CN102441311A - 从大气中提取淡水的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及从大气中提取淡水的装置，包括空气过滤器、吸附器、再生空气加热器、再生空气冷却器，吸附器为同心柱体，由电机带动旋转，吸附柱被隔板沿着轴心线方向分隔成两个区域，一个区域是吸附区，另外一个区域是再生区，吸附柱由厚度为20—40微米的平板状压成瓦楞状，再叠加而成，吸附区内壁通过管道连通大气，吸附区外壁通过空气过滤器与大气连通，再生区内壁通过管道连通再生空气加热器，再生区外壁连通再生空气冷却器。本发明由于采用了如上所述的结构，其源材料简单易得，即节省了成本，又提高了工作利用率；吸附柱采用同心柱体的结构形式，增加了吸附与空气的接触面积，并可依需要调整吸附柱横截面积与高度。
Description
技术领域
本发明涉及从大气中提取淡水的装置。
背景技术
中国很多地方缺水，缺水已经成为制约中国发展的重要因数。自进入新世界以来，中国西南、西北等地，几乎每年会出现旱灾。
在中国干旱地区，一般开采地下水来解决缺水问题，但是，中国西北干旱地区多年的地下水开采经验表明，开采地下水最终会导致，干旱地区的生态恶化，例如，随着地下水位下降，干土层越来越厚，导致大量的植物枯死。再如，随着地下水的不断开采，地下水的水质会恶化。中国西部地区开采地下水的经验表明，地下水资源是一种不可以持续开发的资源，以西北民勤为例，上个世纪60年代，地下水的水位是1-2米，到上世纪八十年代，水位变成了9-12米以下，每年以80厘米的速度下降,以现有的地下水量，民勤地下水的开采时间不会超过20年。
科研探测表明，空气中含有大量的淡水，地球周围的大气中以水蒸汽形式存在的水量大约有14000立方公里，而地球表明存在淡水资源总量只有1200立方公里。另外，水从陆地、海洋表面蒸发后，又会雨、雪等形式降落会地面或者海洋面，空气中的水蒸汽是不断更新的，每年更新次数多达45次，地球上绝大多数地方空气中的水分是可供人类生活与生产使用的。与地下水资源比较，从空气中的水是一中可持续开发的资源，由此，从空气中取水成为人类解决淡水资源短缺的重要手段。
和其它国家比较，在中国开发从空气中取水装置显得更加迫切。第一，中国沙漠面积占国土面积的30%，改造沙漠是改善民族生存环境与拓展民族生存空间的重要手段，第二，中国西南红层区严重缺水红层区干旱缺水,堪称全国闻名。据全区统计,1951年～2001年50年间, 4年出现程度不同的干旱,可谓十年九旱,其中严重干旱就有24次,并有逐年加重趋势.近5年来,该地区连续发生干旱。西南红层缺水区主要分布在四川、重庆、云南以及贵州，红层区面积29.55平方公里，区内人口5千多万。是中国重要的农业生产基地，干旱季节，在许多地区滴水难寻,只得靠外地拉水维持基本用水,部分场镇,单位,学校因缺水无法正常办公,生产,上课。事实上该区域属于亚热带湿润季风气候区，空气中水分含量高，即使在每年的12月，温度通常在10℃左右左右，空气中水分含量在7克/立方米左右，从技术经济的角度分析，该区域具备从空气中取水的条件，在该区域采取从空气中取水方法来解决每年12月到次年5月发生的旱灾是一个比较好的选择。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种新型高利用率的从大气中提取淡水的装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
从大气中提取淡水的装置，包括空气过滤器、吸附器、再生空气加热器、再生空气冷却器，吸附器为同心柱体，由电机带动旋转，吸附柱被隔板沿着轴心线方向分隔成两个区域，一个区域是吸附区，另外一个区域是再生区，吸附柱由厚度为20—40微米的平板状压成瓦楞状，再叠加而成，吸附区内壁通过管道连通大气，吸附区外壁通过空气过滤器与大气连通，再生区内壁通过管道连通再生空气加热器，再生区外壁连通再生空气冷却器。吸附部件利用SiO2,LiCl,CaCl以及黏土组成的材料制造而成。再生区与吸附区的面积比≥0.3。
本发明的基本原理是将大气中温度低于25℃但是含有一定水分的空气利用吸附装置分离成两部分，一部分是含少量水分即空气中水分含量比大气空气水分含量少的干燥空气，另外一部分是含大量的水分并且空气中水分含量对应的空气露点温度高于环境的湿空气，经过吸附装置后的干燥空气直接排向大气，而被浓缩的空气利用大气进行冷却使空气中的水分冷凝从而得到淡水。
