CN109736386A - 一种回热型空气取水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回热型空气取水装置，涉及空气取水领域，包括吸附床、吸附床外壳、风机、加热器、冷凝器，还包括回热器，所述吸附床的出口与所述回热器的第一进口相连，所述回热器的第一出口与所述冷凝器的进口相连；所述冷凝器包括出水口和出风口，所述出风口连接所述风机，所述风机连接回热器的第二进口，所述回热器的第二出口连接所述加热器，所述加热器再与所述吸附床的进口相连，形成回路。本发明的技术效果在于设置了旁通管路可以按需在解析和吸附阶段启停回热器，装置性能多样化，操作简单，节约能源；使用回热器提高系统的热交换率；吸附床结构紧凑、高效，气体和吸附剂接触面积大，流动阻力小。

Description

一种回热型空气取水装置

技术领域

本发明涉及空气取水领域，尤其涉及一种回热型空气取水装置。

背景技术

淡水资源是人类赖以生存的资源之一，但地球上的淡水资源只占总水源的3％。在某些偏远地区，尤其是荒岛地带，由于缺乏电力设施，海水淡化厂无法用于生产淡水，而在沙漠地区，由于降水量少、蒸发量大，淡水资源尤其匮乏。

而海水蒸发产生的水蒸气，占全球总淡水量的0.04％，饱和温度在10到40℃之间，介于9.6到55.3克每立方英尺干燥空气之间。因此，空气取水是一种前瞻性的技术，可以满足偏远地区人们的需求，特别是对于空气中含有大量淡水的岛屿、沿海地区。

目前的空气取水设备大都采用制冷结露原理和吸附剂吸湿原理。但是利用制冷结露原理进行取水的方式取水效率低，在沙漠等空气含湿量较小的地域，该类取水设备无法正常工作，而且该方法还要求昼夜温差比较大。而吸附取水的方法也存在着吸附平衡时间长，操作复杂，循环周期长，不能连续取水，效率低等问题。

目前，空气取水主要有三种方式,采用热泵表面冷却或辐射冷却技术来降到露点以下的方式伴随着大量的能源消耗；水蒸气浓缩器采用液体吸附的方法，因为化学试剂的使用，通常带有毒性，有害人体健康；固体吸附空气取水的方法因为安全、稳定、环保而有很大的发展前景。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种带有复合固体吸附剂的回热型空气取水装置，具有经济，高效，安全，操作方便的特点，并且吸附和解析的时间短，取水量有保证，解析温度低，还可以利用低温热源。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是利用低温热源，加快吸附和解析的时间，提升取水量。

为实现上述目的，本发明提供了一种回热型空气取水装置，包括吸附床、吸附床外壳、风机、加热器、冷凝器，还包括回热器，所述吸附床的出口与所述回热器的第一进口相连，所述回热器的第一出口与所述冷凝器的进口相连；所述冷凝器包括出水口和出风口，所述出风口连接所述风机，所述风机连接回热器的第二进口，所述回热器的第二出口连接所述加热器，所述加热器再与所述吸附床的进口相连，形成回路。

进一步地，所述回热器的所述第一进口和所述第一出口外并联第一旁通管路，所述第一旁通管路由第一旁通阀控制；所述回热器的所述第二进口和所述第二出口外并联第二旁通管路，所述第二旁通管路由第二旁通阀控制；所述第一进口、所述第一出口、所述第二进口、所述第二出口通过阀门开启或关闭。

进一步地，所述吸附床外壳具有外壳盖，所述外壳盖被配置为通过开闭将所述吸附床与外界环境隔绝或连通。

进一步地，所述吸附床内包括复合固体吸附剂。

进一步地，所述复合固体吸附剂采用活性炭纤维毡+LiCl吸水性盐。

进一步地，所述复合固体吸附剂具有波纹形状和平板形状，交替地填充所述吸附床。

进一步地，所述回热器为全热交换器。

进一步地，所述出水口连接净水器。

进一步地，所述吸附床外壳采用不锈钢。

进一步地，所述净水器连接储水箱。

本发明的技术效果在于：

1)通过旁通管路的设置，可以按需在解析和吸附阶段启停回热器，装置性能多样化，操作简单，节约能源；

2)使用回热器，使得冷热源可以交换相互交换热量，是的高温高湿气体预冷，低温饱和气体预热，提高系统的热交换率；

3)吸附床结构采用波纹板状和平板状相互交错的填充方式，结构紧凑、高效，气体和吸附剂接触面积大，流动阻力小。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的装置结构示意图；

图2是本发明吸附阶段的装置结构示意图；

图3是本发明解析阶段的装置结构示意图；

图4是本发明中吸附床的结构示意图。

其中，1-吸附床，2-回热器，3-冷凝器，4-净水器，5-储水箱，6-加热器，7-风机，8-开关阀，9-开关阀，10-开关阀，11-开关阀，12-旁通阀，13-旁通阀。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例1

