本發(fā)明屬于海水淡化領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，全球海水淡化技術(shù)主要包括反滲透、低溫多效及多級閃蒸等。反滲透技術(shù)是我國海水淡化工程中的主要應(yīng)用技術(shù)，約占全國海水淡化工程規(guī)模的2/3。

2、針對海水淡化中的反滲透技術(shù)，在長時間運行過程中反滲透膜容易受到海水中雜質(zhì)、微生物和有機物的污染，容易發(fā)生老化、破損等問題，導(dǎo)致膜通量下降，影響淡化效率，故需要頻繁清洗和更換，增加運行成本。新型膜材料的研發(fā)進展緩慢，難以滿足海水淡化技術(shù)對高效、低成本、長壽命膜材料的需求。然而無論是采用反滲透技術(shù)還是其他技術(shù)，都需要消耗大量能源。此外，海水淡化技術(shù)往往涉及多個工藝環(huán)節(jié)和設(shè)備，但目前技術(shù)集成度較低，各環(huán)節(jié)之間缺乏有效的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，整體效率不高。

3、渦流管制冷技術(shù)是一種利用渦流效應(yīng)實現(xiàn)制冷的技術(shù)，其兩端溫度不同的冷熱氣流可以用于蒸發(fā)和冷凝過程。這種技術(shù)具有環(huán)保節(jié)能、高效節(jié)約、無噪音無振動、安全可靠等優(yōu)點，已被廣泛用于工業(yè)器件冷卻，動力電池?zé)峁芾砑盁崃ο到y(tǒng)。

4、對此，本發(fā)明將渦流管制冷技術(shù)與海水淡化技術(shù)相結(jié)合，旨在利用渦流管兩端具有溫差的氣流進行海水蒸發(fā)和淡水冷凝，從而有效提高系統(tǒng)性能，高效獲得穩(wěn)定產(chǎn)量的淡水。本發(fā)明專利的優(yōu)勢在于：通過引入渦流管制冷技術(shù)，有助于優(yōu)化海水淡化系統(tǒng)的整體性能，提高淡水產(chǎn)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置及方法，該裝置利用渦流管產(chǎn)生兩種溫度不同的冷熱氣流來獲取淡水，渦流管產(chǎn)生的熱氣流進入裝有海水的海水箱，形成熱濕空氣，隨后被收集并由渦流管另一端產(chǎn)生的冷空氣在冷凝箱中冷卻并凝結(jié)出淡水。

2、2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，包括壓縮空氣通路、高溫蒸發(fā)通路和低溫冷凝通路，壓縮空氣通路包括空氣壓縮機和渦流管，空氣壓縮機的排氣口通過管路依次與過濾器、海水箱底部盤管、換熱器、第一閥門以及渦流管連接，所述高溫蒸發(fā)通路包括渦流管的熱氣出口，并通過管路連接第二閥門的進口，第二閥門的出口通過管路與海水箱中層管道入口連接，熱空氣通過管路經(jīng)過第二閥門進入海水箱的中層，原料海水從漏斗通過管路進入海水箱的下層，海水從海水箱下層通過管道連接經(jīng)由水泵抽取到海水箱上層，再通過上層的網(wǎng)狀底面依次進入中層及下層形成循環(huán)，海水箱下層的濃鹽水經(jīng)第六閥門通過管路排出；所述低溫冷凝通路包括渦流管的冷氣出口，并通過管路連接第三閥門的進口，第三閥門的出口通過管路與冷凝箱內(nèi)部多層盤管連接并經(jīng)排氣頭排出，熱濕空氣從海水箱的中層管道出口流入，通過管道進入冷凝箱箱體并排出至大氣，所產(chǎn)淡水由冷凝箱底部經(jīng)第五閥門排出。