当大气中的空气从吸附区流过时空气中的水分被吸附材料吸附，空气变成相对干燥的空气，然后被直接排向大气。
当热空气流过再生区时，吸附在吸附器上的水分被再生出来，最后随再生空气被带走。
再生空气的风量一般只有处理风量的1/3—1/5，再生空气中含水量是大气中空气含水量的3—5倍。
吸附柱在一个电机带动下以一定的速度旋转，吸附材料交替进行吸附与再生操作。
由于再生加热需要的空气温度只需55℃，所以，再生加热器的能量来源可以是太阳能，可以是制冷过程产生的余热或者其他工业生产过程产生的余热。
再生空气含水量对应的露点温度高于大气温度，所以，只要将再生空冷却到环境温度，再生空气中的水分就会冷凝出来，由此，从空气中得到淡水。
再生空气可以是以下几种形成：
1） 利用大气温度下的水与再生空气直接进行换热形式：利用大气温度下的水与再生空气进行换热时，再生空气被冷却到水的温度，此时，再生空气中的水冷凝到水中。
2）空气与空气的换热器实现再生空气与大气中的空气进行换热的形式：例如，采取板式换热器将再生空气冷却到接近环境温度，此时，再生空气中的大部分水蒸汽会冷凝。
3）将再生空气直接排放到种植用的大棚中，利用大棚与环境的换热使排放到大棚中的再生空气冷却从而使再生空气中的水分在大棚中冷凝。
本发明由于采用了如上所述的结构，其源材料简单易得，即节省了成本，又提高了工作利用率；吸附柱采用同心柱体的结构形式，增加了吸附区与空气的接触面积，并可依需要调整吸附柱横截面积与高度。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明吸附柱的结构示意图；
图3为本发明吸附柱部分结构放大示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明为从大气中提取淡水的装置，包括空气过滤器1、吸附器2、再生空气加热器3、再生空气冷却器4，吸附器2为同心柱体，由电机5带动旋转，吸附柱2被隔板23沿着轴心线方向分隔成两个区域，一个区域是吸附区21，另外一个区域是再生区22，如图2所示；吸附柱由厚度为20—40微米的平板状纸压成瓦楞状，再叠加而成，如图3所示；吸附区21内壁通过管道连通大气，吸附区21外壁通过空气过滤器1与大气连通，再生区22内壁通过管道连通再生空气加热器3，再生区22外壁连通再生空气冷却器4。吸附材料利用SiO2,LiCl,CaCl以及黏土组成的材料制造而成。再生区22与吸附区21的面积比≥0.3。
当大气中的空气经空气过滤器1从吸附柱2的吸附区21流过时空气中的部分水分被吸附材料吸附，空气变成相对干燥的空气，由管道直接排向大气。
从再生空气加热器3流出的热空气流过吸附柱2的再生区22时，吸附在吸附器2上的水分被再生出来，流向再生空气冷却器4，最后随再生空气被带走。
吸附柱2在电机5带动下以一定的速度旋转，吸附材料交替进行吸附与再生操作。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.从大气中提取淡水的装置，其特征在于：包括空气过滤器、吸附器、再生空气加热器、再生空气冷却器，所述吸附器为同心柱体，由电机带动旋转，吸附柱被隔板沿着轴心线方向分隔成两个区域，一个区域是吸附区，另外一个区域是再生区，吸附柱由厚度为20—40微米的平板状压成瓦楞状，再叠加而成，吸附区内壁通过管道连通大气，吸附区外壁通过空气过滤器与大气连通，再生区内壁通过管道连通再生空气加热器，再生区外壁连通再生空气冷却器。
2.根据权利要求1所述从大气中提取淡水的装置，其特征在于：所述吸附器利用SiO2,LiCl,CaCl以及黏土组成的材料制造而成。
3.根据权利要求1或2所述从大气中提取淡水的装置，其特征在于：所述再生区与吸附区的面积比≥0.3。
4.根据权利要求3所述从大气中提取淡水的装置，其特征在于：所述吸附柱旋转速度不高于每小时3转。
5.根据权利要求1所述从大气中提取淡水的装置，其特征在于：所述再生空气的温度≥55℃，其能源可以来源于太阳能、制冷余热以及其它工业余热。
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