纤维内部，起支撑作用，使得吸附床更牢固地附着氯化锂材料、防止吸湿性盐的脱落。

5.如权利要求1所述的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其特征在于，所述吸附床在收卷后放入太阳能真空集热管内，收卷后，吸附床的层与层之间形成环形空隙，在脱附时所述环形空隙作为蒸汽通道，使得脱附更加高效。

6.如权利要求1所述的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其特征在于，所述冷凝装置还包含绝热棉，所述绝热棉与橡胶塞紧贴，包裹自橡胶塞伸出至弯曲处的蒸汽直角导管。

7.如权利要求6所述的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其特征在于，所述绝热棉与蒸汽直角导管之间用耐高温环氧胶粘剂粘合，防止绝热棉在高温条件下脱落。

8.如权利要求1所述的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其特征在于，本发明提供的一种高取水量、防回流的太阳能吸附式空气取水装置，其工作流程具体如下所述：

S1、当夜间太阳辐射消失，将吸附床平铺，由于沙漠夜间具有较低的温度和较高的湿度，在压差作用下，吸附床可以自然吸附空气中的水分；

S2、早晨将吸附完成的吸附床卷成卷轴形状并放入太阳能真空集热管，用橡胶塞堵住真空集热管的开口端；

S3、将太阳能真空集热管放置于倾斜支撑板上的钢制圆形槽位内，通过滚轴将倾斜支撑板的底端嵌入底端支撑板上的不同的槽位，进而调节支撑板的倾斜角度以适应太阳辐射，获取更多的太阳辐射能；

S4、随着太阳辐射的不断增强，太阳能真空集热管内部温度不断升高，吸附床吸附的水分逐渐被脱附成水蒸汽，经蒸汽直角导管流入冷凝器，冷凝为液态,进入集水瓶。

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