【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及冷凝空氣取水，尤其涉及一種電暈放電增強冷凝空氣取水裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、在很多偏遠的干旱半干旱地區(qū)，由于全球變暖和氣候條件干燥少雨，對水的需求非常大，在這些地區(qū)獲得飲用水和農(nóng)業(yè)用水非常困難。
2、人們通過海水淡化、處理廢水后回用、抽取地下水等方式收集淡水。然而，上述技術(shù)普遍體積大不利于地區(qū)規(guī)劃、部分地區(qū)土壤持水性較差無法有效保持和利用雨水資源，限制了其實際應用。
3、在緩解淡水短缺問題的各種策略中，制冷結(jié)露取水方法較反滲透海水淡化技術(shù)能夠在不損害天然淡水生態(tài)系統(tǒng)的情況下提供了充足的優(yōu)質(zhì)水，制冷結(jié)露取水由于規(guī)模小、應用場景廣泛，已顯示出其巨大的潛力，但該技術(shù)還存在取水能耗高、取水速率慢等不足。在這樣的技術(shù)背景下，通過電暈放電手段來增強冷凝空氣取水的技術(shù)能夠根據(jù)實際場景地需求，靈活工作在高取水速率模式或低能耗模式，但該技術(shù)還未有成熟的發(fā)展。
4、常見的冷凝空氣取水裝置僅對空氣具有降溫作用，即使其降低至露點溫度凝結(jié)出水滴，其裝置的形狀類似于翅片冷凝器。而將電暈放電手段施加在現(xiàn)有的具有冷凝功能的結(jié)構(gòu)(如翅片)上，并且達到運行穩(wěn)定且安全、整體裝置結(jié)構(gòu)緊湊的要求，存在很大困難。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服制冷結(jié)露取水方法的不足，提出一種能降低取水能耗、提高取水速率的制冷結(jié)露取水方法。
2、為達到上述目的，本專利技術(shù)提出一種電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，包括過濾機構(gòu)、電暈放電機構(gòu)、制冷機構(gòu)、動力機構(gòu)和收集容器，具
3、過濾機構(gòu)：用于氣體過濾；
4、電暈放電機構(gòu)：用于電暈放電，將過濾后的氣體進行電離處理，使得氣體中水分子聚集成核，形成帶電荷微小液滴；
5、制冷機構(gòu)：與電暈放電機構(gòu)相連接，用于提供冷量，將經(jīng)過電暈放電處理后的帶電荷微小液滴進一步冷凝成水滴或?qū)⑽春呻姵晒Φ乃魵饫淠梢簯B(tài)析出；
6、動力機構(gòu)：用于控制氣體的定向流動，將氣體送入過濾機構(gòu)、電暈放電模塊和制冷模塊；
7、收集容器：用于收集經(jīng)過電暈放電處理和冷凝處理后的凝結(jié)水。
8、進一步的，所述電暈放電機構(gòu)包括放電電極針板、模塊電阻和鋁質(zhì)中空冷凝筒：
9、所述模塊電阻的輸出端通過導線與所述放電電極針板連接；
10、所述放電電極針板與所述鋁質(zhì)中空冷凝筒相連接，并產(chǎn)生電暈放電；
11、所述鋁質(zhì)中空冷凝筒通過導線，與所述模塊電阻的輸入端相連，形成電路通路；
12、供電時，接通模塊電阻的電源，模塊電阻的輸出端通過導線與針板連接，然后針板與鋁質(zhì)中空冷凝筒之間產(chǎn)生電暈放電，鋁質(zhì)中空冷凝筒通過導線與模塊電阻的輸入端相連，形成電路通路；
13、所述放電電極針板包括電極底座和電極針，所述電極針的一端固定于所述電極底座上，另一端插入冷凝筒內(nèi)，形成針-筒電極構(gòu)型。
14、進一步的，所述電極針采用不銹鋼材質(zhì)，所述電極針插入所述冷凝筒內(nèi)，位于冷凝筒的圓筒中心位置，保證電暈放電空間面積的最大化。
15、進一步的，所述不銹鋼材質(zhì)的電極針的頂端為尖形。
