一种便携式雾水收集装置及收集方法与流程

本发明涉及环境工程领域，特别涉及一种便携式雾水收集装置及收集方法。

背景技术：

雾天气经常发生在热带和温带沿海湿润地区，能构成独特的微观生态系统，将雾气冷凝成液滴并加以收集，进而分析当中各种物质，能够对当地环境质量状况做出判断，对指导工业生产和确保居民身体健康具有重要意义。

专利为cn104390817a的专利文件公开了对雾气先加热后冷却的采雾方法，但加热和制冷模块相互分离，且不适于携带到野外采样。

专利为cn107063781a的专利文件公开了一种利用半导体制冷芯片的雾水收集装置，但使用制冷片数量多，工作电流大，现有户外电源难以为其长时间稳定供电。另外制冷片发热端用空气冷却效率低，而发热端温度过高会降低制冷片的制冷效率。最后是雾气要首先经过s型加热腔，雾气与腔壁碰撞沉降，物质有损耗不利于充分收集。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种便携式雾水收集装置及收集方法，以达到高效低耗能地冷凝收集雾水，并减少制取过程中的物质损耗的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种便携式雾水收集装置，包括壳体，所述壳体内上半部分一侧为热水循环室和冷水循环室，另一侧为风道，三者由隔板隔开，互不联通；壳体内下半部分为集水室，所述热水循环室位于冷水循环室的上方；所述集水室顶部与风道联通，侧面开口与抽气扇连接，底部有排水孔，所述壳体外设置电源为装置供电；

所述热水循环室顶部设置高温翅片散热器，内部设置热水泵，所述高温翅片式散热器、热水泵和发热端水冷板由水管依次连接组成热循环回路，所述冷水循环室顶部设置低温翅片式散热器一，底部设置低温翅片式散热器二，内部设置冷水泵，所述低温翅片式散热器二、冷水泵、低温翅片式散热器一和制冷端水冷板由水管依次连接组成冷循环回路；所述壳体上固定有半导体制冷芯片，其发热端与发热端水冷板贴合，其制冷端与制冷端水冷板贴合；

所述高温翅片式散热器、低温翅片式散热器一和低温翅片式散热器二的翅片位于风道中。

上述方案中，所述半导体制冷芯片固定于冷水循环室的侧壁开口处，其发热端朝向壳外，制冷端朝向冷水循环室。

上述方案中，所述半导体制冷芯片和发热端水冷板以及制冷端水冷板之间涂有固体导热材料。

上述方案中，所述冷水循环室内填充有保温材料。

上述方案中，所述热循环回路中流通防冻液，所述冷循环回路中流通蒸馏水。

上述方案中，所述热水泵、冷水泵、半导体制冷芯片、抽气扇分别与电源电连接。

上述方案中，所述风道和集水室从上到下直筒状连接。

一种便携式雾水收集方法，采用上述的一种便携式雾水收集装置，包括如下步骤：

(1)接通电源，热水泵、冷水泵、半导体制冷芯片、抽气扇开始工作；半导体制冷芯片的发热端释放热量，通过热水泵提供动力，将热量经过热循环回路搬运至高温翅片散热器；半导体制冷芯片的制冷端吸收热量，通过冷水泵提供动力，经过冷循环回路吸收低温翅片式散热器一和低温翅片式散热器二中的热量，进行降温；

(2)雾气由壳体顶部进入风道内，经过高温翅片散热器的升温，随后经过低温翅片式散热器一和低温翅片式散热器二的降温，雾气中的水滴冷凝成液滴，进入集水室被收集。

上述方案中，接通电源前，用去离子水冲洗高温翅片式散热器、低温翅片式散热器一和低温翅片式散热器二的翅片，冲洗的水通过底部排水孔排干。

上述方案中，收集完成后，用去离子水冲洗高温翅片式散热器、低温翅片式散热器一和低温翅片式散热器二的翅片，冲洗的水一起进入集水室进行收集。

通过上述技术方案，本发明提供的一种便携式雾水收集装置及收集方法的优点如下：

半导体制冷芯片通电后在两面分别形成发热端和制冷端，热循环回路将半导体制冷芯片的发热端产生的热量搬运至风道进风口处的高温翅片散热器，加热空气使雾气升温，随后高温气体经过两层低温翅片散热器，因温度骤降冷凝产生水滴，向下流入到集水室中。