3、優(yōu)選的方案中，所述壓縮空氣通路中流動的工質(zhì)為高壓空氣，通入海水箱底部盤管是為了回收壓縮空氣的余熱。

4、優(yōu)選的方案中，所述海水箱分為上中下三層，漏斗通過管路與下層連接，第二閥門通過管路與中層連接，水泵通過管路連接下層的底部與上層的頂部，第六閥門通過管路與下層的底部連接。

5、優(yōu)選的方案中，所述高溫蒸發(fā)通路中進入海水箱中層的工質(zhì)為熱空氣，流出海水箱中層的工質(zhì)是熱濕空氣。

6、優(yōu)選的方案中，所述高溫蒸發(fā)通路中從海水箱下層由水泵抽取到海水箱上層的工質(zhì)為循環(huán)海水，從海水箱下層排出的工質(zhì)為濃鹽水。

7、優(yōu)選的方案中，所述冷凝箱包括有多層盤管和真空夾層外壁，冷空氣通過多層盤管與熱濕空氣隔離，不相互混合。

8、優(yōu)選的方案中，所述低溫冷凝通路中進入冷凝箱箱體的工質(zhì)是熱濕空氣，進入冷凝箱多層盤管的工質(zhì)是冷空氣。

9、優(yōu)選的方案中，所述低溫冷凝通路中從冷凝箱流出的工質(zhì)為淡水，排氣頭的參數(shù)設(shè)置根據(jù)實際情況調(diào)整。

10、優(yōu)選的方案中，渦流管可以設(shè)置n組渦流管并聯(lián)，每一個渦流管進口的壓縮空氣通路上均設(shè)有第一子閥門，每一個渦流管出口的高溫蒸發(fā)通路上均設(shè)有第二子閥門，第二子閥門的出口均通過管路與海水箱連接，每一個渦流管出口的低溫冷凝通路上均設(shè)有第三子閥門，第三子閥門的出口均通過管路與冷凝箱連接。

11、優(yōu)選的方案中，所述渦流管、冷凝箱、海水箱以及所有管道的外表面覆蓋保溫材料，冷凝箱包括有真空夾層外壁，所有管道之間連接良好，氣密性良好。

12、本發(fā)明提供的一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，有以下效果：

13、1、提供高效的淡水生產(chǎn)解決方案：利用渦流管分離冷熱流體的原理，將壓縮空氣的能量高效地轉(zhuǎn)化為熱能和冷能，分別用于海水蒸發(fā)和熱濕空氣冷凝。這種高效的能量轉(zhuǎn)換過程提升了淡水生產(chǎn)效率，特別是在海水蒸發(fā)和熱濕空氣冷凝兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)中，提高了水資源回收率。

14、2、降低能源消耗和運營成本：渦流管的無運動部件降低了設(shè)備的機械損耗和故障率，減少了維護需求和成本。同時，壓縮空氣作為動力源，不需要復(fù)雜的預(yù)處理和過濾系統(tǒng)，進一步降低了運營成本。

15、3、適應(yīng)廣泛的應(yīng)用場景：本發(fā)明模塊化設(shè)計和操作簡便的特點使其可以在不同規(guī)模的項目中靈活應(yīng)用，滿足家庭、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各類用戶的需求。特別是在偏遠地區(qū)，能提供穩(wěn)定的淡水供應(yīng)，改善當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量，促進地方經(jīng)濟和社會發(fā)展。

