本發(fā)明屬于空氣集水，尤其是利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置。
背景技術(shù)：
1、風(fēng)力機(jī)通過(guò)風(fēng)能驅(qū)動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)對(duì)流效應(yīng)，利用壓差將空氣導(dǎo)入特定裝置。與傳統(tǒng)的露天容器相比同體積下增加了空氣進(jìn)氣量，但風(fēng)速較小甚至無(wú)風(fēng)時(shí)其效率會(huì)大幅降低，需要電能重新為其驅(qū)動(dòng)，增加了能源的消耗。
2、為實(shí)現(xiàn)散失珠狀凝結(jié)放出的熱量，常采用輻射冷卻技術(shù)，其被認(rèn)為是綠色低碳的冷卻方式，由于外太空溫度極低只有3k對(duì)于地面上的常溫物體而言是天然的巨大冷庫(kù)，可以在無(wú)能耗的情況下通過(guò)太陽(yáng)直射利用自身與外太空的高溫差將熱量輻射到外太空中。但水珠會(huì)附著在壁面，影響了水的收集和散熱，傳統(tǒng)的輻射材料在空氣中低效的作用和高產(chǎn)水成本嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置。
2、實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：
3、利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置，包括：垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、集水容器及輻射冷卻散熱裝置，所述垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)上固定有轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)與集水容器固定連接，集水容器下端固定有輻射冷卻散熱裝置。
4、所述垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)包括：上半軸、葉片、單向軸承、下半軸、小風(fēng)扇、直流電機(jī)、固定外殼及蓄電池，所述上半軸上固定有葉片，所述葉片設(shè)置為四個(gè)，四個(gè)所述葉片以上半軸為中心均布設(shè)置，所述上半軸下端通過(guò)單向軸承與下半軸連接，所述下半軸上固定有小風(fēng)扇，所述下半軸下端與直流電機(jī)輸出軸固定連接，所述下半軸上固定有固定外殼，所述固定外殼內(nèi)部設(shè)置有轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述蓄電池通過(guò)導(dǎo)線與直流電機(jī)連接。
5、所述轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)速傳感器及單片機(jī)，轉(zhuǎn)速傳感器與單片機(jī)導(dǎo)線連接，單片機(jī)與直流電機(jī)及蓄電池導(dǎo)線連接。
6、所述集水容器包括：桶體、多孔鋁蓋、螺旋葉片及凸起，所述桶體頂部設(shè)置有多孔鋁蓋，所述下半軸轉(zhuǎn)動(dòng)穿過(guò)多孔鋁蓋，所述內(nèi)部設(shè)置有支架，所述直流電機(jī)及及蓄電池均固定在支架上，所述桶體內(nèi)部固定有螺旋葉片，所述螺旋葉片上沿其螺旋路徑設(shè)置有多個(gè)所述凸起。
7、所述輻射冷卻散熱裝置形狀為v形結(jié)構(gòu)，所述輻射冷卻散熱裝置上端固定有桶體。
8、所述桶體內(nèi)外表面與輻射冷卻散熱裝置頂面均涂抹輻射冷卻材料。
9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
10、本發(fā)明提供利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置,可以解決背景技術(shù)中提出的問(wèn)題，并且本發(fā)明利用轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)的風(fēng)力機(jī)控制空氣流速并與裝置壁面潤(rùn)滑涂層相結(jié)合，有風(fēng)時(shí)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓差的同時(shí)能產(chǎn)生電能，無(wú)風(fēng)時(shí)儲(chǔ)存的電能又繼續(xù)帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明能夠在不同環(huán)境溫度、濕度水平和風(fēng)速下，實(shí)現(xiàn)全天候高效的空氣水收集并進(jìn)行對(duì)流散熱和輻射冷卻散熱維持整個(gè)冷卻裝置的低溫環(huán)境。此過(guò)程利用太陽(yáng)能和風(fēng)能，無(wú)需額外能量輸入，節(jié)能環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了綠色低碳的空氣集水模式，為環(huán)境偏僻、能源匱乏和水資源短缺地區(qū)存在的問(wèn)題提供了一種有前景的策略。
11、本發(fā)明提供一種利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置，開(kāi)發(fā)了一種對(duì)環(huán)境要求低適應(yīng)性強(qiáng)的集水系統(tǒng)，本發(fā)明僅利用太陽(yáng)能和風(fēng)能作為能量、大氣作為物料來(lái)源，通過(guò)自然循環(huán)生產(chǎn)水資源。
