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小型太阳能空气制水机性能研究

小型太阳能空气制水机性能研究

作者：朱润祺华中科技大学

学位级别：硕士

淡水资源是发展海岛经济的重要资源,对开发远洋经济有重要意义。人员零散分布的远海岛礁距离大陆较远,受到供能问题影响,不适合采用海水淡化法制取淡水,又受限于岛礁面积,地表和地下常规水资源难以满足生产生活需要,因此非常规水资源是... 详细信息

淡水资源是发展海岛经济的重要资源,对开发远洋经济有重要意义。人员零散分布的远海岛礁距离大陆较远,受到供能问题影响,不适合采用海水淡化法制取淡水,又受限于岛礁面积,地表和地下常规水资源难以满足生产生活需要,因此非常规水资源是远海小岛的主要淡水获得方式。太阳能空气制水技术可以利用热带远海岛礁丰富的太阳能资源,通过冷却空气到露点以下,获取空气中的水分,目前基于吸收式制冷的太阳能空气制水机的相关研究较少。本文首先介绍了表面冷却结露制水和不同制冷系统的工作原理。吸收式制冷系统可以利用低品位的太阳能热,更加适合缺乏电力的海岛地区。南海和东海的海岛几乎全年露点温度都能超过10°C,适合溴化锂-水吸收式制冷系统冷却空气制水。接着提出了一种小型太阳能空气制水系统,该系统由太阳能集热器、吸收式制冷循环系统和空气循环系统构成,通过太阳能热驱动吸收式制冷循环冷却空气获得淡水。建立了小型空气制水机的热力学模型,根据文献验证了槽式太阳能集热器模型的可靠性。利用数学模型分析了空气温度、空气露点温度、太阳能辐射强度和风速对小型空气制水机性能的影响。根据2020年逐小时气象数据模拟了小型空气制水机在三亚、东沙岛、永兴岛、太平岛、彭佳屿和海洋岛的制水性能,结果表明小型空气制水机在纬度较低的永兴岛和太平岛的制水性能最佳。最后设计了小型太阳能空气制水机实验台架,实验系统包括吸收式制冷循环系统和空气循环系统构成,二者通过重力式热管传递热量。对实验各部分装置进行了选型和设计,介绍了小型空气制水机实验台架流量和压力控制方法和测量方案。

关键词：太阳能空气制水吸收式制冷实验系统设计制水模拟

基于热侧水冷散热方式的热电空气制水系统的性能研究

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基于热侧水冷散热方式的热电空气制水系统的性能研究

作者：王杰浙江科技大学

学位级别：硕士

水资源短缺已经成为全球性问题,许多地区面临着严重的水危机。从大气中制取水被认为是缓解水资源短缺问题潜在的一种解决方法。热电制冷技术因其具有体积小、结构简单、环保清洁、易维护等优势而被广泛应用于空气制水系统。无论是在文... 详细信息

水资源短缺已经成为全球性问题,许多地区面临着严重的水危机。从大气中制取水被认为是缓解水资源短缺问题潜在的一种解决方法。热电制冷技术因其具有体积小、结构简单、环保清洁、易维护等优势而被广泛应用于空气制水系统。无论是在文献中还是在商业除湿机中,目前所有的热电空气制水系统都是通过将冷凝翅片表面温度设置在露点温度和0℃之间,使得空气中的水蒸气转化为冷凝水,进行水的制取。由于冷凝翅片的表面温度较高,目前的热电空气制水系统只能在较高相对湿度（大于70%）下从空气中制取水。然而,在荒漠等较低相对湿度环境下,从空气中制取水具有更高的现实意义。因此,在低相对湿度下从空气中制取水仍然是该领域的主要挑战。为了解决低相对湿度条件下热电空气制水系统的难题,本文设计并搭建了一种热侧散热采用水冷方式的热电空气制水系统。首先对热侧散热采用水冷方式的热电空气制水系统进行了可行性分析。本文首次研究了降低冷凝翅片表面温度对热电空气制水系统产水量的影响。冷凝翅片表面温度被设定为-10℃至5℃。当冷凝翅片表面温度从5℃下降到-10℃时,热电空气制水系统的产水量显著增加183%。冷凝翅片表面温度较低的热电空气制水系统可以在较低的相对湿度条件下从空气中制取水。同时研究了采样时间对系统平均产水速率的影响。随着采样时间的增加（0.5h至3.5h）,系统的平均产水速率逐渐下降。最后对热侧采用循环水散热时循环水流速、水排散热器风速和TEC电压对空气制水系统产水量的影响进行了研究。其次对热侧散热采用水冷方式的热电空气制水系统进行了能耗分析。本文研究了空气制水器的输入电压对能耗的影响,当输入电压由2 V增加至12 V时,空气制水系统的比能耗由621KWh/m3逐渐上升至13345 KWh/m3,COP由4.21逐渐下降至0.3。在确定最佳输入电压后,对循环水的流速的影响进行了实验探究,以确定最佳循环水流速。进而研究了冷凝翅片面积对空气制水系统能耗的影响。当空气制水器的冷凝翅片面积由10160 mm2增大至25400 mm2时,空气制水系统的COP由2.13增大至2.99。随着冷凝翅片面积增大,系统的比能耗先下降后上升。当空气制水器的冷凝翅片面积为20320 mm2时,空气制水系统取得最小比能耗2135 KWh/m3。最后研究了不同热界面材料对空气制水系统的影响。本文为热电空气制水系统在较低相对湿度下通过热侧散热采用水冷方式进行空气制水提供了理论和实验参考。

