集水装置及集水方法

文档序号:1901612 发布日期:2021-11-30 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 集水装置及集水方法 (Water collecting device and water collecting method ) 是由 赵颖杰 郭恺文 王浩乾 潘崇耀 于 2021-08-23 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种集水装置及集水方法。包括气泵、第一换热盘管、集水器、冷凝器以及制冷片;所述冷凝器包括若干个同心圆状分布的导流单元,所述导流单元由若干个间隔分布的圆弧形挡板状的导流件组成,相邻所述导流单元中的导流件错位分布;所述集水器的第一出气口与第二换热盘管的进气口连接,所述集水器的第一出水口与过滤器的进水口连接。本发明的集水装置在太阳能供能下,其表面温度降至大气露点以下,自然风在气泵的强制循环作用下,经过制冷片冷端时,在其表面冷凝,并在重力作用下流入出水口进行收集,以实现取水效果。本发明的装置不需要任何人工能源供应,节能环保。(The invention discloses a water collecting device and a water collecting method. The air pump, the first heat exchange coil, the water collector, the condenser and the refrigerating sheet are included; the condenser comprises a plurality of concentrically distributed flow guide units, each flow guide unit consists of a plurality of arc baffle-shaped flow guide pieces distributed at intervals, and the flow guide pieces in the adjacent flow guide units are distributed in a staggered manner; and a first air outlet of the water collector is connected with an air inlet of the second heat exchange coil pipe, and a first water outlet of the water collector is connected with a water inlet of the filter. The surface temperature of the water collecting device is reduced to be below the dew point of the atmosphere under the energy supply of solar energy, and natural wind is condensed on the surface of the water collecting device when passing through the cold end of the refrigerating sheet under the forced circulation action of the air pump and flows into the water outlet for collection under the action of gravity, so that the water taking effect is realized. The device of the invention does not need any artificial energy supply, and is energy-saving and environment-friendly.)

集水装置及集水方法

技术领域

本发明涉及一种野外作业设备,特别涉及一种集水装置及集水方法。

背景技术

众所周知,世界上富含钻石、石油、天然气等矿物资源得地区往往分布在偏远的野外地区,然而野外作业时淡水供应问题给科学考察、经济开发以及军事部署带来巨大的困难。

淡水供应为野外作业带来巨大的困难,经常遇到没有充足的饮用水导致缺水,但是自备过多的饮用水会使自重增加不方便作业,尤其是长期的野外活动对于水的合理储备使用尤为重要。然而,地球的大气层是一个巨大的水库,即使在沙漠地区,湿度也超过10克/每立方。在空气中大量的水以雾气水汽的形态存在,因此,如果能高效收集空气的雾气水汽,可为野外作业提供一个重要的水资源。

发明内容

发明目的:为了解决淡水携带的问题,本发明提供了一种集水装置。本发明还提供了一种集水方法。

技术方案:本发明所述的一种集水装置,包括气泵、与所述气泵的出气口连通的第一换热盘管、与所述第一换热盘管的出气口连通的集水器以及设置在集水器上方的冷凝器;所述集水器为一侧开口的罩体,所述集水器的罩体设置有与所述第一换热管出气口连通的第一进气口,所述冷凝器包括若干个同心圆状分布的导流单元,所述导流单元由若干个间隔分布的圆弧形挡板状的导流件组成,相邻所述导流单元中的导流件错位分布,每个所述导流单元固定在主板上;所述集水器卡在所述冷凝器的导流单元外周;所述主板在导流单元的相对面贴合有制冷片;所述集水器的第一出气口与第二换热盘管的进气口连接,所述集水器的第一出水口与过滤器的进水口连接。

作为本发明的一种优选结构,所述冷凝器的主板水平向外延伸有冷凝器沿,所述罩体的上端边缘处水平向外延伸有集水罩沿;所述冷凝器沿与集水罩沿与固定片卡合后,通过固定螺钉与设置在制冷片上方设置的散热风扇固定。

作为本发明的一种优选结构,所述第一换热盘管与第二换热盘管均为螺旋状盘管,所述第一换热盘管与第二换热盘管均设置于固定片下方,第二换热盘管固定于第一换热盘管内圈。

作为本发明的一种优选结构,所述过滤器与气泵固定于第二换热盘管所围绕的圆形空腔内部。

作为本发明的一种优选结构,所述制冷片呈圆板状的半导体制冷片,所述制冷片的热端和冷端分别与散热风扇和冷凝器同轴心固定连接。

作为本发明的一种优选结构,所述冷凝器的主板呈圆板状,所述主板一侧面与半导体制冷片冷侧同轴心固定连接,所述主板另一侧面同轴心设置有若干层直径不同的导流单元。

作为本发明的一种优选结构,所述罩体卡在导流单元外周,所述罩体的外径与所述导流单元的直径差为mm。

作为本发明的一种优选结构,沿着所述罩体周向分布有若干个第一进气口,所述第一换热盘管通过宝塔头气嘴与所述第一进气口连通;所述罩体的底面呈内凹弧面,且在罩体底面并排设置有第一出气口以及第一出水口。