本发明在控制能耗的基础上提高了装置的便携性，热循环回路和冷循环回路保证了装置的长期稳定运行，提高制冷效率，另外壳体的直筒设计和抽气扇位置设计减少了雾气与装置的碰撞，提高了雾水收集的效率。

本发明采用翅片式散热器，相比多齿式散热片表面积更大，能有效升高或者降低雾水温度，同时设置两层低温翅片散热器能够使出风口处雾水温度比加热后雾水温度低20℃以上，更加明显的温度差能提高收集产量，提高收集效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的一种便携式雾水收集装置结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的热循环回路结构示意图；

图3为本发明实施例所公开的冷循环回路结构示意图。

图中，1、壳体；2、高温翅片散热器；3、热水泵；4、发热端水冷板；5、低温翅片式散热器一；6、低温翅片式散热器二；7、冷水泵；8、制冷端水冷板；9、半导体制冷芯片；10、抽气扇；11、排水孔；12、电源；a、热水循环室；b、冷水循环室；c、集水室；d、风道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种便携式雾水收集装置，如图1所示，该装置包括壳体1，壳体1内上半部分一侧为热水循环室a和冷水循环室b，另一侧为风道d，三者由隔板隔开呈品字形，互不联通；壳体1内下半部分为集水室c，热水循环室a位于冷水循环室b的上方；集水室c顶部与风道d联通，侧面开口与抽气扇10连接，底部有排水孔11。

壳体1外设置电源12为装置供电，热水泵3、冷水泵7、半导体制冷芯片9、抽气扇10分别与电源电连接。电源12采用220v90ah大容量电池，且具有定时功能的户外电源，转接12v开关电源供电。雾天常伴随阴雨天气出现，装置电路连接处都采取了密闭措施，防止短路等危险。

热水循环室a顶部设置高温翅片散热器2，内部设置热水泵3，如图2所示，高温翅片式散热器2、热水泵3和发热端水冷板4由水管依次连接组成热循环回路。

冷水循环室b顶部设置低温翅片式散热器一5，底部设置低温翅片式散热器二6，内部设置冷水泵7和制冷端水冷板8，如图3所示，冷水泵7、低温翅片式散热器一6、制冷端水冷板8和低温翅片式散热器二6由水管依次连接组成冷循环回路。

半导体制冷芯片9固定于冷水循环室b的侧壁开口处，其发热端朝向壳外，制冷端朝向冷水循环室b，发热端水冷板4与半导体制冷芯片9的发热端贴合，制冷端水冷板8与半导体制冷芯片9的制冷端贴合。

高温翅片式散热器2、低温翅片式散热器一5和低温翅片式散热器二6的翅片位于风道d中，布满风道d的横截面。

本实施例中，半导体制冷芯片9和发热端水冷板4以及制冷端水冷板8之间涂有固体导热材料。热循环回路中流通防冻液，冷循环回路中流通蒸馏水。

冷水循环室b内填充有保温材料。壳体1使用10mm厚的透明亚克力板拼接而成，质地坚硬，便于观察雾水收集情况。

本实施例中，半导体制冷芯片9包括两个，并排位于冷水循环室b的侧壁上，此时装置总功率约为200w。

一种便携式雾水收集方法，采用上述的一种便携式雾水收集装置，包括如下步骤：

(1)用去离子水冲洗高温翅片式散热器2、低温翅片式散热器一5和低温翅片式散热器二6的翅片，冲洗的水通过底部排水孔11排干；

(2)接通电源12，热水泵3、冷水泵7、半导体制冷芯片9、抽气扇10开始工作；半导体制冷芯片9的发热端释放热量，通过热水泵3提供动力，将热量经过热循环回路搬运至高温翅片散热器2；半导体制冷芯片9的制冷端吸收热量，通过冷水泵7提供动力，经过冷循环回路吸收低温翅片式散热器一5和低温翅片式散热器二6中的热量，进行降温；

(3)雾气由壳体1顶部进入风道d内，经过高温翅片散热器2的升温，随后经过低温翅片式散热器一5和低温翅片式散热器二6的降温，雾气中的水滴冷凝成液滴，进入集水室c被收集；

(4)收集完成后，用去离子水冲洗高温翅片式散热器2、低温翅片式散热器一5和低温翅片式散热器二6的翅片，冲洗的水进入集水室c；

(6)关闭电源，打开排水孔11，用离心管装收集到的雾水，样品置于-20℃冰柜中保存。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。