关键词：空气制水帕尔贴效应冷凝翅片表面温度冷凝翅片表面面积比能耗

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空气制水技术研究现状及其发展应用

自动化应用 2017年第2期 30-32页

作者：刘玉德王硕吴刚张浩北京工商大学材料与机械工程学院北京10048

介绍了3种空气制水技术的原理,综述空气制水的研究发展历史,并指出其广阔的应用前景。

关键词：空气制水发展应用冷却结露式吸湿解吸式引导控制式

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基于热电制冷的空气制水器的试验研究

浙江科技学院学报 2024年第3期36卷 185-194,217页

作者：王杰索艳格张治国楼汉青浙江科技大学机械与能源工程学院杭州310023

【目的】为了解决从空气中取水的高能耗和低效率问题,设计了一种利用热电制冷器(thermoelectric cooler,TEC)进行空气制水的装置。【方法】首先结合空气冷凝制水原理,利用TEC将散热翅片表面温度降低至露点温度以下;然后使装置与空气进... 详细信息

【目的】为了解决从空气中取水的高能耗和低效率问题,设计了一种利用热电制冷器(thermoelectric cooler,TEC)进行空气制水的装置。【方法】首先结合空气冷凝制水原理,利用TEC将散热翅片表面温度降低至露点温度以下;然后使装置与空气进行热量交换,从而实现空气中水蒸气的冷凝;最后考察了在不同输入电压和散热翅片面积下TEC的热力学参数对系统的能效比(coefficient of performance,COP)及比能耗的影响。【结果】当输入电压为4 V、热端循环冷却水流速为0.3 L/min、散热翅片面积为20320 mm 2时,空气制水器比能耗最低,为2135.27 kW·h/m 3,系统的最佳COP为2.7。相对于现有研究,本试验通过对空气制水装置输入电压和散热翅片面积等参数的优化,将从空气中制水的能耗有效降低了13.8%。【结论】本研究结果为降低空气制水过程中的高能耗和提高空气制水过程中的系统效率提供了一定的技术支持。

关键词：空气制水热电制冷器比能耗能效比

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小型太阳能空气制水机设计及性能分析

制冷与空调 2022年第9期22卷 5-9,20页

作者：朱润祺蔡德华宋海何国庚华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院华中科技大学能源与动力工程学院

设计一种小型太阳能空气制水机,包括吸收式制冷循环和空气制水循环,利用热带海岛丰富的太阳能资源驱动吸收式制冷循环冷却空气获得淡水。建立该制水机的热力学模型,计算空气温度、空气相对湿度和太阳辐射对其制水性能的影响,并模拟其在... 详细信息

设计一种小型太阳能空气制水机,包括吸收式制冷循环和空气制水循环,利用热带海岛丰富的太阳能资源驱动吸收式制冷循环冷却空气获得淡水。建立该制水机的热力学模型,计算空气温度、空气相对湿度和太阳辐射对其制水性能的影响,并模拟其在不同城市的制水能力。模拟结果显示,该系统最大制水能力为2.1 kg/h;在海岛地区制水量最高,三沙市半年制水量达到2 602 kg,日均制水量为14.5 kg,能够满足7人最低饮用水需求。