作为本发明的一种优选结构,所述固定片由两个对向配合的固定单元组成,每个所述固定单元内侧设置有用于固定集水罩沿和冷凝器沿的限位台阶。

利用上述的集水装置进行集水的方法,包括以下步骤:

(a)气泵在太阳能供能驱动下工作,将环境中常温高湿度的空气泵入第一换热盘管,并在第一换热盘管中与第二换热盘管中的低温低湿度空气进行换热;

(b)经过预冷的空气通过分别从进气接头进入冷凝器内,并于冷凝器内部在导流件的扰流作用下与制冷片冷侧换热;

(c)空气在冷凝器内部降温后冷凝成液滴,顺沿集水器内凹弧面下方的第一出水口流出,同时,低温低湿度的气体从内凹弧面下方的第一出气口导出;

(d)低温低湿度的气体在第二换热盘管内与第一换热盘管中的高温高湿度空气进行换热后排出至大气中;

(e)自集水器下方第一出水口流出的液体水经过过滤器处理后,在水杯内收集储存。

有益效果:(1)本发明的提供的集水装置,该装置应用太阳能驱动从大气中获得淡水,并充分考虑能量回收利用,既环保又节能,而且它只消耗低潜在的环境能源,即由于太阳辐射而产生的热表面来提供能量驱动制冷片和气泵,当半导体制冷片表面温度降至大气露点以下,自然风经过气泵强制循环经过半导体制冷片冷端时,在其表面冷凝,并在重力作用下流入出水口进行收集,以实现空气取水工艺;(2)本发明在考虑便携性的前提下,充分利用了空间结构特点合理的连接各个部件,使设计的装置更加紧凑;(3)本发明中的集水装置不需要任何人工能源供应,节能环保,可为野外作用提供便捷的取水方式。

附图说明

图1为本发明的集水装置具体应用的三维结构示意图;

图2为发明的集水装置的爆炸结构示意图;

图3为本发明的集水装置的安装结构示意图;

图4为本发明的集水器、冷凝器、制冷片三维结构示意图;

图5为本发明的集水器、冷凝器、制冷片、换热盘管的三维结构示意图;

图6为本发明的冷凝器的结构示意图;

图7为本发明的冷凝器的结构示意图。

图8为本发明集水装置的安装结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案,下面将根据附图对本发明的具体实施方式进行清楚、完整的描述。

实施例1:如图1和图2所示,本实施例中提供了一种本发明集水装置Ⅰ的具体应用形式,集水装置Ⅰ应用于水杯,除了集水装置Ⅰ外,还包括安装有集水装置Ⅰ的杯盖Ⅱ以及杯体Ⅲ,过滤器7送出的液体最终杯体Ⅲ中储存。

本发明中的集水装置Ⅰ的能量来源为太阳能,太阳能获得的形式为通过现有技术的太阳能电板,太阳能电板与集水装置Ⅰ中的气泵1、半导体制冷片5、风扇9均为电连接,即太阳能电板为集水装置Ⅰ供能,不需要其余能量供应。

如图2和图3所示,本发明中所述的集水装置Ⅰ包括气泵1、与气泵1出气口连通的第一换热盘管2、设置于第一换热盘管2上方的集水器3以及与集水器3卡合的冷凝器4,与冷凝器4上表面贴合的制冷片5、用于气体送出时再次换热的第二换热盘管6以及用于冷凝水过滤的过滤器7,在制冷片5上方还设置有散热风扇9,散热风扇9与制冷片5的热侧固定连接。

第一换热盘管2为螺旋形盘管,第二换热盘管6为螺旋状盘管,第二换热盘管6设置在第一换热盘管2内侧,第一换热盘管2与第二换热盘管6同轴设置,过滤器7与气泵1设置在第二换热盘管6所围绕的圆形空腔内部。

气泵1进口处与大气连通,气泵1的出口处第一换热盘管2的进气口连通,且气泵1的能量供给方式为太阳能供能。第一换热盘管2为螺旋形盘管,第一换热盘管2的进气口处与气泵1出口处连通,具体地,第一换热盘管2出口处设置有若干个与第一进气口302连通的出气接头201。

