增壓空氣制水機系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種增壓空氣制水機系統，屬大氣水循環控制技術領域。
【背景技術】
[0002]地球上的水圈是一個永不停息的動態系統。在太陽輻射和地球引力的推動下，水在水圈內各組成部分之間不停的運動著，構成全球范圍的海陸間循環(大循環)，并把各種水體連接起來，使得各種水體能夠長期存在。海洋和陸地之間的水交換是這個循環的主線，意義最重大。在太陽能的作用下，海洋表面的水蒸發到大氣中形成水汽，水汽隨大氣環流運動，一部分進入陸地上空，在一定條件下形成雨雪等降水；大氣降水到達地面后轉化為地下水、土壤水和地表徑流，地下徑流和地表徑流最終又回到海洋，由此形成淡水的動態循環。這部分水容易被人類社會所利用，具有經濟價值，即水資源。
[0003]水循環系統是多環節的龐大動態系統，自然界中的水是通過多種路線實現其循環和相變的。
[0004]水循環分為海陸間循環(大循環)以及陸上內循環和海上內循環(小循環)。從海洋蒸發出來的水蒸氣，被氣流帶到陸地上空，凝結為雨、雪、雹等落到地面，一部分被蒸發返回大氣，其余部分成為地面徑流或地下徑流等，最終回歸海洋。這種海洋和陸地之間水的往復運動過程，稱為水的大循環。僅在局部地區(陸地或海洋)進行的水循環稱為水的小循環。環境中水的循環是大、小循環交織在一起的，并在全球范圍內和在地球上各個地區內不停地進行著。
[0005]由于水的循環中大、小循環的不均勻性與隨機性，對人類社會而言，產生了極其重要的影響，地球很多地方積澇成災。但更多的地方干旱少雨，嚴重影響人類生產生活的諸多方面。
[0006]利用人工方法干預大氣水的循環相變，尤其是小環境范圍的微氣候水相變控制，從而空氣中取水，為人類服務，是一直受人關注的科學技術之一。
[0007]人工方法改變空氣中水的成分，即空氣制水，一般通過蒸發循環制冷技術將空氣溫度降到當前狀態的露點之下，結露取水，模擬自然氣候運作過程。該技術比較成熟，且已形成產品以供使用。鑒于其較低的制水效率，耗能極高，除少數場合外，很難推廣。
【發明內容】
[0008]針對上述技術問題，本發明提供一種增壓空氣制水機系統，通過增壓制水，能量回收，可大幅度降低制水能耗。
[0009]本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
本發明提供一種增壓空氣制水機系統，包括壓縮機、節能器、一級換熱器、二級換熱器、冷凝器、水分離器、膨脹機、驅動機，其中，壓縮機的輸入端為進氣端，輸出端與節能器的熱邊、一級換熱器的熱邊、二級換熱器的熱邊、冷凝器、水分離器的輸入端依次連接，水分離器的輸出端與節能器的冷邊、膨脹機、冷凝器、二級換熱器的冷邊依次連接，構成循環通路；驅動機分別連接壓縮機、膨脹機，用于驅動壓縮機、膨脹機。
[0010]作為本發明的進一步優化方案，壓縮機、驅動機、膨脹機為共軸系統。
[0011]作為本發明的進一步優化方案，還包括風機，用于驅動冷卻空氣進入一級換熱器。
[0012]作為本發明的進一步優化方案，驅動機為電機、風力機或內燃機。
[0013]作為本發明的進一步優化方案，壓縮機為容積式壓縮機或速度型壓縮機。
[0014]作為本發明的進一步優化方案，膨脹機為容積式膨脹機或透平膨脹機。
[0015]本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
現有技術通過未經壓縮的空氣冷卻至露點以下來制水，由于需要同時降低空氣與水蒸氣溫度至露點以下，需要很大的制冷量，即需要輸入較大的制冷功率，且無法回收膨脹功；本發明通過壓縮機提高了壓力，大幅度提高了空氣的露點溫度，使得在高于環境溫度的條件下即可相變制水，同時回收了大部分壓縮功，作為開式空氣循環的系統，無需制冷劑，制水效率大幅度提升，克服了上述缺點，結構簡單而高效。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的結構示意圖。
[0017]其中，1-進氣；2_壓縮機；3_—級換熱器；4-風機；5_冷卻空氣；6-排氣；7-二級換熱器；8_水分離器；9-供水；10_冷凝器；11_膨脹機；12_驅動機；13_節能器。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
本發明提供一種增壓空氣制水機系統，如圖1所示，包括壓縮機、節能器、一級換熱器、二級換熱器、冷凝器、水分離器、膨脹機、驅動機，其中，壓縮機的輸入端為進氣端，輸出端與節能器的熱邊、一級換熱器的熱邊、二級換熱器的熱邊、冷凝器、水分離器的輸入端依次連接，水分離器的輸出端與節能器的冷邊、膨脹機、冷凝器、二級換熱器的冷邊依次連接，構成循環通路；驅動機分別連接壓縮機、膨脹機，用于驅動壓縮機、膨脹機。
