[发明专利]基于真空除湿膜从空气中回收液态水的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于减湿和制冷技术领域，涉及一种制水方法及其装置，特别涉及一种基于真空除湿膜从空气中回收液态水的装置及方法。

背景技术

人们在野外干旱地区，特别在是沙漠地区长期工作时，淡水供应是在此类地区所有活动的先决条件，一般水的取得方式主要是依靠少量的降雨蓄积或者由基地补给，因此所获取的水量不稳定或者费用高。事实上，空气中总含有一定量的水蒸气，例如撒哈拉沙漠的全年平均相对湿度在20～30％左右，夜晚空气中的湿度更大，如果能够采用一定的方法和装置，将空气中的水蒸气转化为液态水，则可供长期在干旱地区工作的人们使用，特别适合野外科考站、边境兵站等。

将水蒸气转化为液态水的唯一方法就是冷凝，但是通常采用以下两大类做法，第一类是直接将空气降温，达到露点温度以下，空气中的水蒸气就会转化为液态水或者固态冰(霜)，此类方法虽然原理简单，但是由于需要对干空气和水蒸气整体降温，而降温后的干空气实际是无用的，且空气中水蒸气含量越低，则露点温度也越低，因此能耗十分巨大；另外一类是首先将空气中的水蒸气富集，然后再冷凝，例如采用吸附方法，使空气通过吸附材料，空气中的水蒸气附着在吸附剂上直至达到一定的浓度，然后再对吸附剂加热，水蒸气就扩散到空气中，这时空气中的水蒸气含量很高，露点温度也较高，因此将空气中水蒸气转化为液态水所需的冷量也会减少，因此先对空气中的水蒸气进行分离达到富集的目的，再采用冷凝方法转化为液态水是一种较好的过程。

但是，吸附剂再生过程比较麻烦，再生过程需要消耗大量的热能，特别是当空气中水蒸气含量较低时，获取一定量的水，需要有大量的空气通过吸附剂，因此吸附设备的体积也十分庞大，而且为了保证制水过程的连续，吸附过程和再生过程均各需要一套设备，两者交替运行，这无疑进一步增加了设备的体积重量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以较低能耗运行的从空气中回收液态水的装置和方法，其发挥类似于吸附法富集水蒸气，从而减少制冷设备体积和运行功耗的优点，同时又可以克服吸附法设备体积大，脱附过程能耗大的缺点，采用分离膜对水蒸气进行富集。

本发明的技术目的是通过以下技术方案来解决的：

一种基于真空除湿膜从空气中回收液态水的装置，包括引风机、空气预处理装置、水蒸气富集装置、蒸汽压缩式制冷循环装置以及液态水净化回收装置，所述水蒸气富集装置包括分离膜组件以及与分离膜组件低压侧连通的真空泵，所述引风机入口依次与空气预处理装置以及分离膜组件高压侧入口连接，而分离膜组件低压侧出口则依次与真空泵、蒸汽压缩式制冷循环装置以及液态水净化回收装置连接。

所述蒸汽压缩式制冷循环装置包括蒸发器、制冷压缩机、冷凝器以及截流阀，所述蒸发器热侧通道入口与真空泵出口连接，而该蒸发器热侧通道出口则与冷凝器冷侧通道连通，同时蒸发器热侧通道出口与冷凝器冷侧通道之间的连接管道与冷凝器风机的出口连通，且所述冷凝器风机入口以及冷凝器冷侧通道出口与外界环境接通，所述蒸发器冷侧通道出口、制冷压缩机、冷凝器热侧通道、截流阀以及蒸发器冷侧通道入口依次通过制冷剂管道连接，所述蒸发器的出水口则与液态水净化回收装置连接。

真空泵与蒸发器之间还设置有预冷器，所述真空泵出口、预冷器热侧通道以及蒸发器热侧通道依次连通，所述预冷器冷侧通道入口与预冷器风机出口连接，而预冷器冷侧通道出口以及预冷器风机入口则与外界环境接通。

所述蒸发器冷侧通道入口以及制冷压缩机出口之间通过管道连接，且该蒸发器冷侧通道入口以及制冷压缩机出口之间的连接管道上安装有电磁阀。

所述蒸发器为翅片管换热器，且蒸发器的出水口与其热侧通道连通。

所述液态水净化回收装置包括净化装置和水箱，所述水箱通过净化装置与蒸发器上的出水口水管管道连通。

所述真空泵为罗茨式、滑片式、涡旋式真空泵。