如图3和图4所示,本发明所述的集水器3边缘向外延伸有集水罩沿305,在集水器3的主体为一侧开口的圆柱形罩体301,罩体301的圆柱形壁面上设置有若干个与第一换热盘管2的出气口连通的第一进气口302,集水器3的罩体底面上设置有用于气体送出的第一出气口303以及用于液体送出的第一出水口304。在本实施例中,第一进气口302沿着集水器3的圆柱形壁面周向分布,具体为罩体301的壁面上分布有四个周向分布的第一进气口302,第一换热盘管2的出口处设置有与第一进气口302连通的出气接头201,气泵1泵入的高温高湿的气体经过第一换热盘管2,通过进气接头201以及第一进气口302送入冷凝器4;在第一换热盘管2末端均布的四个进气接头201与集水器3均布的四个第一进气口302相连接,且第一进气口302设置在罩体301壁面的下端,进气相对冷凝器4为热空气,自身存在向上运动的作用,进一步增加进气与冷凝器4的接触时间。集水器3的罩体301底面设置有内凹弧面(弧面向下凸起),在具体应用时,集水器3的罩体301的底部布设约15°倾斜坡度,第一出水口304位于弧面中心位置,便于冷凝水往第一出水口304处集中;第一出气口303设置在第一出水口304旁边,与第一出水口304并联设置。在本实施例中,第一出气口303、第一出水口304以及周向设置的第一进气口302均设置宝塔头气嘴分别与对应器件连接。

冷凝器4一侧面与制冷片5冷侧贴合,冷凝器4另一侧面与集水器3卡合,冷凝器4与集水器3卡合侧面上设置有若干导流单元40。导流单元40为自冷凝器4表面向着集水器3方向延伸的圆弧形凸起;如图4、图5、图6、图7所示,若干导流单元40同轴呈层状分布于冷凝器4表面,即导流单元由内至外呈同心圆状分布,每个导流单元40由若干个间隔分布的圆弧形挡板状的导流件401组成,相邻导流单元40中的导流件401错位分布,在增强气流扰动的同时增加换热面积,导流单元40固定在主板402上。罩体301卡合在导流单元40的外周,本实施例中,最外层的导流单元与罩体301之间具有2mm的间隙。

集水器3的第一出气口303与用于气体换热的第二换热盘管6连通,第二换热盘管6为螺旋形盘管,第二换热盘管6的进口处设置有与第一出气口303连通的进气接头,第二换热盘管6的出气口与大气连通。如图3所示,第二换热盘管6固定于第一换热盘管2内圈,可对进气换热盘管2进行预冷,起到冷量回收的作用。

集水器3的第一出水口304与过滤器7的进水口连通,过滤器7的出水口与外界储存装置连通。

如图4所示,集水器3与冷凝器4外侧通过固定片8固定,集水器3的顶端向外延伸有集水罩沿305,冷凝器4对应位置设置有冷凝器沿403,固定片8呈正方形板状,固定片8由相互接合的固定板801组成。在本实施例中,固定板801为两个半圆板,相互对接。每个固定板801内侧设置的用于卡合第一固定边沿305和第二固定边沿403的限位台阶802,集水罩沿305与冷凝器沿403分别与限位台阶802的侧壁卡合,通过固定片将冷凝器4以及集水器3固定。

半导体制冷片5上方设置有散热风扇9,固定片8通过固定件与散热风扇固定,具体地,散热风扇9为方柱状结构,散热风扇9四个直角处的通孔与分布于呈正方形板状固定片8四个直角处的通孔通过4个固定螺钉10固定连接,散热风扇9与固定片8中间结构从上到下依次为制冷片5、冷凝器4和集水器3。即本实施例中,通过固定螺钉10将散热风扇9、制冷片5、冷凝器4与集水器3固定。

本发明通过每个结构相互之间的嵌套,保证了装置的便携性,包括上文描述的第二换热盘管6嵌于第一换热盘管2内圈,气泵1与过滤器7并排布置在第二换热盘管6内部,充分利用空间尺寸,且过滤器7的第二出水口701与杯盖Ⅱ相通。

如图8所示,为了更好组装整个装置,本实施例中,过滤器7的进水口和集水器3的第一出水口304用可拆卸的螺纹连接,方便过滤器7拆卸清洗,第二换热盘管6与集水器3的第一出气口303采用便于拆卸的螺纹连接。

在具体应用时,本实施例中的集水装置可以选择以下规格:制冷片5直径118mm,厚度4mm。过滤器7外径49mm,高度100mm;气泵1外径32mm,高度109mm。

实施例2:利用实施例1的集水装置进行集水的方法,包括以下步骤:

步骤1:气泵1在太阳能供能驱动下工作,将环境中常温高湿度的空气泵入第一换热盘管2,并在第一换热盘管2中与第二换热盘管6中的低温低湿度空气进行换热;

步骤2:经过预冷的空气通过分别从进气接头201进入冷凝器4内,并在冷凝器4内部在导流件402的扰流作用下与制冷片5冷侧换热;

步骤3:空气在冷凝器4内部降温后冷凝成液滴,顺沿集水器3下方的第一出水口304流出,同时,低温低湿度的气体从椎体下方的第一出气口303导出;

步骤4:低温低湿度的气体在第二换热盘管6内与第一换热盘管2中的高温高湿度空气进行换热后排出至大气中;

步骤5:自集水器3下方第一出水口303流出的液体水经过过滤器7处理后,在水杯内收集储存。

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