[發(fā)明專利]一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110006487.0
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN102167413A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭宏飛;陶濤;壽文杰;謝果;康慧芳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué);深圳市翰超太陽能科技有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/14
• 分類號(hào): C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;郭德忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能海水淡化器，具體涉及一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，屬于太陽能集熱、海水淡化和水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

從海水或苦咸水中生產(chǎn)淡水的方法有多種，但目前比較成熟和上規(guī)模的技術(shù)主要有兩類，一類是采用反滲透膜技術(shù)的所謂膜法海水淡化系統(tǒng)，另一類為利用熱能驅(qū)動(dòng)的所謂蒸餾法海水淡化系統(tǒng)。膜法系統(tǒng)造價(jià)及使用費(fèi)用(主要是其反滲透膜的使用壽命不長)高，具有一次性投資大、需要消耗常規(guī)電能等缺陷，不利于節(jié)能與環(huán)保。利用熱能驅(qū)動(dòng)的海水淡化系統(tǒng)是最成熟的，也是目前海水淡化工業(yè)的主流，但此類系統(tǒng)需要消耗大量熱能。由于此類系統(tǒng)一般還處在真空負(fù)壓下工作，因此它還需要強(qiáng)度堅(jiān)固和抗腐蝕性良好的外殼材料，這增加了它的造價(jià)和運(yùn)行成本。因此利用太陽能進(jìn)行海水淡化既節(jié)能又環(huán)保，因而受到人們推崇。如果在太陽能海水淡化系統(tǒng)中，還能利用傳統(tǒng)廉價(jià)的非金屬材料作為裝置的主體材料，無疑會(huì)進(jìn)一步提高太陽能海水淡化的吸引力。但現(xiàn)有的太陽能盤式蒸餾裝置存在下面4個(gè)明顯的缺陷：(1)蒸汽凝結(jié)成淡水過程放出的潛熱未被重復(fù)利用，而是直接散發(fā)到環(huán)境中，致使裝置能效率不高；(2)現(xiàn)有裝置所采用常壓下的自然對流傳熱模式，沒有強(qiáng)化水蒸氣的蒸發(fā)與凝結(jié)過程，因此傳熱系數(shù)不高，大大限制了裝置性能的改善。(3)裝置中待蒸發(fā)的原水熱容量太大，限制了它的運(yùn)行溫度提高，減弱了蒸發(fā)過程的驅(qū)動(dòng)力，也大大延緩了裝置的出水時(shí)間；(4)現(xiàn)有盤式太陽能蒸餾器占地面積較大，不利于節(jié)約土地成本。因此，克服上述4個(gè)缺陷，強(qiáng)化蒸發(fā)與冷凝過程，是提高太陽能海水淡化裝置性能的主要方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，利用抽真空后的套管式蒸餾器與太陽能集熱器相結(jié)合，能有效克服現(xiàn)有太陽能盤式蒸餾裝置存在的缺陷。

一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，包括外殼、套管、盛水槽、太陽能聚光器、光線收集器、加熱管、連通管、淡水輸出管和儲(chǔ)水箱，外圍設(shè)備為真空泵；其中外殼為管狀圓柱形可抽真空殼體，盛水槽為外殼上沿軸向開口的圓形殼體，外殼內(nèi)逐級(jí)套裝盛水槽和套管，盛水槽與套管或外殼之間未充海水的空間構(gòu)成蒸發(fā)-冷凝腔，最后一級(jí)套管內(nèi)再套裝一個(gè)盛水槽，盛水槽內(nèi)沿軸向裝有加熱管；連通管與各級(jí)盛水槽相連通，外殼與套管內(nèi)壁的底部與淡水輸出管連通，淡水輸出管連接儲(chǔ)水箱；太陽能聚光器設(shè)置在外殼的正下方，最后一級(jí)的盛水槽內(nèi)壁設(shè)置有光線收集器；其中外殼、套管和盛水槽均采用透明塑料材料制成。

工作原理：外殼能將其內(nèi)部的部件與大氣隔開，并在真空泵的作用下使各級(jí)蒸發(fā)-冷凝腔形成真空狀態(tài)，海水通過海水進(jìn)水管注入最外一級(jí)的盛水槽，海水經(jīng)連通管由外至內(nèi)逐級(jí)流入盛水槽中，直至最內(nèi)一級(jí)，太陽能聚光器能聚焦太陽能至最內(nèi)一級(jí)盛水槽中，最內(nèi)一級(jí)水盛水槽中的光線收集器收集光線轉(zhuǎn)化為熱能加熱最內(nèi)一級(jí)盛水槽的海水，促使其蒸發(fā)；最內(nèi)一級(jí)水盛水槽中的加熱管，通過加熱管可以利用太陽能集熱器收集到的熱能加熱最內(nèi)一級(jí)盛水槽中的海水，進(jìn)一步促進(jìn)海水蒸發(fā)。產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入最內(nèi)一級(jí)蒸發(fā)-冷凝腔中，并在最內(nèi)部一級(jí)套管內(nèi)壁凝結(jié)生成淡水，同時(shí)放出潛熱加熱稍外一級(jí)盛水槽中的海水，稍外一級(jí)盛水槽中的海水被加熱后再產(chǎn)生蒸汽并進(jìn)入稍外一級(jí)的蒸發(fā)-冷凝腔中，并在稍外一級(jí)套管內(nèi)壁凝結(jié)產(chǎn)生淡水同時(shí)再釋放潛熱加熱更外一級(jí)盛水槽中的海水，由此類推，一直到加熱最外面一級(jí)盛水槽中的海水，并在外殼的內(nèi)壁凝結(jié)，在各級(jí)套管和外殼內(nèi)壁凝結(jié)的淡水經(jīng)淡水輸出管匯集至儲(chǔ)水箱中供用戶取用，釋放的潛熱經(jīng)外殼的壁傳給環(huán)境，從而完成整個(gè)蒸發(fā)與冷凝過程，實(shí)現(xiàn)用太陽能淡化海水。由于外殼、套管和盛水槽的材料均為透明材料，光線能夠被反射到光線收集器上被接收。

如只利用加熱管給系統(tǒng)加熱而不采用太陽能聚光器，為了減少熱量的傳導(dǎo)損失，各級(jí)盛水槽用傳熱性差的非金屬材料制作，而外殼和各級(jí)套管用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制造；為簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，同時(shí)使整個(gè)裝置的安裝更為便利，可將太陽能聚光器與外殼合為一體，在外殼的下半部鍍上高反射涂層，用以反射太陽光到光線收集器上。這時(shí)，經(jīng)高反射涂層反射的太陽光直接到光線收集器上，即可取消太陽能聚光器。

還可將管狀外殼、套管以及盛水槽都做成橢圓形狀，這種結(jié)構(gòu)可以使蒸發(fā)-冷凝腔更大，這樣有利于蒸汽的蒸發(fā)，也有利于蒸汽在套管內(nèi)壁凝結(jié)，因?yàn)槟Y(jié)的淡水更容易沿著管內(nèi)壁流下，從而減少了水膜的厚度和傳熱熱阻，進(jìn)而增加了系統(tǒng)的出水速度。