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一种热管耦合的太阳能空气制水设备

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-12-28 16:20:10

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2022-12-28 16:20:10

本发明提供了一种热管耦合的太阳能空气制水设备,所述设备包括吸收式制冷系统及空气制水系统,所述吸收式制冷系统及所述空气制水系统相连接,其由太阳能驱动实现冷却空气凝露制水;所述吸收式制冷系统与所述空气制水系统采用热管相耦合,所述热管的蒸发段位于所述空气制水系统内,以与湿空气进行换热,使得所述热管内的制冷剂吸热蒸发,管外的空气冷却结露而得到冷凝水;热管的冷凝段位于吸收式制冷系统的蒸发箱中,吸收式制冷系统蒸发箱的制冷剂吸热蒸发,使得热管冷凝段内的气体放热而冷凝。

本发明属于吸收式制冷及空气制水相关技术领域,其公开了一种热管耦合的太阳能空气制水设备,太阳能空气制水设备包括吸收式制冷系统及空气制水系统,吸收式制冷系统及空气制水系统相连接,其由太阳能驱动实现冷却空气凝露制水;吸收式制冷系统与空气制水系统采用热管相耦合,热管的蒸发段位于空气制水系统内,以与湿空气进行换热,使得热管内的制冷剂吸热蒸发,管外的空气冷却结露而得到冷凝水;热管的冷凝段位于吸收式制冷系统的蒸发箱中,吸收式制冷系统蒸发箱的制冷剂吸热蒸发,使得热管冷凝段内的气体放热而冷凝。本发明吸收式制冷系统与空气制水系统通过热管相互耦合,提高了冷量传递效率和制水效率,带有冷凝水过滤净化消毒模块,取水方便。

随着全球经济的飞速发展,人口数量不断增长,全球淡水资源短缺成为了一个重要的需要解决的问题。地球大气的厚度可以达到十万米,其中水蒸气含量可达425g/m3,特别是在海岛地区,空气湿度更高,含水量更多,空气制水是解决环节海岛淡水资源短缺问题的有效方案,并且空气制水技术的水来自大气,与地表的主要污染物完全隔绝,具有无污染,绿色环保的独特优势。

目前常用的制水方法为海水淡化,但传统的海水淡化装置由于容量大,投入规模大,运行成本高,占地面积大等问题不太适合在人员零散分布的岛礁平台上应用。同时海水淡化技术能耗高,在相当程度上依赖不可再生能源的消耗,将大量增加温室气体的排放。大部分海岛没有热源,同时海水淡化不适合大规模太阳能的应用。因此,目前海岛海水淡化主要能源供应为电能,但大部分海岛上无电厂,电能依靠大陆输送,即使岛上建有发电厂,电能供应也十分有限。此外,海水淡化可能破坏海洋生态环境,影响可持续发展,利用海水淡化制取淡水有很大的局限性。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

以下有益效果:

1.本发明吸收式制冷系统采用太阳能驱动,对电能依赖小,节能环保;并且采用风冷冷却,可以实现设备风冷化和模块化,配有冷凝水过滤净化消毒模块,取水方便,在居民相对分散及供电不便的海岛地区使用更有优势。

2.本发明将制冷系统和空气制水系统相对独立,通过热管耦合,实现冷量高效传递,避免了传统蒸汽压缩式空气制水方案中被冷却空气直接附着于蒸发器,而蒸发器形式不适用于水-溴化锂或者其他以水为制冷剂的吸收式制冷系统,导致制冷失效,本发明方案能够有效解决中小型溴化锂或者其他以水为制冷剂的吸收式制冷系统冷量传递的问题,达到冷却空气制水的目的。

3.风冷冷凝器优选采用翅片管式换热器,有利于吸收式制冷装置的风冷化;溶液热交换器优选采用套管式换热器或者板式换热器,有利于系统紧凑化。

4.本发明在空气制水系统中增加显热交换器,让冷却结露后的低温空气对过滤后的湿空气进行预冷,一方面对低温空气所携带的冷量进行充分利用,另一方面通过预冷减小热管冷却器的热负荷,回收冷量,降低能耗。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。