关键词：太阳能吸收式制冷空气制水制水量

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太阳能空气制水技术研究

化学工程师 2017年第7期31卷 81-83页

作者：滑迎辉郝刘仓苏浩吕志强李丹丹中国船舶重工公司第七一八研究所河北邯郸056027

本文利用制备的一种吸水材料装填在自主设计的太阳能空气制水装置中,可以从空气中制取干净的饮用水,介绍了吸水材料的制备方法和太阳能空气制水装置的设计,研究吸水材料的吸水率和装置的制水试验效果。

关键词：太阳能空气制水吸水率出水率

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冷却空气制水的制冷系统实验研究

冷藏技术 2018年第2期41卷 17-20页

作者：王赫臧润清天津商业大学冷冻冷藏技术教育部工程研究中心天津市制冷技术工程中心天津300134

通过搭建冷却空气制水实验台,研究空气在不同温、湿度条件下制冷系统的制水量的大小。研究结果表明:当进入蒸发器的空气温度相同,制水量随着空气相对湿度的增加而增加,并且在湿度较高时制得的水量远远高于在空气湿度较低时制得的水量。... 详细信息

通过搭建冷却空气制水实验台,研究空气在不同温、湿度条件下制冷系统的制水量的大小。研究结果表明:当进入蒸发器的空气温度相同,制水量随着空气相对湿度的增加而增加,并且在湿度较高时制得的水量远远高于在空气湿度较低时制得的水量。当进入蒸发器的空气相对湿度相同,制水量随着空气温度的增加而增加,并且在温度较高时制得的水量远远高于在空气温度较低时制得的水量。

关键词：空气制水空气冷却器制冷系统实验研究

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基于太阳能驱动的空气制水灌溉设备设计

江苏农机化 2024年第2期 7-10页

作者：亚尔肯江·亚生亚森江·白克力史长胜刘锋新疆农业大学机电工程学院淮南职业技术学院能源工程学院新疆农业大学实验室与基地管理处

文章设计了一种利用太阳能驱动的空气制水农用灌溉设备,通过优化太阳能板、过滤系统和布局,将空气中水分高效凝结为灌溉水。经仿真计算,该设备冷凝器受到的最大应力为5.06 MPa,最大位移量为1.5 mm,均满足材料强度要求。此设计通过冷凝... 详细信息

文章设计了一种利用太阳能驱动的空气制水农用灌溉设备,通过优化太阳能板、过滤系统和布局,将空气中水分高效凝结为灌溉水。经仿真计算,该设备冷凝器受到的最大应力为5.06 MPa,最大位移量为1.5 mm,均满足材料强度要求。此设计通过冷凝器将水分从空气中提炼出来,相较于传统的水泵系统,能耗更低,能量转化率更高。

关键词：南疆太阳能驱动空气制水灌溉方式蒸发冷凝法

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节能型太阳能空气制水器的实验研究

科技视界 2017年第23期 32-33页

作者：钱一聪严世胜李明洋宴辅璋贺天昊海南师范大学物理与电子工程学院海南海口571158

为了解决海岛、沙漠等淡水资源短缺和充分利用太阳能的问题,研究一种可直接从空气中制取饮用水的设备。该设备以太阳能为能源,利用冷凝技术将潮湿的空气降到露点以下,形成冷凝水汇集到储水箱中,再经过多级过滤后得到清洁合格的饮用水。... 详细信息

为了解决海岛、沙漠等淡水资源短缺和充分利用太阳能的问题,研究一种可直接从空气中制取饮用水的设备。该设备以太阳能为能源,利用冷凝技术将潮湿的空气降到露点以下,形成冷凝水汇集到储水箱中,再经过多级过滤后得到清洁合格的饮用水。设备制水的效率相对较高,在空气温度为20~30℃、空气相对湿度为80%的工况下,每度电可制水约1.6kg。可广泛应用于海上钻井平台、野外探险、大型出海商船和海岛旅游胜地等淡水缺乏的地方。

关键词：空气制水太阳能压缩机节省直饮