12、本發(fā)明將垂直軸風(fēng)力機(jī)和轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)系統(tǒng)聯(lián)合，風(fēng)向適應(yīng)性強(qiáng)，啟動(dòng)風(fēng)速低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其下端與同軸小風(fēng)扇緊密相連。該設(shè)計(jì)旨在高效利用自然風(fēng)的能量，將大氣壓入冷卻裝置同步發(fā)電的同時(shí)，還能增加裝置內(nèi)的氣流擾動(dòng)增加內(nèi)壁的對(duì)流散熱。在風(fēng)力的驅(qū)動(dòng)下，葉片得以旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，最終將所產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存于蓄電池中，進(jìn)行儲(chǔ)能。使用單片機(jī)引入轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)，速度傳感器監(jiān)測(cè)風(fēng)速風(fēng)力過(guò)小不足以產(chǎn)生壓力差時(shí)，單片機(jī)接收反饋傳遞信號(hào)。因此，該風(fēng)力機(jī)能夠按照預(yù)定方向穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，避免了對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)力機(jī)對(duì)環(huán)境條件的依賴，能夠進(jìn)行無(wú)能耗的情況下裝置連續(xù)運(yùn)行，小風(fēng)扇持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)制造氣流擾動(dòng)，且一定程度上利用自然風(fēng)的能量增加了對(duì)流散熱。
13、本發(fā)明采用了聚二甲基硅氧烷(pdms)彈性體作為輻射冷卻涂層用于潤(rùn)滑表面和冷卻涂層，它具有低成本、可擴(kuò)展性和良好的光熱性能，賦予材料疏水性且不影響輻射制冷性能。應(yīng)用該輻射冷卻材料并使用粘度η＝10cp(cp為：厘泊)的硅油潤(rùn)滑。使用傳統(tǒng)材料時(shí)水滴往往會(huì)黏附在表面上，導(dǎo)致大量凝結(jié)水無(wú)法被收集。作為潤(rùn)滑表面大大降低了水滴在接觸表面的黏附，通過(guò)重力驅(qū)動(dòng)有效地收集冷凝水，其水收集率是同環(huán)境下超疏水表面的兩倍，涂層達(dá)到了高達(dá)90％的水滴收集率。
14、本發(fā)明凸起采用仿仙人掌刺的錐形結(jié)構(gòu)，能夠高效地捕捉和輸送水滴，通過(guò)螺旋狀排列的仿仙人掌結(jié)構(gòu)，最大化空氣與集水器表面的接觸時(shí)間，同時(shí)利用重力、毛細(xì)作用及溫度梯度自然力促進(jìn)液滴的形成和移除。每個(gè)仿仙人掌結(jié)構(gòu)沿螺旋路徑布置，相鄰之間保持適當(dāng)間距，以確保空氣流通順暢。這種布局不僅增加了空氣在裝置內(nèi)的停留時(shí)間，還提供了更大的表面積用于冷凝。
1.利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置，其特征在于：包括：垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)(1)、轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1-8)、集水容器(2)及輻射冷卻散熱裝置(3)，所述垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)(1)上固定有轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1-8)，所述垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)(1)與集水容器(2)固定連接，集水容器(2)下端固定有輻射冷卻散熱裝置(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置，其特征在于：所述垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)(1)包括：上半軸(1-1)、葉片(1-2)、單向軸承(1-3)、下半軸(1-4)、小風(fēng)扇(1-5)、直流電機(jī)(1-6)、固定外殼(1-7)及蓄電池(1-9)，所述上半軸(1-1)上固定有葉片(1-2)，所述葉片(1-2)設(shè)置為四個(gè)，四個(gè)所述葉片(1-2)以上半軸(1-1)為中心均布設(shè)置，所述上半軸(1-1)下端通過(guò)單向軸承(1-3)與下半軸(1-4)連接，所述下半軸(1-4)上固定有小風(fēng)扇(1-5)，所述下半軸(1-4)下端與直流電機(jī)(1-6)輸出軸固定連接，所述下半軸(1-4)上固定有固定外殼(1-7)，所述固定外殼(1-7)內(nèi)部設(shè)置有轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1-8)，所述蓄電池(1-9)通過(guò)導(dǎo)線與直流電機(jī)(1-6)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置，其特征在于：所述轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1-8)包括：轉(zhuǎn)速傳感器及單片機(jī)，轉(zhuǎn)速傳感器與單片機(jī)導(dǎo)線連接，單片機(jī)與直流電機(jī)(1-6)及蓄電池(1-9)導(dǎo)線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置，其特征在于：所述集水容器(2)包括：桶體(2-1)、多孔鋁蓋(2-2)、螺旋葉片(2-3)及凸起(2-4)，所述桶體(2-1)頂部設(shè)置有多孔鋁蓋(2-2)，所述下半軸(1-4)轉(zhuǎn)動(dòng)穿過(guò)多孔鋁蓋(2-2)，所述內(nèi)部設(shè)置有支架，所述直流電機(jī)(1-6)及及蓄電池(1-9)均固定在支架上，所述桶體(2-1)內(nèi)部固定有螺旋葉片(2-3)，所述螺旋葉片(2-3)上沿其螺旋路徑設(shè)置有多個(gè)所述凸起(2-4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置，其特征在于：所述輻射冷卻散熱裝置(3)形狀為v形結(jié)構(gòu)，所述輻射冷卻散熱裝置(3)上端固定有桶體(2-1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用氣流擾動(dòng)聯(lián)合輻射冷卻散熱的無(wú)能耗連續(xù)集水裝置，其特征在于：所述桶體(2-1)內(nèi)外表面與輻射冷卻散熱裝置(3)頂面均涂抹輻射冷卻材料。