[0019]其中，壓縮機、驅動機、膨脹機為共軸系統。由于膨脹機膨脹做功，相當于回收了大部分壓縮功，壓縮空氣所需凈功為壓縮功與膨脹功之差很小，大幅度降低了制水機之能耗。
[0020]本發明系統的工作過程如下:
環境空氣作為進氣經壓縮機壓縮后升溫升壓，經過節能器熱邊降溫，與一級換熱器熱邊熱交換后冷卻，再經過二級換熱器熱邊進一步冷卻，而后與冷凝器的冷邊熱交換降溫至壓力露點，同時釋放出起水蒸氣汽化潛熱凝結為液態水，含有游離液態水的氣水混合物進入水分離器進行分水處理后，干燥、飽和的高壓空氣進入節能器冷邊吸收熱邊的熱量溫度升高，冷邊出口進入膨脹機膨脹做功、溫度下降，膨脹機出口的低溫低壓空氣經冷凝器的冷邊，在冷卻了熱邊高壓空氣后，溫度有一定升高，作為排氣經二級換熱器冷邊出口排出。在某些工況條件下，進氣流經一級換熱器、二級換熱器、冷凝器均有可能凝結出水。
[0021]其中，冷凝器、水分離器將空氣中液態水分離后，其產出即為供水，為制水機的制水量。
[0022]本發明中，驅動機可以是電機、內燃機等動力機械。壓縮機可以是容積式壓縮機如活塞式壓縮機、回轉式壓縮機等；也可以是速度型壓縮機如離心式壓縮機、軸流式壓縮機等。膨脹機可以是容積式膨脹機如活塞式膨脹機、回轉式膨脹機等；也可以是透平膨脹機如離心式渦輪、向心式渦輪等。
[0023]由于空氣進入節能器冷邊提高了溫度，膨脹機膨脹功與進口溫度成正比，且溫差也隨之增大，故在增大回收功的同時，對渦輪出口溫度影響很小，故稱之為節能器。
[0024]本發明增壓空氣制水機系統還包括風機，用于驅動冷卻空氣進入一級換熱器。冷卻空氣由風機驅動進入一級換熱器冷邊，對進氣進行初步冷卻。這里，冷卻空氣還可以是其他可以采用的冷源，如海水等；風機可以與驅動機共軸，由其直接驅動。
[0025]現有系統通過未經壓縮的空氣冷卻至露點以下來制水，由于需要同時降低空氣與水蒸氣溫度至露點以下，需要很大的制冷量，即需要輸入較大的制冷功率，且無法回收膨脹功；新系統通過壓縮機提高了壓力，大幅度提高了空氣的露點溫度，使得在高于環境溫度的條件下即可相變制水，同時回收了大部分壓縮功，作為開式空氣循環的系統，無需制冷劑，制水效率大幅度提升，克服了上述缺點，結構簡單而高效。
[0026]以上所述，僅為本發明中的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含范圍之內，因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.增壓空氣制水機系統，其特征在于，包括壓縮機、節能器、一級換熱器、二級換熱器、冷凝器、水分離器、膨脹機、驅動機，其中，壓縮機的輸入端為進氣端，輸出端與節能器的熱邊、一級換熱器的熱邊、二級換熱器的熱邊、冷凝器、水分離器的輸入端依次連接，水分離器的輸出端與節能器的冷邊、膨脹機、冷凝器、二級換熱器的冷邊依次連接，構成循環通路；驅動機分別連接壓縮機、膨脹機，用于驅動壓縮機、膨脹機。2.根據權利要求1所述的增壓空氣制水機系統，其特征在于，壓縮機、驅動機、膨脹機為共軸系統。3.根據權利要求1所述的增壓空氣制水機系統，其特征在于，還包括風機，用于驅動冷卻空氣進入一級換熱器。4.根據權利要求1所述的增壓空氣制水機系統，其特征在于，驅動機為電機、風力機或內燃機。5.根據權利要求1所述的增壓空氣制水機系統，其特征在于，壓縮機為容積式壓縮機或速度型壓縮機。6.根據權利要求1所述的增壓空氣制水機系統，其特征在于，膨脹機為容積式膨脹機或透平膨脹機。
【專利摘要】本發明公開了一種增壓空氣制水機系統，包括壓縮機、節能器、一級換熱器、二級換熱器、冷凝器、水分離器、膨脹機、驅動機，其中，壓縮機的輸入端為進氣端，輸出端與節能器的熱邊、一級換熱器的熱邊、二級換熱器的熱邊、冷凝器、水分離器的輸入端依次連接，水分離器的輸出端與節能器的冷邊、膨脹機、冷凝器、二級換熱器的冷邊依次連接，構成循環通路；驅動機分別連接壓縮機、膨脹機，用于驅動壓縮機、膨脹機。其中，壓縮機、驅動機、膨脹機為共軸系統。本發明通過增壓制水、能量回收，可大幅度降低制水能耗。
【IPC分類】F25B1/00, E03B3/28
【公開號】CN105042917
【申請號】CN201510568739
【發明人】夏文慶, 王虹, 夏思璇
【申請人】夏文慶
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年9月9日