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专利号: 2021113728017
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种吸附式空气取水实验装置,包括热源发生装置和冷源发生装置,其特征在于:包括热水子系统、取水子系统和冷却水子系统;

所述取水子系统包括从上往下依次连接且内腔相互连通的吸附床壳(2)、空气缓冲通道(3)、冷凝器(4)、排气集水盒(5)和集水瓶(7);

所述吸附床壳(2)的顶部入口处设有风机(1),吸附床壳(2)的内腔设有吸附床,吸附床包括竖立着依次交替排列的波纹状吸附剂片(205)和平片状吸附剂片(206),在吸附床内部均匀分布地设有吸附床换热盘管(201);

所述热水子系统包括储热水箱(11),储热水箱(11)通过吸附床热水环路a与吸附床换热盘管(201)相连通;所述冷却水子系统包括储冷水箱(12),储冷水箱(12)通过吸附床冷却水环路b与吸附床换热盘管(201)相连通;所述冷凝器(4)内腔中设有冷凝翅片式换热器(401),冷凝翅片式换热器(401)通过冷凝水环路c与储冷水箱(12)相连通;

所述储热水箱(11)内部设有热水换热盘管(1102)和电加热装置(1101),热水换热盘管(1102)的通过管道与所述热源发生装置相连通成热源循环回路d;所述储冷水箱(12)内设有低温水换热盘管(1204),低温水换热盘管(1204)通过管道与所述冷源发生装置相连接冷源循环回路e;

所述吸附床热水环路a包括储热水箱(11)的出水口通过储热水箱泵(1106)、热水供水管(1107)与冷热水供水三通阀门(202)的热水进口(2021)相连通,冷热水供水三通阀门(202)的出水口与吸附床换热盘管(201)的入水口相连通,储热水箱(11)的进水口通过热水回水管(1108)与冷热水回水三通阀门(203)的热水出口(2031)相连通,冷热水回水三通阀门(203)的进水口与吸附床换热盘管(201)的出水口相连通;

所述吸附床冷却水环路b包括储冷水箱(12)的出水口通过储冷水箱泵(1201)、储冷水箱出水管(1202)与冷却水供水三通阀门(904)入水口相连通,然后冷却水供水三通阀门(904)的上出口(9041)通过吸附床冷却水供水管(905)与冷热水供水三通阀门(202)的冷却水进口(2022)相连通,冷热水供水三通阀门(202)的出水口与吸附床换热盘管(201)的入水口相连通;储冷水箱(12)的回水口通过储冷水箱回水管(1203)与冷却水回水三通阀门(909)出水口相连通,然后冷却水回水三通阀门(909)的上回口(9091)通过吸附床冷却水回水管(907)与冷热水回水三通阀门(203)的冷却水出口(2032)相连通,冷热水回水三通阀门(203)的进水口与吸附床换热盘管(201)的出水口相连通;

所述冷凝水环路c包括储冷水箱(12)的出水口通过储冷水箱泵(1201)、储冷水箱出水管(1202)与冷却水供水三通阀门(904)入水口相连通,然后冷却水供水三通阀门(904)的下出口(9042)通过冷却水供水管(906)与冷凝翅片式换热器(401)的入水口相连通,储冷水箱(12)的回水口通过储冷水箱回水管(1203)与冷却水回水三通阀门(909)的出水口相连接,然后冷却水回水三通阀门(909)的下回口(9092)通过冷却水回水管(908)与冷凝翅片式换热器(401)的出水口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种吸附式空气取水实验装置,其特征在于:

所述波纹状吸附剂片(205)和平片状吸附剂片(206)均为表面涂覆吸附剂涂层的铝片,吸附剂涂层采用活性炭‑聚丙烯酸钠复合材料;

所述排气集水盒(5)的四周侧壁上设有排气孔(501),底部为漏斗型的出水口(502);

所述储热水箱(11)的顶部设有第一补水管(1103),第一补水管(1103)上安装有带有第一浮球(1105)的第一浮球阀(1104);

所述储冷水箱(12)的顶部设有第二补水管(1206),第二补水管(1206)上安装有带有第二浮球(1205)的第二浮球阀。

3.根据权利要求2所述的一种吸附式空气取水实验装置,其特征在于:

