[發明專利]太陽能磁制冷海水淡化裝置及其海水淡化方法

有效

• 申請號: 201110342210.5
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102408139A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 闞安康;夏平;韓厚德
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 孫景宜

技術領域

本發明涉及海水淡化領域，特別涉及到太陽能磁制冷海水淡化裝置及其海水淡化方法。

背景技術

隨著社會的快速發展，人口數量的急劇膨脹，有報道說2011的今年世界人口將達到前所未有的70億，造成用水量在急劇的增長，但是可以利用的淡水資源卻在不斷的減少，在不遠的將來有水危機的危險。特別是我國，水資源短缺的問題越來越嚴重。而且據有關資料顯示，我國的人均占有水量只有世界平均水平的1/4，被列為世界13個缺水國家之一。所以可見，水資源的匱乏已經嚴重影響到我國的可持續發展，已經到了不得不重視的地步。目前有許多措施在進行中，比如南水北調，廢水利用等，但是這些措施都是有能耗大，見效慢等不足。因此，海水淡化是未來解決淡水資源缺乏的最有效措施之一。我們知道地球表面70％多是被廣闊的海洋所覆蓋的，其中水的儲量約為13.7億立方米，占到地球總的儲水量的95％，占到地表水總量的98％。，而我們賴以生存的淡水卻只有全球總水量的2.53％，人類能直接使用的淡水只有總淡水量的0.266％，所以從海水中取得淡水，發展海水淡化技術是我們解決水資源及其重要的措施。

磁制冷是指利用一些磁性材料的磁熱效應來制冷的技術，與傳統利用氟利昂作為制冷工質的蒸氣壓縮式制冷技術有著本質的區別。蒸氣壓縮式制冷所采用的制冷工質-氟利昂，能破壞地球的保護層-臭氧層，同時氟利昂本身也是造成溫室效應的氣體，對地球的生態環境都造成了極大的破壞，因此各國政府都在積極采取措施，加快淘汰不環保的制冷劑氟利昂。而且利用氟利昂作為制冷劑的蒸氣壓縮式制冷循環的效率只是卡洛循環的5％-10％，但是利用磁性材料磁熱效應的磁制冷循環的效率可以達到卡洛循環的30％-60％，因此具有更好的節能效果。磁制冷的制冷工質是固態的磁性材料，它的GWP(全球變暖潛能值，ODP(破壞臭氧層潛能值)都是為零的，所以磁制冷是完全安全可靠的無污染，節能環保的制冷技術。磁制冷的磁熱效應(MCE)，也叫磁卡效應是指在磁性材料的勵磁，去磁的過程中，會伴隨著磁性材料放出熱量和吸收熱量的現象。當給磁性材料加一個外部磁場的時候，磁性材料被磁化，磁性材料的磁熵變小，溫度上升。當外部磁場消失時，磁性材料去磁，它的磁熵變大，溫度下降。如果在磁性材料勵磁，去磁過程中利用傳熱介質進行熱交換，形成一個熱力循環，就可以達到制冷效果了。目前比較常見的磁制冷循環是：磁卡洛循環，磁斯特林循環，磁埃里克森循環，磁布雷頓循環。這些磁制冷循環都有自己適用的溫度范圍，比如磁卡洛循環適用于低于20K的低溫區。而磁埃里克森循環可以適用于室溫范圍，因此本發明裝置利用的磁制冷是采用磁埃里克森循環。

磁制冷與太陽能聯合的海水淡化裝置，其實是利用了太陽能蒸餾法的原理，利用太陽能的輻射熱能加熱海水，使海水能達到一個較高的溫度，然后再經過噴淋室噴淋，會有一部分的高溫海水氣化，這樣就會得到水蒸汽，水蒸汽被冷凝就得到了淡水。利用太陽能進行海水淡化與其他的方式進行的海水淡化相比，有著自己巨大的優勢。首先是利用太陽能加熱海水，而不是消耗石油，天然氣，煤炭等常規能源，無污染，然后太陽能海水淡化不需要很多的動力設備，只需要一些水泵而已，因此節能效果好。

由于目前各國都比較關注海水淡化的研究，因此有很多的海水淡化方法和裝置。如：(1)蒸餾法，將海水加熱蒸發，再使蒸汽冷凝得到淡水。分為多效蒸發(MED)，閃蒸(flash)，壓氣蒸餾(VC)。(2)反滲透(RO)，以壓力差為動力，使淡水透過選擇性滲透膜。(3)電滲析法，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性而脫除水中離子從而使海水淡化。

發明內容

本發明的目的是提供太陽能磁制冷海水淡化裝置及其海水淡化方法，特別是涉及到近年來各國大力發展的磁制冷技術來冷卻水蒸汽的裝置，以及利用太陽能進行海水淡化的方法。利用太陽能作為加熱海水的熱源，舍去了專門的加熱設備，達到節能環保的目的，同時利用磁制冷冷卻技術不會產生溫室氣體和破壞臭氧層的氣體。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

太陽能磁制冷海水淡化裝置，其特征在于，所述裝置包括蒸汽生成系統和磁制冷捕水器；

所述蒸汽生成系統包括太陽能集熱板、噴淋室、第一換熱器和第二換熱器；噴淋室的頂部設置有噴頭和蒸汽出口，噴淋室的底部設置有第一壓力閥門；

所述磁制冷捕水器的外部設置有海水導入管和海水導出管；磁制冷捕水器的內部設置有儲液罐、儲氣罐、上三通電磁閥、下三通電磁閥和磁制冷裝置；磁制冷捕水器的底部設置有集水槽；