[发明专利]一种远洋舰风能空气制水机

说明书

本发明提供了一种远洋舰风能空气制水机，包括风轮、机械传动机构和空气制水机构；空气制水机构包括压缩机构、冷凝器和蒸发器，蒸发器下方设有水箱。本发明结构设计合理，利用海洋上的风力资源作为主动送风系统，为空气制水机提供能源，可直接利用海洋上的风能，即使远洋舰静止在海面上，海洋上也有较大的风力资源可以直接利用。同时风能系统不用转化电能即可直接利用，直接利用风能转换的机械能，作为压缩机构的能源供应，极大的减少的能量转换的损失，对应设计的压缩机构利用风能传动的机械结构即可正常运行，压缩效率高，为制冷剂在整个制冷系统中提供了足够的动力，使制冷剂流动的更快，冷却制水效果好，制水效率高。

技术领域

本发明涉及风能利用技术领域，尤其涉及一种远洋舰风能空气制水机。

背景技术

远洋舰长期行驶在海洋之上，很长时间难以得到食物以及饮用水的供应，远洋舰上的船员不但要面临用水和饮用水缺乏问题，有时候还要面对饮用水的质量问题。现在的远洋舰供水方法一般有两种，一是到陆地补水，但如果是长期行驶在海洋上，那就需要大量的水资源，这些水资源不但占据远洋舰一定的体积，还具有较大的质量。二是海水淡化装置，这种装置不但成本高，还要耗费远洋舰上的能源。但是海洋之上的空气中本就存有较多的淡水资源，海洋上的空气湿度高，这对空气取水装置的应用提供了依据。海洋上具有较大的风能，加上远洋舰的行驶可以形成风能空气取水的相对风，这对风能空气取水机的应用提供了依据。

海面长期受太阳光的照射，将海水蒸发为水蒸气，所以海面上的空气湿度较高，当空气湿度低于露点温度时，空气中的水蒸气就会液化成水，所谓空气取水技术，就是通过某一种方式或者方法把空气中的水蒸气提取出来，再经过化学消毒法以及物理过滤法就可以将液化的水净化为可以饮用的纯净水。

目前，空气取水技术主要分为:引导-控制流动式空气制水、干燥剂吸附法、聚雾取水法和表面冷却法。

引导-控制流动式空气制水装置的原理：让空气在流动过程中扩张，把这一过程中一部分能量用来冷却空气，将空气的温度降低到露点温度以下，冷凝成水滴，收集净化后得到饮用水。1972年Starr等人进行了高空加速器用于空气制水装置的可行性研究。高空加速器利用经典流体力学的动量定理，控制一个高度和直径很大的垂直管内的空气流动，管内的热力学过程简化为湿绝热过程 (需要考虑此过程中的误差)。冷凝过程和随之而来的潜热释放过程不需要任何的外界驱动力，即湿空气冷凝过程不消耗能源，该装置的主要用途是空气制水。研究人员利用这种装置在德克萨斯州布朗斯维尔气象站进行了一年的实验研究，实验结果证明：虽然实际实验过程中存在一些问题，但是这种空气取水方法是可行的。这种方法存在的最大问题是：垂直管子需要建造100m甚至更高、直径也需要很大，实际建造困难，成本高。

吸附-解析式空气取水技术的优点：利用可再生能源时，不需要消耗电能；结构简单；成本低。但是这种太阳能动力的系统必须在低温下进行吸附，并且需要有能够储备电能的的太阳能电池板。2006年上海交通大学的J.G.Ji研究了使用新型复合吸附剂的空气制水装置的性能。装置的新型复合吸附剂采用具有专利技术的超大空结晶材料MCM-41作为宿主基质、氯化钙溶液作为吸湿盐。新型复合吸附剂制造过程：分别用质量分数为20％、25％、30％，35％的氯化钙溶液浸泡MCM-41材料48小时，再用纯净水冲洗快速冲洗样品，然后在200℃的高温下干燥两个小时，最后储存在真空容器中。太阳能驱动的空气取，夜间湿空气流经吸附床进行吸附过程，白天吸附床在太阳能辐射作用下进行再生过程，得到冷凝水。实验过程中测试不同样品的制水能力，并与浸泡氯化钙溶液的硅胶进行对比试验。Abualhamayel(1997)、ARISTOV(1999)、Gad(2001)、 Kabeel(2007)、Hamed(2011)等人也对吸附-解析式空气制水装置进行了实验研究。

大雾天空气中含有很多水蒸气，通过一定的方式，将雾中小水滴分离出来，进而获得淡水，该方法称为聚雾取水法。该法一般采用巨幅尼龙屏障，吸附雾中的小液滴，使之聚合长大，然后大水珠就会沿着倾斜的尼龙线流到集水器中。聚雾取水法成本低、效率高，在多个领域都有应用，但其受环境限制，只适宜在缺水且多雾的地方推广。