本发明涉及净化水设备领域，特别是一种蒸发冷凝净化水系统及采用该系统的设备。
背景技术
水蒸发速度与三个主要因数有关：水温与其所处环境的温度，空气温湿度与流速，水的蒸发面积。水及其环境温度越高，水的蒸发面积越大，空气越干燥且流速快，那么水的蒸发速度就越快，单位时间内蒸发量也大。
促进空气中水蒸汽的冷凝，需要降低空气环境温度，增加空气压力，使空气中的水蒸汽在冷凝表面释放冷凝热冷凝成水滴。空气含湿量越高，温度与压力越大，冷凝表面积越大，冷凝温度低，空气中水蒸汽冷凝速度就越快。
技术实现要素：
本发明利用水的蒸发与冷凝原理，设计一种水的净化系统与装置，以解决淡水资源供应紧张与水污染日益严重的问题，是通过以下技术方案实现的。
蒸发冷凝净化水系统，所述系统包括风机、空气加热器、水蒸发面和空气冷却器，其中，空气由风机驱动流经空气加热器，所述空气加热器将空气温度提高，变成热空气，热空气再次流经用湿润的水帘制作的水蒸发面，使热空气的湿度增加变成含湿量高的空气，经风机增压后，形成高压高湿空气，高压高湿空气与空气冷却器接触冷却，空气中的水蒸汽在空气冷却器表面结露形成冷凝净化水排出，含湿量低的空气经风机驱动排出或再次循环流入空气加热器加热进入系统。
进一步的，待处理的原水经原水加热器加热提高水温，促进原水蒸发，其中，待处理的原水，是海水、或者工农业生产及生活造成的废水。
进一步的，水蒸发面由亲水吸湿性能的材料制成，密布着空气可贯穿流通的小孔，增加水与空气的接触面积。
进一步的，空气加热器与原水加热器可以采用太阳能、低品位热源、废热、热泵制热驱动。
进一步的，空气冷却器采用常温下的水与废水，空气等自然冷却却介质，或采用循环冷却水或制冷热泵等人工冷源来冷却湿空气。
基于上述系统的采用制冷热泵循环的净化水系统的设备，所述设备包括：
空气加热器，是一种翅片式冷凝器，设置在设备的一端，自然风先流经冷凝器，空气吸收冷凝器释放出的冷凝热，转化成热空气进入水帘组；
风机，设置在设备内与加热片对应的位置，用于引导空气的流动；
水帘组，由亲水吸湿性能的材料制成，与加热片贯通连接，热空气流经水帘组形成含湿量高的空气；
空气冷却器，是一种翅片式蒸发器，设置在设备的另一端，蒸发器内的制冷剂吸收热量，高温高湿空气中的水蒸汽在蒸发器表面冷凝成水滴，水滴在与蒸发器连接的冷凝水水槽内形成净化水。
进一步的，水帘组包括设置水帘组表面的挡风板，挡风板用于引导热空气分散惯穿流经水帘组的每个孔，热空气与水帘组上的水充分接触，液态水吸收空气的热量蒸发水，空气含湿量增加，变成高温高湿空气。
进一步的，所述设备还包括：原水水槽，原水水槽通过原水布水循环泵驱动，通过连接的管道将原水排放至原水位于布水槽，布水槽上分布若干布水孔，与水帘组贯通，原水透过布水孔使水帘组保持湿润状态。
进一步的，所述设备的制冷热泵循环系统，包括管道连接的制冷热泵压缩机，蒸发器，冷凝器，冷凝器内设置制冷剂供液管，其中，冷凝器与制冷热泵压缩机通过排气管盘管贯通连接，用于释放冷凝热及加热空气与水，促进原水水分蒸发，空气冷却器用于吸收热量，使湿空气中的水蒸汽冷凝变成水滴。
进一步的，所述冷凝器采用耐腐蚀材料如高强度石墨，钛合金，导热碳钎维材料构成。
附图说明
图1是本发明具体实施例中系统工作原理示意图。
图2是本发明另一具体实施例中净化水系统设备示意图。
图3是图2中设备的另一侧面示意图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1工作原理与各部分功能描述，自然环境的空气1由风机6驱动流经空气加热器2将空气温度提高，变成热空气3，热空气3再次流经用湿润的水帘制作的水蒸发面4，使热空气的湿度增加变成高含湿量空气5，经风机6增压后，形成高压高湿空气7，高压高湿空气与空气冷却器8接触冷却，此时空气中的水蒸汽在空气冷却器表面结露形成冷凝净化水9排出，低含湿量空气10经风机驱动排出。图中待处理的原水11可以经原水加热器12加热提高水温，促进原水蒸发。
图1中，待处理的原水11，可以是海水、或者工农业生产及生活造成的废水，经简单过滤沉淀后，输入本系统进行净化。理论上，只要制作本系统所用材料选择得当，冷凝净化水9可制成纯净的蒸馏水，任何污水及自然界中的原水，均可通过本系统净化。水蒸发面4(水帘组)，可由亲水吸湿性能的材料制成，密布着空气可贯穿流通的小孔，增加水与空气的接触面积，也可以采用将原水充分雾化或爆气等方式加快水的蒸发。空气加热器2与原水加热器12可以采用太阳能、低品位热源、废热、热泵制热等各种热源。空气冷却器8可以采用常温下的水与废水，空气等自然冷却却介质，也可采用循环冷却水或制冷热泵等人工冷源来冷却湿空气。
利用制冷与热泵循环，依据本发明原理，可研制出如图2所示高效节能的净化水设备。
图2-3为采用制冷热泵循环的净化水系统设备示意图的各侧面示意图，所述设备包括：