如图1所示，本发明涉及的回热型空气取水装置由装置外壳(图中未示出)、吸附床、吸附床外壳、外壳盖、回热器、加热器、储水箱、净水箱、风机以及多个开关阀和旁通阀组成。

通过控制外壳盖的开闭可以实现空气的进出，当外壳盖打开时，外部空气可以直接进入本装置。外壳盖关闭时，可将整个装置与外部环境隔绝，吸附床的空气出口连接回热器的第一进口，由开关阀8控制。回热器的第一出口连接冷凝器，由开关阀9控制。此外还包括与回热器第一进口和第一出口并联的第一旁通管路，由旁通阀12控制。冷凝器具有液体出口和气体出口，液体出口依次与净水器和储水箱相连。气体出口管道连接风机，风机出风口与回热器的第二进口连接，由开关阀10控制，回热器的第二出口连接加热器，由开关阀11控制。此外还包括与回热器第二进口和第二出口并联的第二旁通管路，由旁通阀13控制。加热器的气体出口连接吸附床的空气进口。

本实施例在吸附阶段的工况如下：关闭开关阀8、开关阀9、开关阀10和开关阀11，打开旁通阀12和旁通阀13和装置的外壳盖。此时的装置运行方案如图2所示，回热器、冷凝器和加热器不参与工作，整个装置不形成循环回路。

启动风机，外部环境的高湿气体进入装置，通过空气入口流经未工作的冷凝器和加热器，从吸附床底部进口进入，气体内的水分被吸附床内的吸附剂吸附并放出吸附热，而后高温低湿的气体从顶盖流入大气。

本实施例在解析阶段的工况如下：关闭外壳盖，关闭旁通阀12和旁通阀13，打开开关阀8、开关阀9、开关阀10和开关阀11。此时装置的运行方案如图3所示。风机打开后，管路内的空气经过开关阀10进入回热器，再经过开关阀11进入加热器，加热后的高温气体从吸附床空气进口进入，吸附剂内吸附的高湿气体解析后，从吸附床的空气出口经过开关阀1进入回热器进行预冷，在通过开关阀2进入冷凝器冷凝，当温度降到露点后开始析出水分，水进入净水器过滤后进入储水器。之后析出水分的低温饱和状态的空气在风机作用下重复上述过程，在装置内循环流通直到解析结束。

可选地，净水器也可以和储水器合并，在储水器顶部放置过滤网进行简单过滤。

实施例2

如图4所示，所述吸附床内的复合固体吸附剂采用波纹状和平板状交替填充的方式组合在一起构成吸附床，该构成方式形成均匀的传质通道、巨大的吸附比表面积和紧凑的结构；特别地，所述复合固体吸附剂采用固化后的活性炭纤维毡+LiCl吸水性盐，所述固化活性炭纤维毡是将活性炭纤维毡浸泡硅溶胶烘干所得，具有吸水后不易变形的特点，可以循环利用，而且不会因吸水而堵塞通道。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种回热型空气取水装置，包括吸附床、吸附床外壳、风机、加热器、冷凝器，其特征在于，还包括回热器，所述吸附床的出口与所述回热器的第一进口相连，所述回热器的第一出口与所述冷凝器的进口相连；所述冷凝器包括出水口和出风口，所述出风口连接所述风机，所述风机连接回热器的第二进口，所述回热器的第二出口连接所述加热器，所述加热器再与所述吸附床的进口相连，形成回路。

2.如权利要求1所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述回热器的所述第一进口和所述第一出口外并联第一旁通管路，所述第一旁通管路由第一旁通阀控制；所述回热器的所述第二进口和所述第二出口外并联第二旁通管路，所述第二旁通管路由第二旁通阀控制；所述第一进口、所述第一出口、所述第二进口、所述第二出口通过阀门开启或关闭。

3.如权利要求1-2任一项所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述吸附床外壳具有外壳盖，所述外壳盖被配置为通过开闭将所述吸附床与外界环境隔绝或连通。

4.如权利要求1-2任一项所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述吸附床内包括复合固体吸附剂。

5.如权利要求4所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述复合固体吸附剂采用活性炭纤维毡+LiCl吸水性盐。

6.如权利要求4所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述复合固体吸附剂具有波纹形状和平板形状，交替地填充所述吸附床。

7.如权利要求1-2任一项所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述回热器为全热交换器。

8.如权利要求1-2任一项所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述出水口连接净水器。

9.如权利要求1-2任一项所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述吸附床外壳采用不锈钢。

10.如权利要求8所述的回热型空气取水装置，其特征在于，所述净水器连接储水箱。