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除了理论上的发明之外 相对于他人的发明,本发明依此新理论公开的应用方法极其简单。全部利用自然能量,系统运行所需的人工能耗几乎零。 除了基本简单的结构,几乎无需任何其他的人工材料。
学术知识背景
沙漠是被人们认为是地球上最干旱的地区,空气中的含水量极低,因而那里的年平均降水量也极低,甚至是不毛之地。 但是,沙漠中往往会有一些含水充裕的绿洲,与其周围的严酷环境形成鲜明的对比。沙漠绿洲水源的奥秘,不仅是一个科学的奥秘,而且更如上述的原因和意义, 值得人们的研究和探讨。在长期以来,人们普通第认为沙漠绿洲水的来源或理所当然地是得益于来源于自然降雨,或者是来源于不同类型地下水源的上涌。或者是两者共同的原因。特别是学术界对中国西北部的巴丹吉林沙漠干旱地区的绿洲湖群特有现象的原因一直在争论不休,各种观点包括: 地下水源说 [8, 9, 11],降水来源说 [12-15] 两大类。然而,科学家们的争论所基于的各种观点都不能圆满地解释巴丹吉林沙漠绿洲的某些特定现象。上世纪 80 年代学者孙庆峰在他的综述中总结了各个方面因素之后,认为相关的研究应该考虑到沙层的厚度,沙层之下的基岩股地形,地质构造和岩性等因素的影响。同时指出:“要根据现有的研究来判定湖水是来自降雨或地下水的结论为时过早。但可以肯定的是还有其他尚未明了的地质因素在影响湖泊的形成,”[16] 。 学者王涛在他的研究文章中曾结论性的论述到:“巴丹吉林沙漠内部湖泊的形成主要是受控于高大沙山的地貌特点”[15]。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干旱地区自动从大气中获得淡水的系统及其基于该系统的沙漠产水方法。 为了实现上述发明目的,本发明采用了以下的技术方案:
一种干旱地区自动从大气中获得淡水的系统,完全不消耗包括人工转换的自然能源在内的能源的。该系统借助对吸附空气中水气的物体被大气日夜温差造成持续循环的冷却,以促使所述吸附空气中水气的物体之间的空气进行循环冷却以降低空气露点来产生凝聚水的方法。该 产水系统包括了用来产生负压为目的的风井,气/水分离装置和带有节制阀的储水池和吸附空气中水气为目的的物体。
风井大部分突出地表以上,产生一个对吸附空气中水气为目的的物体单一方向的负压。 所述用于产生负压作用的风井其下部连接有气/水分离作用的,可引导水流进入的空间。所述风井底部带有除尘口,用以排除沉积的沙粒。 所述的气/水分离室指任何分离所产的水和空气的部分。其有一定的空间高出所产水流以上以分离水和空气。可以让水和气体溢出。并且有开口引导水流最终进入储水池。在简化设计可以与储水池合并。 所述的储水池由一个引导水的流入管和一个储水池和一个出水管组成。出水管上带有节制阀,其作用是当储水池中的水压但到一定的程度时会自动打开放水。 所述系统的原理可以变通简化包括但不仅仅限制于用在沙堆下方直接承接该沙堆因温度变化所导致的沙堆产生的凝聚水。承接水的方法可以用任何方法来引出或者储存。 任何增加沙堆或替代物之间的空隙之间的空气流通量以增加冷凝水产量的方法包括但绝不局限于在此发明原理的基础上使用电能使风井增加吸气排气能力的方法。
基于上述应用系统的沙漠产水方法,包括了,沙漠底部凝聚水的排流造成沙漠沙层产生负压使得沙漠吸入地表大气在沙漠日夜温差变换条件下导致沙漠对大气中水分抽吸是造成沙漠干旱原因的理论概念。
本发明的理论原理:
为叙述方便, 这里首先把沙漠的沙层从表面至沙层最底部依次大致分为 4 层:第一层是在沙漠环境中被太阳灸烤得发热的表层。第二层是沙漠表层以下,温度开始下降,仅仅有凝结的薄膜水出现。第三层是出现有第二层的薄膜水继续凝结成的非饱和的重力水层。第四层是指出现饱和的重力水并成为沿着地下地势流动的水流;这个水流最终形成地下河流或者地下湖泊,或者储存在地下储水层。这样的分类类似于赵景波在考察腾格里沙漠时发现描述的中卫沙层剖面那样[12, Fig. 5, b2] 。通常来说,沙漠彼此之间各自总沙层的厚度的不同将决定不同沙漠在上述不同沙层的厚度不一。更要强调的是,这仅仅是理论上的标准分层。因为各个沙漠各处地形的不同和大气湿度的变化,直接影响到上述各沙层的相对厚度变化和各层依地势起伏的变化。同一处沙地的同一个沙山的不同检测地点,同 一类沙层所处的深度也会有些不同,或者说,在不同地点的同样深度可以会有不同类型的分层出现。同这种粗略的分层法不考虑每一层特别是第二第三层还会有更细节的分层,如赵景波对于沙层的划分 [17] 。 由于在沙层第二第三层中液态水的出现会使得这层中空气的体积变小,并且沙层第四层中的重力水是向下流动或者是顺斜坡流走的,虽然在第三和第四两层中的重力水的产生和下沉会向上排挤出沙层中砂粒空隙中的空气,但是,空气冷却的体积收缩,和其中水气体变为固体的体积变换,以及重力水向下的沉降,都会使得在沙漠内层的空气产生一个综合向下的,对整个沙漠沙层上部的空气都向下抽吸的负压。显然,这时毛细管现象仍然存在,但是,两者可以在在沙层中共存。而且,毛细管现象更有利于沙层中负压的生成:因为毛细现象占据了部分沙层内部的空间,使得负压更具效果。使得沙漠中的沙地可以更有效的吸收其表面的空气进入沙层之中。着个过程虽然似乎是微弱和缓慢,但是却日复一日,年复一年的一直持续着。
当白天沙漠热空气被吸入沙层表层以后,被吸入的热空气一方面与沙层中的凉空气和低温砂粒进行热交换,交换的结果是产生并增加了第一层沙层的厚度。 但同时由于被吸入的热空气在第二层的沙层中的这个交换中变冷,使得空气被继续吸入沙层下部并持续地进行热交换变凉的同时而其湿度逐渐升高,且温度持续地下降直到露点温度的出现而产生冷凝的薄膜水,进而成为重力水并依靠自身的重力克服在砂粒表面的黏附力自动下沉。这个现象可以从上述赵景波的勘探研究报告中得到佐证 [12. Fig. 5, b2] 。要注意的是在该文中认为沙层中的水分源自大气降水。