技術(shù)特征：

1.一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，其特征在于，包括壓縮空氣通路、高溫蒸發(fā)通路和低溫冷凝通路。壓縮空氣通路包括空氣壓縮機(1)和渦流管(5)，空氣壓縮機(1)通過管路依次與過濾器(2)、海水箱(9)、換熱器(3)、第一閥門(4)、以及渦流管(5)連接；所述蒸發(fā)通路包括渦流管(5)出口的熱空氣通過管路經(jīng)第二閥門(14)進入海水箱(9)，海水由漏斗(11)經(jīng)管路進入海水箱(9)，水泵(6)通過管道連接海水箱(9)上下的循環(huán)水口，海水經(jīng)水泵(6)由海水箱(9)底部抽取至海水箱(9)頂部，再噴淋至熱空氣中，形成熱濕空氣，海水箱(9)的濃鹽水出口與第六閥門(13)的入口相連，從而將濃鹽水排出；所述冷凝通路包括渦流管(5)出口的冷空氣經(jīng)第三閥門(7)與冷凝箱(8)的多層盤管連接，海水箱(9)出來的熱濕空氣通過管道進入冷凝箱(8)的箱體，熱濕空氣被冷空氣冷卻并凝結(jié)出淡水，換熱過后的冷空氣由排氣頭(10)排出，降溫后的熱濕空氣由冷凝箱(8)底部排出至外界大氣，冷凝箱(8)底部的出水口與第五閥門(12)的入口相連，從而產(chǎn)出淡水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，其特征在于，所述高溫蒸發(fā)通路中海水箱(9)分為上中下三層，漏斗(11)通過管路與下層(9-3)連接，第二閥門(14)通過管路與中層(9-2)連接，水泵(6)通過管路連接下層(9-3)的底部與上層(9-1)的頂部，第六閥門(13)通過管路與下層(9-3)的底部連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1～2所述的一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，其特征在于，所述高溫蒸發(fā)通路中，進入海水箱(9)中層的工質(zhì)為熱空氣，通入冷凝箱(8)的工質(zhì)是熱濕空氣，從海水箱(9)下層流出并由水泵(6)抽取到海水箱(9)上層的工質(zhì)為循環(huán)海水，從海水箱(9)下層排出的工質(zhì)為濃鹽水。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，其特征在于，所述冷凝箱(8)包括有多層盤管(8-1)，真空夾層外壁(8-2)，冷空氣通過多層盤管(8-1)與熱濕空氣隔離，不相互混合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4所述的一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，其特征在于，所述低溫冷凝通路中進入冷凝箱(8)箱體的工質(zhì)是熱濕空氣，進入冷凝箱(8)中多層盤管的工質(zhì)是冷空氣，從冷凝箱(8)底部流出的工質(zhì)為淡水，排氣頭(10)的參數(shù)設(shè)置根據(jù)實際情況調(diào)整。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，其特征在于，所述渦流管(5)可以設(shè)置n組渦流管并聯(lián)，每一個渦流管(5)進口的壓縮空氣通路上均設(shè)有第一子閥門(4-n)，每一個渦流管(5)出口的高溫蒸發(fā)通路上均設(shè)有第二子閥門(14-n)，第二子閥門(14-n)的出口均通過管路與海水箱(9)連接，每一個渦流管(5)出口的低溫冷凝通路上均設(shè)有第三子閥門(7-n)，第三子閥門(7-n)的出口均通過管路與冷凝箱(8)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～6所述的一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，其特征在于，所述渦流管(5)、冷凝箱(8)、海水箱(9)以及所有管道的外表面覆蓋保溫材料，所有管道之間連接良好，氣密性良好。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于海水淡化領(lǐng)域，具體提供一種基于渦流管冷熱驅(qū)動的便攜式產(chǎn)水裝置，該裝置中的渦流管能制造即時冷空氣和熱空氣，同時依據(jù)不同溫度下空氣飽和含濕量的差異，便可從海水中提取淡水。具體過程如下：渦流管產(chǎn)生的熱氣流直接進入裝有海水的海水箱，形成富含水蒸氣的氣流，隨后進入冷凝箱，由渦流管另一端產(chǎn)生的冷空氣將熱空氣冷卻，同時凝結(jié)出水滴。本裝置啟動迅速，靈活便捷，可在孤島及野外等環(huán)境條件下提供持續(xù)可靠的淡水。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇文,袁炳坤,金文濤,余意,孫穎達,張曉宇
受保護的技術(shù)使用者：中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2