16、進一步的，所述電暈放電機構(gòu)的放電原理為：在電暈電極與收集電極之間加上足夠強的高壓直流電壓，使得電暈電極周圍的空氣中的(h2o、n2、o2、co2等)分子發(fā)生電離。在高壓場中，電子和離子被拉向相反的方向，阻止了它們的重新組合。由于水是極性分子(偶極子動量ρ0)，水分子正負電荷兩邊局部電場強度的不同，會產(chǎn)生使水蒸氣向帶電粒子漂移運動的介電泳力(fdp)。在電離區(qū)被高壓電離空氣產(chǎn)生正離子和自由電子，受介電泳力的作用，中性水蒸氣會向部分帶電粒子(正離子、自由電子)漂移結(jié)合，進而產(chǎn)生水蒸氣富集。當水蒸氣密度超過飽和水平時，水蒸氣就會聚集成核，形成帶正負電液滴。當水蒸氣聚集成核形成帶電液滴后，由于電荷的存在，帶電液滴會增長。當帶電粒子運動到漂移區(qū)時，由于帶負電液滴體積增大，與空氣中的中性水蒸氣碰撞截面增加，進一步給了帶電液滴增長的機會。電離區(qū)形成的帶電粒子(帶負電液滴、自由電子)在電場力的作用下向地電極定向加速運動形成“離子風”。此外在介電泳成核期間，中性水蒸氣向帶電粒子漂移所降低的化學勢能轉(zhuǎn)換為電極化勢能儲存在液滴中，降低的化學勢會降低液滴的熱容，即在冷凝板提供相同冷凝能耗下，可以使更多水蒸氣得到冷卻。
17、進一步的，所述制冷模塊包括壓縮機和翅片冷凝器，所述壓縮機通過銅管，與所述翅片冷凝器相連接，所述翅片冷凝器通過銅管與所述鋁質(zhì)中空冷凝筒相連接，維持所述鋁質(zhì)中空冷凝筒低溫。
18、所述制冷模塊的運行原理為：啟動壓縮機，將低壓蒸汽經(jīng)過壓縮后，變?yōu)楦邷馗邏簹怏w制冷劑；該高溫高壓氣體通過銅管進入翅片冷凝器，與周圍空氣發(fā)生熱交換；使得該高溫高壓氣體制冷劑由高溫高壓過熱蒸汽變?yōu)楦邏旱蜏兀瑥亩鴮X質(zhì)中空冷凝筒維持在低溫狀態(tài)，然后，變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭怏w與風道中的空氣發(fā)生熱交換，吸收空氣熱量而發(fā)生汽化，變成低溫低壓飽和蒸汽，接著該低溫低壓飽和蒸汽制冷劑再一次被送進壓縮機，開始新循環(huán)。
19、進一步的，所述過濾機構(gòu)設于所述放電電極針板上方，所述模塊電阻通過亞克力材料，與所述放電電極針板隔開；所述放電電極針板通過亞克力板，與所述鋁質(zhì)中空冷凝筒匹配連接；所述制冷模塊通過所述針-筒電極構(gòu)型，與所述電暈放電機構(gòu)相連接；所述針-筒電極構(gòu)型以多級排列的方式，排列于所述收集容器的正上方，所述鋁制中空冷凝筒為接地電極鋁質(zhì)中空冷凝筒。
20、進一步的，所述鋁制中空冷凝筒是通過將鋁塊進行鉆通孔處理而形成的帶通孔鋁塊，該具有通孔的鋁塊即為鋁制中空冷凝筒，所述通孔即為圓形通道。
21、進一步的，常見的冷凝空氣取水裝置僅對空氣具有降溫作用，通過降低溫度至露點溫度，使得氣體凝結(jié)出水滴，現(xiàn)有的冷凝空氣取水裝置的形狀類似于翅片冷凝器，將電暈放電手段施加在現(xiàn)有的具有冷凝功能的結(jié)構(gòu)上(如翅片)，并且要求達到運行穩(wěn)定且安全、整體裝置結(jié)構(gòu)緊湊，存在很大困難。而通過所述針-筒電極構(gòu)型，將電暈放電模塊和冷凝模塊結(jié)合起來，使得空氣中的水分子既能通過電暈放電增強作用，同時也能通過冷凝作用，從而降到露點溫度，且運行安全穩(wěn)定，整體裝置結(jié)構(gòu)緊湊靈活。
22、進一步的，所述壓縮機還連接有溫度控制器，用于控制壓縮機的工作頻率；所述溫度控制器的溫度探頭端與所述接地電極鋁質(zhì)中空冷凝筒相連接。
23、供電時，接通溫度控制器與壓縮機的電源，溫度控制器的溫度探頭端與鋁質(zhì)中空冷凝筒相連，實時檢測鋁質(zhì)中空冷凝筒溫度以此控制壓縮機；溫度控制器的另一端與壓縮機的供電端相連，目的是通過鋁質(zhì)中空冷凝筒溫度，從而控制是否給壓縮機供電。
24、進一步的，所述接地電極鋁質(zhì)中空冷凝筒上設有保溫棉，主要用于對鋁質(zhì)中空冷凝筒進行良好的保溫，減少能源的浪費。
25、進一步的，所述過濾機構(gòu)包括第一濾網(wǎng)和設于所述第一濾網(wǎng)下方的第二濾網(wǎng)，所述第一濾網(wǎng)由亞力克材料組成，用于過濾氣體環(huán)境中的大顆粒物，阻擋大顆粒物進入電暈本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，包括
