[發明專利]基于液態金屬的海水蒸餾淡化系統

無效

• 申請號: 201110279558.4
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN103011317A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 劉靜;熊銘烽
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 高宇;楊小蓉

技術領域

本發明涉及一種海水蒸餾淡化系統，特別涉及一種使用傳熱性能極好的液態金屬作為收集和傳輸太陽能的介質，在一個封閉空間內使熱量高效傳遞從而使海水快速蒸發以收集淡水的基于液態金屬的海水蒸餾淡化系統。

背景技術

地球雖然接近75％的面積都被水所覆蓋，但是其中淡水含量只占總水量的3％左右，其他均為不能作為飲用水和灌溉用水的海水，而這些淡水中又有大部分是在冰川、深層地下儲存，淡水的缺乏正變得日益嚴峻。儲量豐富的海水提供了大量的水源，最好的也幾乎唯一的辦法是從海水中得到淡水，這就對海水淡化技術提出了要求，需要更加高效，成本更加低廉的海水淡化技術，以實現海水的大量淡化。

目前的海水淡化技術已經過多年發展，雖能實現大規模制取淡水，但是這些方法如普通蒸餾法、離子離子交換法、滲析法、反滲透膜法以及冷凍法等，都要消耗大量的燃料或者電力，如何降低能耗成為大范圍推廣海水淡化技術面臨的一個重要的課題。使用太陽能取代化石能源的海水淡化技術無疑是最好的出路。目前的太陽能海水淡化系統大多使用水或者蒸汽作為傳熱介質來收集和傳輸熱量，由于水的沸點低，比熱容大，使得這些系統普遍存在工作溫度低，單位時間能輸送的熱量有限，效率不高等缺點。

發明內容

本發明的目的在于引入具有高傳熱性能的液態金屬熱量輸送單元，以提供一種更高效的太陽能海水蒸餾淡化系統，通過液態金屬將所收集的高強度太陽能用來加熱海水，使海水蒸發得到淡水。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的基于液態金屬的海水蒸餾淡化系統，其組成包括：

一集熱器裝置；所述集熱裝置由太陽能集熱器(5)、置于集熱器腔體之內的集熱管1及與所述集熱管1的二個出口端相連通的位于集熱器腔體之外的加熱管2組成，所述集熱管1一出口端與加熱管2相連通的管路上裝有驅動泵3；所述集熱管1與加熱管2形成封閉環路，其內裝有循環流動的液體金屬4；

一海水蒸餾分離裝置6；所述海水蒸餾分離裝置6由下述部件組成：

一蒸餾分離腔體；其內中部設有一水平放置的孔板11；其孔板11的上方設有一隔板14，所述隔板14一端邊與蒸餾分離腔體相連，隔板14另一端邊與垂向放置的疏水膜13相連；所述隔板14、疏水膜13、蒸餾分離腔體頂蓋與蒸餾分離腔體壁形成一密閉腔體M；

所述集熱裝置的加熱管2位于所述海水蒸餾分離裝置6的密閉腔體之內孔板11的下方；

一冷凝器12；所述冷凝器12的冷凝管位于所述密閉腔體M之內；冷凝管一端通過海水泵7與海水儲備容器相連通，冷凝管另一端裝有一水平噴頭10；所述水平噴頭10位于所述孔板11的上方，隔板14的下方；

安裝于所述蒸餾分離腔體底端的帶有濃鹽水泵9的濃鹽水出水管；和

安裝于所述密閉腔體M的腔體壁上的帶有淡水泵8的淡水出水管。

所述的基于液態金屬的海水蒸餾淡化系統，還包括包覆于露出海水蒸餾分離裝置6的密閉腔體之外的集熱管1和加熱管2表面的絕熱保溫層；所述的絕熱保溫層為巖棉層、復合硅酸鹽層或發泡塑料。

所述的集熱管1和加熱管2為盤形管、螺旋形管，材料為銅合金管，其橫截面積為1cm²-10000cm²；所述冷凝器12的冷凝管銅合金管，其直徑為1cm-10cm。

所述的太陽能集熱器5為拋物槽式集熱器、盤式集熱器或線性菲涅爾式集熱器，所述的驅動泵為電磁泵。所述孔板11上的孔的直徑為1cm-10cm。所述海水蒸餾分離裝置6的蒸餾分離腔體為銅合金腔體，其兩端為圓形封頭，蒸餾分離腔體厚度為1mm-1cm。所述的冷凝器12的冷凝管的表面裝有用以加強換熱的翅片。所述液態金屬4為鎵、鎵銦合金、鎵銦錫合金或鈉鉀合金。

本發明的基于液態金屬的海水蒸餾淡化系統的特點在于：

整個系統都是由太陽能提供所需能量，首次使用了熱導率高，流動性好，在流動情況下能得到很高對流換熱系數的液態金屬傳熱載體作為換熱介質，且由于液態金屬比熱容為0.37kJ/(kg·K)，比水小得多，所以能在短時間內升高到很高的溫度，工作溫度的提高意味著換熱效率提高，而傳熱又極為迅速，因而單位時間內的換熱量也大大增加。