[发明专利]一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉装置及方法

权利要求书

1.一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉装置，其特征在于，包括：

壳体(6)，其侧面设置有光伏发电板(1)，所述光伏发电板(1)用于将收集到的太阳能转换为电能；

电磁气密阀(2)，其设置于所述壳体(6)的侧面，所述电磁气密阀(2)用于将装置内的气体与外界环境气体进行交换；

半导体制冷片(3)，其设置于所述壳体(6)内部，所述半导体制冷片(3)用于对装置进行制冷；

散热风扇(4)，其设置于所述壳体(6)的顶端，所述散热风扇(4)用于对所述半导体制冷片(3)进行散热；

储水装置(5)，其设置于所述壳体(6)的底部，所述储水装置(5)用于存储来自所述半导体制冷片(3)的水珠。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉装置，其特征在于，所述基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉装置还包括：

支架(7)，其连接所述壳体(6)和所述光伏发电板(1)，所述支架(7)用于支撑所述光伏发电板(1)。

3.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉装置，其特征在于：所述光伏发电板(1)设置三个，三个所述光伏发电板(1)分别安装于所述壳体(6)的三个侧面，所述电磁气密阀(2)设置于所述壳体(6)的另一个侧面。

4.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉装置，其特征在于：所述半导体制冷片(3)包括冷端(31)和热端(32)，所述冷端(31)和热端(32)之间设置有N型及P型半导体(33)，所述冷端(31)连接有中央处理器，所述热端(32)连接散热片，所述散热片靠近散热风扇(4)。

5.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉装置，其特征在于：所述壳体(6)的内部依次设置有有机玻璃层、隔热层。

6.一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉方法，其特征在于，所述基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉方法包括权利要求1至权利要求5任意一项所述的基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉装置，所述沙漠灌溉方法包括：

S1、通过所述光伏发电板(1)将太阳能转换为电能，并将电能分别输送至电磁气密阀(2)、散热风扇(4)和半导体制冷片(3)；

S2、通过所述电磁气密阀(2)将装置内的气体与外界环境气体进行交换；

S3、计算所述半导体制冷片(3)的制水量；

S4、计算所述半导体制冷片(3)的耗能；

S5、根据所述制水量和耗能，所述半导体制冷片(3)降温形成需要数量的水珠；

S6、所述储水装置(5)存储来自所述半导体制冷片(3)的水珠。

7.根据权利要求6所述的一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉方法，其特征在于，所述步骤S3中的计算所述半导体制冷片(3)的制水量包括：

所述半导体制冷片(3)的制水量的公式为：M＝Vρ(d₁-d₂)；

其中，M表示凝结水的质量，V表示电磁气密阀(2)的送风量，ρ表示实时空气密度，d₁表示电磁气密阀(2)的入风口空气的含湿量，d2表示电磁气密阀(2)的排风口空气的含湿量；

其中，h₁表示空气通过电磁气密阀(2)的入风口的焓，h₂表示空气通过电磁气密阀(2)的排风口的焓，t₂表示空气离开电磁气密阀(2)的排风口的温度；

其中，Q₀表示半导体制冷片(3)的制冷量。

8.根据权利要求7所述的一种基于半导体制冷结露原理的沙漠灌溉方法，其特征在于，所述步骤S4中的计算所述半导体制冷片(3)的耗能包括：

所述半导体制冷片(3)的散热量△Q包括散热风扇(4)的排热量Q₁、壳体(6)的漏热量Q₂；

Q₂＝kAΔT，

其中，A表示壳体(6)的外表面积，k表示总传热系数(w/㎡k)，h表示壳体(6)的外表面与环境空气的对流换热系数，δ₁表示壳体(6)的隔热层的厚度(m)，δ₂表示壳体(6)的有机玻璃层的厚度(m)，λ₁表示壳体(6)的隔热层的导热系数(w/(m·k))，λ₂表示壳体(6)的有机玻璃层的导热系数(w/(m·k))，△T表示壳体(6)内与壳体(6)外的温度差；

其中，壳体(6)的外表面与环境空气的对流换热系数

其中，u表示空气掠过壳体(6)表面的风速(m/s)，L表示空气掠过壳体(6)表面的长度(m)，μ表示空气的运动粘度(m²/s)，Re表示雷诺系数，Pr表示普朗特系数，Nu表示努赛尔系数。

散热风扇(4)的排热量Q₁＝2×Q₂；

半导体制冷片(3)的散热量△Q＝Q₁+Q₂。