[發(fā)明專利]太陽(yáng)能熱聚焦毛細(xì)驅(qū)動(dòng)多級(jí)海水淡化系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811204287.4
• 申請(qǐng)日: 2018-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109231325B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡雪蛟;黃璐;歐陽(yáng)自強(qiáng);劉輝東;江海峰;王儀浦;裴俊先
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/14
• 分類號(hào): C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能熱聚焦毛細(xì)驅(qū)動(dòng)多級(jí)海水淡化系統(tǒng)，包括：熱聚焦裝置，包含：殼體，頂部開(kāi)透明天窗，底端中心開(kāi)通洞；導(dǎo)熱芯，分為兩個(gè)部分，上部分為盤(pán)狀集熱器，盤(pán)上鍍高吸收低發(fā)射率的吸光涂層，盤(pán)底接導(dǎo)熱棒，導(dǎo)熱棒穿過(guò)外殼底部，超出殼體的導(dǎo)熱棒包裹毛細(xì)補(bǔ)水材料；多級(jí)蒸發(fā)冷凝集成腔體裝置，包含：多級(jí)冷凝蒸發(fā)集成壁面、海水補(bǔ)償腔、冷凝水輸送管道、冷凝水收集腔、以及熱沉模塊。本發(fā)明通過(guò)熱聚焦法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能產(chǎn)生的低品位蒸汽回收利用，蒸汽凝結(jié)潛熱的多級(jí)回收大大提高了系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)水量，設(shè)計(jì)了多級(jí)嵌套的蒸汽相變潛熱回收系統(tǒng)；同時(shí)，采用豎直結(jié)構(gòu)和逐級(jí)擴(kuò)大冷凝面的方式，大大加強(qiáng)了蒸汽冷凝速率和冷凝水回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能熱聚焦毛細(xì)驅(qū)動(dòng)多級(jí)海水淡化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

清潔淡水資源的嚴(yán)重短缺已成為最為普遍的全球性問(wèn)題之一。過(guò)去的幾十年，海水淡化技術(shù)得到了很大的發(fā)展，其中多效蒸餾法、多級(jí)閃蒸法和反滲透法在工程上都有較大規(guī)模的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)投資高，能源消耗大，而且所消耗能量主要來(lái)自石油和煤炭等化石燃料，在此過(guò)程中又造成了新的污染。

目前太陽(yáng)能是地球上最易得、最環(huán)保的清潔能源。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，地球表面接收到的太陽(yáng)光功率為1000W/㎡。這些能量往往由于空氣的對(duì)流換熱、對(duì)外輻射等因素，使得被極大浪費(fèi)，充分捕捉太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)海水淡化既可以解決水資源短缺問(wèn)題，也能進(jìn)一步強(qiáng)化太陽(yáng)能的高效利用，達(dá)到了節(jié)能目的。同時(shí)，由于太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱蒸汽品位過(guò)低難以得到有效利用。現(xiàn)有的太陽(yáng)能海水淡化收集淡水采用的措施都是直接將產(chǎn)生的低品位蒸汽與環(huán)境換熱冷凝獲得，造成嚴(yán)重的能量浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多次利用蒸汽凝結(jié)潛熱的太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)，能夠多級(jí)利用由太陽(yáng)能產(chǎn)生低品位廢熱，特別是蒸汽凝結(jié)潛熱，極大地提高能源利用率和海水淡化效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種太陽(yáng)能熱聚焦毛細(xì)驅(qū)動(dòng)多級(jí)海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

太陽(yáng)能熱聚焦裝置，包含：第一外殼、頂部透明蓋板和導(dǎo)熱芯，所述殼體和頂部透明蓋板形成真空腔，真空腔側(cè)壁上設(shè)有連接真空泵的管道，導(dǎo)熱芯包含上部分的集熱器和固定在集熱器底部的導(dǎo)熱棒，集熱器設(shè)置在所述真空腔中部，導(dǎo)熱棒穿過(guò)第一外殼底部，超出殼體的導(dǎo)熱棒包裹毛細(xì)補(bǔ)水材料；

毛細(xì)驅(qū)動(dòng)多級(jí)蒸發(fā)冷凝集成裝置，包含：第二殼體、多級(jí)與導(dǎo)熱棒同軸設(shè)置的冷凝蒸發(fā)集成壁面、海水補(bǔ)償腔、冷凝水輸送管道，其中，冷凝蒸發(fā)集成壁面內(nèi)壁為冷凝壁面，外壁面覆蓋毛細(xì)補(bǔ)水材料形成毛細(xì)補(bǔ)水蒸發(fā)面，所述冷凝壁面與毛細(xì)補(bǔ)水蒸發(fā)面之間形成蒸發(fā)冷凝腔，導(dǎo)熱棒及毛細(xì)補(bǔ)水蒸發(fā)面覆蓋的毛細(xì)補(bǔ)水材料伸入海水補(bǔ)償腔中，所述海水補(bǔ)償腔的側(cè)壁上設(shè)有海水補(bǔ)償腔進(jìn)水口，所述冷凝壁面下部設(shè)置液滴收集槽，所述液滴收集槽底部接有冷凝水輸送管道；

淡水收集裝置，包含淡水收集腔和淡水排出管道，所述冷凝水輸送管道與淡水收集腔相連，淡水排出管道用于排出淡水收集腔中冷凝成的淡水。

進(jìn)一步，本發(fā)明還可以包括熱沉裝置，所述熱沉裝置包含金屬套筒、熱沉進(jìn)水口、熱沉出水口，所述金屬套筒包裹在毛細(xì)驅(qū)動(dòng)多級(jí)蒸發(fā)冷凝集成裝置外部，金屬套筒外壁兩側(cè)上下開(kāi)孔，上孔為熱沉進(jìn)水口，下孔為熱沉出水口。

進(jìn)一步，本發(fā)明還可以具有這樣的特征：集熱器為盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，集熱器上鍍吸光涂層，該涂層太陽(yáng)光波段吸收率高于90％，遠(yuǎn)紅外波段發(fā)射率低于10％，所述集熱器和導(dǎo)熱棒采用導(dǎo)熱系數(shù)高于200W/(m﹒K)的金屬材料。

進(jìn)一步，本發(fā)明還可以具有這樣的特征：真空腔的真空度不超過(guò)3kpa。

進(jìn)一步，本發(fā)明還可以具有這樣的特征：毛細(xì)補(bǔ)水材料采用吸水性強(qiáng)的海綿或者棉布。

進(jìn)一步，本發(fā)明還可以具有這樣的特征：熱沉裝置中的金屬套筒采用導(dǎo)熱系數(shù)高于150W/(m﹒K)的金屬材料。