空气加热器2，是一种翅片式冷凝器，设置在设备的一端，自然风先流经冷凝器，空气吸收冷凝器释放出的冷凝热，转化成热空气进入水帘组；
风机6，设置在设备内与加热片对应的位置，用于引导空气的流动；
水帘组4，由亲水吸湿性能的材料制成，与加热片贯通连接，热空气流经水帘组形成含湿量高的空气；
空气冷却器8，是一种翅片式蒸发器，设置在设备的另一端，蒸发器内的制冷剂吸收热量，高温高湿空气中的水蒸汽在蒸发器表面冷凝成水滴，水滴在与蒸发器连接的冷凝水水槽内形成净化水。
以上结构依次设置固定在设备中，各部件之间贯通连接并保持其密封性，保证空气从其中一个部件的进气通道进入，从另外一个部件的排气通道排出。
依本发明所述的水净化系统工作原理制造的设备，具有三个基本功能：空气加湿除湿功能，水蒸发与冷凝功能，制冷与热泵循环能量转移回收利用功能，如图2所示，这三个功能协同工作，即可将原水进行净化处理，分别将各功能描述如下：
空气加湿除湿功能，空气经风机6驱动，从外界进入空气加热器2，空气吸收冷凝器释放出的冷凝热，温度升高变成高温空气，高温空气再流经水帘组4(水蒸发面)，在水帘组挡风板15的引导下，分散惯穿流经水帘组的每个孔，此时高温空气与水帘上的水充分接触，液态水吸收空气的热量蒸发水，空气含湿量增加，变成高温高湿空气。在风机6的持续驱动下，高温高湿空气流经空气冷却器8，湿空气的热量释放出来，蒸发器内的制冷剂吸收热量，高温高湿空气中的水蒸汽在蒸发器表面冷凝成水滴，水滴最终收集在冷凝水水槽9内形成净化水。
水蒸发与冷凝功能，原水保存在原水水槽11内，通过原水布水循环泵19驱动，排放至原水布水槽14，然后通过布水孔13均匀滴落在水帘组4，随着原水布水循环泵的连续驱动，水帘组始终保持湿润状态。在水帘组4及其孔洞表面，含杂质的原水充分蒸发流经水帘组的热空气中被不断消耗，热空气变成饱含水蒸汽的湿空气，湿空气经风机6驱动，与空气冷却器8接触，水蒸汽冷凝成水滴，滴落在冷凝水水槽9内。
制冷与热泵循环能量转移回收利用功能，制冷热泵压缩机16，空气冷却器8，冷凝器2，节流阀及各种制冷管道如蒸发器回气管17，压缩机排气管18与制冷剂供液管组成制冷热泵循环系统22，冷凝器2与压缩机排气管盘管12负责释放冷凝热，加热空气与水，促进原水水分蒸发，空气冷却器8负责吸收热量，使湿空气中的水蒸汽冷凝变成水滴。
本发明通过将空气加热，提高空气干度与温度，增设水帘组，使水的蒸发面积增大，并保证与空气充分接触，同时，充分利用制冷热泵压缩机的排气热，使原水温度提高，增加水分子运动活性，通过设备的结构设计，使水帘组处于空气循环的负压端，这些措施极大地提高了水的蒸发速度，提高原水的处理能力。本发明所述的原水蒸发部分，除采用如图1与图2所示的水帘组增大蒸发面积外，还可采用将原水喷淋、喷雾、雾化、爆气等方式促进原水中的液态水变成水蒸汽。通过局部部件改造，本发明可以利用太阳能、废热等能源来净化原水。
本发明通过制冷热泵循环，系统充分吸收湿空气的冷凝热及其水蒸汽的凝结热等能量，通过压缩机的运行，将这些能量循环往复利用，促进水的蒸发。根据本发明原理，如果需要构成建造处理能力比较大的水净化系统，制冷热泵系统可以选用大型冷水机组，如图2-3所示，空气加热器2使用冷水机组产生的冷冻水作为冷源用以冷却冷凝高湿空气，形成冷凝净化水。采用风冷式冷水机组，可以依照本发明原理，保留空气加热器2与压缩机排气管盘管12(原水加热器)等部件，用于提高原水的蒸发温度。如需采用水冷式冷水机组，冷水机组的水冷式冷凝器可以直接用于加热原水，提高原水的蒸发温度，如果原水为腐蚀性强的污水，冷水机组的水冷冷凝器需要采用耐腐蚀材料如高强度石墨，钛合金，导热碳钎维等材料制作，提高设备的耐用性能。
在淡水资源非常丰富的地区，不需进行净水回收利用，为降低本系统设备的能源运行成本，可以关闭制冷热泵循环能量转移回收功能，只保持风机开启运行，将原水蒸发即可，避免污染严重的原水排放至环境中。
本发明所述的蒸发冷凝水净化原理与设备，可以处理一切原水。选用不同性能的材料，可以制作成不同使用功能的水净化设备。采用仿腐蚀材料，可用与重度化学污水净化处理，采用符合食品卫生标准的材料制作的设备，可以应用于饮用水的净化与制作，可应用于各种行业的原水净化处理。
如图2所示为卧式形式制作，依据本发明原理制作的净化水设备，能根据使用环境与条件，可以制作成立式或分体式设备等不同形状结构的设备设施。本发明所描述的系统运行，可以处理一切原水，在系统制造材料上选择适当，本发明的系统可以用来处理工业废水与生活废水，也可应用于海水淡化、饮用水、纯净水、蒸馏水的制作与净化，本发明是万能的水净化系统。本发明所产生的净化水，可以循环利用，能帮助淡水缺乏的地区解决用水危机。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。