所述热源发生装置为低品位热源装置,包括采用太阳能、锅炉废热或工业余热,所述冷源发生装置为压缩式制冷机、半导体制冷机、冷却塔或空气冷却装置。

4.根据权利要求3所述的一种吸附式空气取水实验装置,其特征在于:

所述热源发生装置为太阳能集热器(10),太阳能集热器(10)通过热源循环回路d与热水换热盘管(1102)相连接;

所述热源循环回路d包括热水换热盘管(1102)的入水口通过太阳能集热器泵(1001)、太阳能集热器出水管(1002)与太阳能集热器(10)的出水口相连接,热水换热盘管(1102)的出水口通过太阳能集热器回水管(1003)与太阳能集热器(10)的入水口相连接。

5.利用如权利要求1‑4任一所述的一种吸附式空气取水实验装置进行的空气再生取水的方法,其特征在于:

1.1、一次完整的循环阶段包括吸附阶段和再生阶段,吸附阶段的时长为3 4h,再生阶~段的时长为1 2h;

~

1.2、吸附阶段:

热源循环回路d关闭,冷源循环回路e开启;

冷热水供水三通阀门(202)、冷热水回水三通阀门(203)切换为:换吸附床热水环路a关闭,吸附床冷却水环路b导通;冷却水供水三通阀门(904)、冷却水回水三通阀门(909)切换为吸附床冷却水环路b导通,冷凝水环路c关闭;

风机(1)运行,驱动空气在取水子系统中从上往下流动,空气进入吸附床壳(2)后,波纹状吸附剂片(205)和平片状吸附剂片(206)表面的吸附剂涂层吸收空气中的水蒸气的同时温度升高,经过时长3 4h后,吸附剂涂层接近而未达到吸附饱和的状态;

~

储冷水箱(12)中的水与低温水换热盘管(1204)中的低温介质换热降温成冷却水,冷却水在通过吸附床冷却水环路b进入吸附床换热盘管(201)中,排走波纹状吸附剂片(205)和平片状吸附剂片(206)表面的吸附剂涂层的吸附热;

含湿量降低的空气从吸附床壳(2)中出来经过空气缓冲通道(3)、冷凝器(4)进入排气集水盒(5),再通过排气孔(501)排出到外界;

1.3、再生取水阶段:

热源循环回路d开启,冷源循环回路e开启;

冷热水供水三通阀门(202)、冷热水回水三通阀门(203)切换为:换吸附床热水环路a导通,吸附床冷却水环路b关闭;冷却水供水三通阀门(904)、冷却水回水三通阀门(909)切换为吸附床冷却水环路b关闭,冷凝水环路c导通;

1.3.1、热水循环

热源发生装置产生的高温介质在热水换热盘管(1102)中与储热水箱(11)内的水进行间接换热,储热水箱(11)内的水升温成高温热水,当热源发生装置无法产生所需高温介质时,开启电加热装置(1101)来直接加热储热水箱(11)内的水;

高温热水通过吸附床热水环路a至吸附床换热盘管(201)中循环流动,通过热传导和热对流的方式加热吸附床;

1.3.2、冷却水循环

冷源发生装置产生的低温媒介通过低温水换热盘管(1204)与储冷水箱(12)内的水发生间接热交换,储冷水箱(12)中的水降温成冷却水,冷却水通过冷凝水环路c进入冷凝翅片式换热器 (401)中循环流动;

1.3.3、空气取水

步骤1.3.1中吸附床被加热使得吸附剂涂层再生,内部吸附的水分得到脱附释放;

风机(1)运行驱动空气进入吸附床壳(2)后,与吸附床中表面高温高湿的吸附剂涂层进行热、湿交换变为高温高湿的空气;高温高湿的空气通过缓冲通道(3)进入冷凝器(4),与冷凝翅片式换热器(401)中的冷却水换热,高温高湿空气被冷凝,在冷凝翅片式换热器(401)的表面凝结为液态水落入排气集水盒(5)中,从出水口(502)上汇聚并落入集水瓶(7)中储存;

被冷凝后的空气离开冷凝器(4)后进入排气集水盒(5)中,通过排气孔(501)排出到外界。

6.根据如权利要求5所述的空气再生取水的方法,其特征在于:

所述热源发生装置为太阳能集热器(10),所述高温介质为水,有太阳光照射条件下,太阳能集热器(10)产生高温热水,高温热水通过热源循环回路d循环进入热水换热盘管(1102)。