基于吸附法的海岛空气取水装置设计

基于海岛空气湿度大、光照时间充足的环境条件,设计一种用于海岛的太阳能驱动吸附空气取水装置,装置由集热系统、冷凝集水系统、过滤净水系统以及储水系统构成。综合比较不同种类的空气取水方式,采用复合吸附剂吸附,通过模拟海岛外部条件进行实验验证。结果显示:实验结果理想,取水效果优良,证实了该装置的可行性。

微型空气取水装置拉瓦尔管导流结构的CFD研究

针对如何从空气中高效获得可饮用淡水的问题,对一种基于吸附解吸附方法的微型空气取水装置进行了研究,提出了一种将简化拉瓦尔喷管导流结构应用于微型空气取水装置通风管路进而提高取水效率的方法。利用计算流体力学方法(CFD)对该简化拉瓦尔管导流结构参数与装置内空气流动的效果之间的关系进行了模拟仿真,并分析了喉部直径、喉部截面相对通气管路入口高度等条件对空气流量的影响。研究结果表明:简化拉瓦尔管导流结构的通气管路相比传统直筒式通气管路,其内部热空气保温性能更好,使其管路内空气平均密度更低,热压通风量更大,且由于喉部空气加速效果有利于吸附容腔负压力区域的形成,能够有效提高装置内空气流量约50%;同时可以通过对喉部直径和高度参数的调节使装置工作状态均处于最佳流量范围内,进而提高取水效率。

一种基于PDMS的微型空气取水装置研究

为解决日益恶化的全球淡水危机及干旱环境中紧急用水等问题,将具有灵活表面化学性质、低渗水率和高导电性等特性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)技术应用到空气取水装置中,设计了一种基于PDMS的微型空气取水装置。开展了该微型空气取水装置的结构与工作原理的研究,建立了微型空气取水装置的有限元流场分析模型,进而对空气取水装置的取水效率进行了仿真。利用PI电热膜加热对空气取水装置的取水效果进行了测试。实验结果表明,所制作的空气取水装置在10 min的解吸附时间内可以产水0.2 ml,能够从常温常压的空气中取水,验证了该微型空气取水装置的可行性。

自适应模糊PID控制在空气取水装置中的应用

传统PID控制应用在具有较大滞后性、时变性和非线性系统时，参数一旦整定就不能自动调节，因此，系统随条件变化自动调节的能力不强，控制效果不佳。针对这种情况，将模糊控制和常规PID控制相结合，提出一种基于模糊控制规则的自适应模糊PID控制方法，实现了PID参数在线实时整定，并将其应用于空气取水装置蒸发器过热度控制中。通过Matlab仿真，与常规PID控制仿真曲线比较表明，该控制方式具有动态响应快，超调量小，控制精度高等特点，在研制的空气取水装置中取得了较好的控制效果。

基于STM32空气取水装置的设计

对空气取水的研究受到广泛关注,针对空气冷凝结露取水法能量消耗巨大,出水量低的问题,设计了基于STM32的空气取水装置。该装置利用压缩机制冷作为冷源,以STM32F407ZGT9为控制主芯;通过调节风速和水冷箱温度,在保证制水量的同时,使之在最优工况下工作,减少了电能损耗,提高了制水效率。通过搭建相关试验台进行验证,试验结果理想,取水效果良好,验证了该装置设计的可行性,对空气取水装置的研究具有重要意义。

基于制冷结露原理的空气取水装置设计

针对干旱地区用水困难且修建大型引水工程往往耗费高、收效低的问题,运用制冷结露原理设计一种空气取水装置,实现从空气中凝结水分获取水资源,旨在解决干旱地区用水紧缺问题。实验结果显示:当温度为20℃,湿度为80%时,空气取水装置每小时可以制取水约382 g;即使温度为15℃,在湿度为40%的情况下,空气取水装置仍然能够每小时制取水约35 g。

全工况下冷却空气取水装置性能的实验研究

为改善冷却空气取水装置的能耗高、出水量低等问题,实验选用了两台并联蒸发器和两台串联冷凝器,并对出水量、能耗、蒸发器冷却效率等进行了研究。实验结果表明:蒸发器进风风速越大,蒸发器冷却效率越低,出水量越小;制冷机制冷量不变时,调整风机风量可增大装置的取水量,且进风温度越高最佳风量越小;夏季及初秋冷却空气取水装置最佳运行时间段为晚上20点~早上8点,其中取水量最多的时间段为凌晨0点~4点。而春季的夜晚装置取水量小、能耗大,冷却空气取水装置应该在白天运行;不同月份由于环境空气状态的不同,消耗1度电能够制取的淡水量也不同,其中9月份消耗1度电能够制取的水量最多为2.1kg。

空气冷凝取水装置控制系统仿真研究

空气冷凝取水装置工作环境多变,常规PID控制器难以取得理想的控制效果。构造了一个自适应模糊PID控制器,实现了控制器参数的实时调整,增强了装置的环境适应性。通过MATLAB仿真表明,该控制方式具有动态响应快,超调量小,控制精度高等特点,在研制的空气冷凝取水装置中取得了较好的控制效果。

太阳能吸附式空气取水研究现状

太阳能吸附式空气取水具有装置简单、效率高、输入能源清洁可再生的显著优势,近年来发展迅速。通过对太阳能吸附式空气取水的相关研究文献进行分析和总结,发现目前的研究主要集中在吸附材料、强化传热传质和系统优化等几个方面;对每个研究方向的进展具体展开,并对衡量空气取水性能的主要指标进行总结;提出了改善太阳能吸附式空气取水性能应深入研究的方向,即研发高效冷凝器、降低冷凝温度,以及提高解吸蒸汽的露点温度,研发适应不同气候和地区的个性化设计,进行高效热回收,提高系统能效等。