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述電暈放電機構(gòu)包括放電電極針板、模塊電阻和鋁質(zhì)中空冷凝筒：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述制冷模塊包括壓縮機、翅片冷凝器和鋁質(zhì)中空冷凝筒，所述壓縮機通過銅管，與所述翅片冷凝器相連接，所述翅片冷凝器與所述鋁質(zhì)中空冷凝筒相連接，維持所述鋁質(zhì)中空冷凝筒低溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述過濾機構(gòu)設于所述放電電極針板上方，所述模塊電阻通過亞克力材料，與所述放電電極針板隔開；所述制冷模塊通過所述針-筒電極構(gòu)型，與所述電暈放電機構(gòu)相連接；所述針-筒電極構(gòu)型以多級排列的方式，排列于所述收集容器的正上方，所述鋁質(zhì)中空冷凝筒為接地電極鋁質(zhì)中空冷凝筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述壓縮機還連接有溫度控制器，所述溫度控制器的溫度探頭端與所述接地電極鋁質(zhì)中空冷凝筒相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電暈
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述過濾機構(gòu)包括第一濾網(wǎng)和設于所述第一濾網(wǎng)下方的第二濾網(wǎng)，所述第一濾網(wǎng)由亞力克材料組成，用于過濾阻擋大顆粒物進入；所述第二濾網(wǎng)為活性炭空氣濾網(wǎng)，用于吸附過濾微小雜質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述動力機構(gòu)包括直流風扇和折流板，所述直流風扇固定于所述第一濾網(wǎng)和所述第二濾網(wǎng)之間，形成空氣流動通道；所述折流板的兩端黏附在外殼的兩側(cè)，與所述翅片冷凝器形成空氣流道，用于將空氣排出裝置外。
9.一種電暈放電增強冷凝空氣取水方法，基于如權(quán)利要求1-8任意一項所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，包括如下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電暈放電增強冷凝空氣取水方法，其特征在于，將所述電暈放電增強冷凝空氣取水方法和表面改性方法相結(jié)合，實現(xiàn)利用電暈放電和表面改性協(xié)同作用的增強冷凝空氣取水。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，包括
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述電暈放電機構(gòu)包括放電電極針板、模塊電阻和鋁質(zhì)中空冷凝筒：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述制冷模塊包括壓縮機、翅片冷凝器和鋁質(zhì)中空冷凝筒，所述壓縮機通過銅管，與所述翅片冷凝器相連接，所述翅片冷凝器與所述鋁質(zhì)中空冷凝筒相連接，維持所述鋁質(zhì)中空冷凝筒低溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述過濾機構(gòu)設于所述放電電極針板上方，所述模塊電阻通過亞克力材料，與所述放電電極針板隔開；所述制冷模塊通過所述針-筒電極構(gòu)型，與所述電暈放電機構(gòu)相連接；所述針-筒電極構(gòu)型以多級排列的方式，排列于所述收集容器的正上方，所述鋁質(zhì)中空冷凝筒為接地電極鋁質(zhì)中空冷凝筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電暈放電增強冷凝空氣取水裝置，其特征在于，所述壓縮機還連接有溫度控制器，所述溫度控制器的溫度探頭端與所述接地電極鋁質(zhì)中空冷凝筒相連接。
...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬新杰，馮道倫，
申請(專利權(quán))人：上海海事大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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