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除了理論上的發明之外 相對於他人的發明,本發明依此新理論公開的應用方法極其簡單。全部利用自然能量,係統運行所需的人工能耗幾乎零。 除了基本簡單的結構,幾乎無需任何其他的人工材料。
學術知識背景
沙漠是被人們認為是地球上最幹旱的地區,空氣中的含水量極低,因而那裏的年平均降水量也極低,甚至是不毛之地。 但是,沙漠中往往會有一些含水充裕的綠洲,與其周圍的嚴酷環境形成鮮明的對比。沙漠綠洲水源的奧秘,不僅是一個科學的奧秘,而且更如上述的原因和意義, 值得人們的研究和探討。在長期以來,人們普通第認為沙漠綠洲水的來源或理所當然地是得益於來源於自然降雨,或者是來源於不同類型地下水源的上湧。或者是兩者共同的原因。特別是學術界對中國西北部的巴丹吉林沙漠幹旱地區的綠洲湖群特有現象的原因一直在爭論不休,各種觀點包括: 地下水源說 [8, 9, 11],降水來源說 [12-15] 兩大類。然而,科學家們的爭論所基於的各種觀點都不能圓滿地解釋巴丹吉林沙漠綠洲的某些特定現象。上世紀 80 年代學者孫慶峰在他的綜述中總結了各個方麵因素之後,認為相關的研究應該考慮到沙層的厚度,沙層之下的基岩股地形,地質構造和岩性等因素的影響。同時指出:“要根據現有的研究來判定湖水是來自降雨或地下水的結論為時過早。但可以肯定的是還有其他尚未明了的地質因素在影響湖泊的形成,”[16] 。 學者王濤在他的研究文章中曾結論性的論述到:“巴丹吉林沙漠內部湖泊的形成主要是受控於高大沙山的地貌特點”[15]。
發明內容
本發明的目的在於提供一種幹旱地區自動從大氣中獲得淡水的係統及其基於該係統的沙漠產水方法。 為了實現上述發明目的,本發明采用了以下的技術方案:
一種幹旱地區自動從大氣中獲得淡水的係統,完全不消耗包括人工轉換的自然能源在內的能源的。該係統借助對吸附空氣中水氣的物體被大氣日夜溫差造成持續循環的冷卻,以促使所述吸附空氣中水氣的物體之間的空氣進行循環冷卻以降低空氣露點來產生凝聚水的方法。該 產水係統包括了用來產生負壓為目的的風井,氣/水分離裝置和帶有節製閥的儲水池和吸附空氣中水氣為目的的物體。
風井大部分突出地表以上,產生一個對吸附空氣中水氣為目的的物體單一方向的負壓。 所述用於產生負壓作用的風井其下部連接有氣/水分離作用的,可引導水流進入的空間。所述風井底部帶有除塵口,用以排除沉積的沙粒。 所述的氣/水分離室指任何分離所產的水和空氣的部分。其有一定的空間高出所產水流以上以分離水和空氣。可以讓水和氣體溢出。並且有開口引導水流最終進入儲水池。在簡化設計可以與儲水池合並。 所述的儲水池由一個引導水的流入管和一個儲水池和一個出水管組成。出水管上帶有節製閥,其作用是當儲水池中的水壓但到一定的程度時會自動打開放水。 所述係統的原理可以變通簡化包括但不僅僅限製於用在沙堆下方直接承接該沙堆因溫度變化所導致的沙堆產生的凝聚水。承接水的方法可以用任何方法來引出或者儲存。 任何增加沙堆或替代物之間的空隙之間的空氣流通量以增加冷凝水產量的方法包括但絕不局限於在此發明原理的基礎上使用電能使風井增加吸氣排氣能力的方法。
基於上述應用係統的沙漠產水方法,包括了,沙漠底部凝聚水的排流造成沙漠沙層產生負壓使得沙漠吸入地表大氣在沙漠日夜溫差變換條件下導致沙漠對大氣中水分抽吸是造成沙漠幹旱原因的理論概念。
本發明的理論原理:
為敘述方便, 這裏首先把沙漠的沙層從表麵至沙層最底部依次大致分為 4 層:第一層是在沙漠環境中被太陽灸烤得發熱的表層。第二層是沙漠表層以下,溫度開始下降,僅僅有凝結的薄膜水出現。第三層是出現有第二層的薄膜水繼續凝結成的非飽和的重力水層。第四層是指出現飽和的重力水並成為沿著地下地勢流動的水流;這個水流最終形成地下河流或者地下湖泊,或者儲存在地下儲水層。這樣的分類類似於趙景波在考察騰格裏沙漠時發現描述的中衛沙層剖麵那樣[12, Fig. 5, b2] 。通常來說,沙漠彼此之間各自總沙層的厚度的不同將決定不同沙漠在上述不同沙層的厚度不一。更要強調的是,這僅僅是理論上的標準分層。因為各個沙漠各處地形的不同和大氣濕度的變化,直接影響到上述各沙層的相對厚度變化和各層依地勢起伏的變化。同一處沙地的同一個沙山的不同檢測地點,同 一類沙層所處的深度也會有些不同,或者說,在不同地點的同樣深度可以會有不同類型的分層出現。同這種粗略的分層法不考慮每一層特別是第二第三層還會有更細節的分層,如趙景波對於沙層的劃分 [17] 。 由於在沙層第二第三層中液態水的出現會使得這層中空氣的體積變小,並且沙層第四層中的重力水是向下流動或者是順斜坡流走的,雖然在第三和第四兩層中的重力水的產生和下沉會向上排擠出沙層中砂粒空隙中的空氣,但是,空氣冷卻的體積收縮,和其中水氣體變為固體的體積變換,以及重力水向下的沉降,都會使得在沙漠內層的空氣產生一個綜合向下的,對整個沙漠沙層上部的空氣都向下抽吸的負壓。顯然,這時毛細管現象仍然存在,但是,兩者可以在在沙層中共存。而且,毛細管現象更有利於沙層中負壓的生成:因為毛細現象占據了部分沙層內部的空間,使得負壓更具效果。使得沙漠中的沙地可以更有效的吸收其表麵的空氣進入沙層之中。著個過程雖然似乎是微弱和緩慢,但是卻日複一日,年複一年的一直持續著。
當白天沙漠熱空氣被吸入沙層表層以後,被吸入的熱空氣一方麵與沙層中的涼空氣和低溫砂粒進行熱交換,交換的結果是產生並增加了第一層沙層的厚度。 但同時由於被吸入的熱空氣在第二層的沙層中的這個交換中變冷,使得空氣被繼續吸入沙層下部並持續地進行熱交換變涼的同時而其濕度逐漸升高,且溫度持續地下降直到露點溫度的出現而產生冷凝的薄膜水,進而成為重力水並依靠自身的重力克服在砂粒表麵的黏附力自動下沉。這個現象可以從上述趙景波的勘探研究報告中得到佐證 [12. Fig. 5, b2] 。要注意的是在該文中認為沙層中的水分源自大氣降水。
