[發明專利]一種基于毛細作用收集冷凝水的太陽能蒸餾器

有效

• 申請號: 201811289847.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109292874B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 楊諾;劉歡;彭桂龍;胡志響
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F1/04;C02F103/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明屬于水處理技術領域，公開了一種基于毛細作用收集冷凝水的太陽能蒸餾器。該太陽能蒸餾器包括一個或多個豎向依次疊加的太陽能蒸餾器子結構，其中，單個太陽能蒸餾器子結構包括底層無蓋水箱、集水槽、冷凝板以及儲水擋板，所述底層無蓋水箱部含有儲液槽，所述冷凝板包含冷凝面和垂滴面。本發明的太陽能蒸餾器，能夠實現在充分利用太陽能資源的基礎上實現對水蒸氣余熱的多級利用，同時通過毛細作用快速吸收、運輸冷凝水并將該冷凝水聚集凝水，防止水珠散射陽光降低系統效率，進而在顯著提高凈水處理的效率基礎上進一步提升了太陽能的利用率，而且還具備結構更為緊湊、便于操控、環境適應性更強和凈水成本低等優點。

技術領域

本發明屬于太陽能海水淡化/凈化污水等水處理技術領域，更具體地，涉及一種基于毛細作用收集冷凝水的太陽能蒸餾器。

背景技術

飲水問題是全球面臨的主要問題之一，大多數健康問題都是由于缺乏干凈的飲用水引起的。而近幾十年來，世界各地的降雨量不足，更是導致水體鹽度增加。環境的污染又進一步加劇了清潔淡水缺乏的程度。解決淡水缺乏最重要的手段之一就是海水淡化。一般而言，海水淡化技術大致分為兩類：熱法淡化技術和膜法淡化技術。在熱法淡化技術中，淡水是通過加熱海水使水蒸發和冷凝蒸汽而獲得，這些技術種類繁多，包括多效蒸餾(MED)，多級閃蒸(MSF)，熱蒸氣壓縮(TVC)，機械蒸氣壓縮(MVC)，加濕-除濕(HDH)和太陽能蒸餾器等。而膜淡化技術則利用選擇性透過膜將鹽和水分離開來。膜法淡化通常使用壓力驅動鹽水分離過程，該過程不需要發生相變，膜淡化技術主要包括反滲透(RO)技術和電滲析(ED)技術。

其中，太陽能海水淡化技術相比于使用燃油、電能等高品位能源的傳統技術而言有諸多優點。太陽能不依賴于能源燃料的遠程輸運，幾乎不受地理位置的影響，能源成本為0，因此具有很好的可普及性；同時，太陽能是清潔可再生能源，環保無污染，符合當前加強環境保護的全球趨勢。除海水淡化外，污水凈化也是補充潔凈淡水的重要途徑。傳統蒸餾器包括一個楔形腔體，內部裝有海水，通過吸收太陽輻射，使得海水和底部溫度上升，以促進海水蒸發，水蒸氣會在玻璃蓋板上凝結并附著在玻璃上，冷凝水在重力的作用下沿著玻璃向下流動然后進入收集槽從而完成蒸發淡化過程。基于上述的傳統蒸餾器原理，現有技術發展出了許多不同種類的太陽能蒸發器，例如階梯式蒸發器和傾斜芯型蒸發器，但由于大量熱損失使得傳統的蒸發器的太陽能利用效率通常都低于50％。同時，現有技術在海水/污水中加入納米顆粒，如納米金屬顆粒、納米金屬氧化物、納米碳材料等，通過納米顆粒的高熱導率使得(低品位熱能)的吸收效率,系統傳熱性能等顯著提升，納米流體對太陽能也有高的吸收率，從而納米顆粒與海水/污水形成的納米流體有效增加了系統的淡水產量。

然而，基于納米技術的蒸餾器仍然存在許多問題。一方面由于蒸餾器中的水蒸氣直接在玻璃蓋板上冷凝形成冷凝水，冷凝水把照射進來的太陽光進行了散射，從而大幅度降低了太陽能的利用，同時，凝聚的冷凝水在重力的作用下又滴入海水或污水容器，導致冷凝水回收效果差。另一方面，現有技術采用單級蒸餾器，不能實現對太陽能的多級利用，同時，也無法實現被太陽能加熱的海水或污水散熱的利用，雖然蒸發效率有80-90％，但系統綜合效率僅有不到30％。相應的，本領域亟需做出進一步的改善或改進，以便更好地實現高效利用太陽能來驅動水蒸發并加速冷凝，以滿足現代干凈的飲用水的需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于毛細作用收集冷凝水的太陽能蒸餾器，其通過結合各類污水或海水的再利用，并充分利用太陽能熱能進行凈水的具體工況需求，相應的能夠實現在充分利用太陽能資源的基礎上實現對水蒸氣余熱的多級利用，同時通過毛細作用快速吸收、運輸冷凝水并將該冷凝水聚集凝水，從而顯著提高凈水處理的效率，而且還具備結構更為緊湊、便于操控、環境適應性更強和凈水成本低等優點。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于毛細作用收集冷凝水的太陽能蒸餾器，其特征在于，包括一個或多個豎向依次疊加的太陽能蒸餾器子結構，其中，單個太陽能蒸餾器子結構包括底層無蓋水箱、集水槽、冷凝板以及儲水擋板；其中，