[發明專利]基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷裝置及方法

有效

• 申請號: 201910553527.X
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110407289B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 高蓬輝;劉星言;張東海
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C02F1/38
• 分類號: C02F1/38;C02F1/22;F24F5/00;C02F103/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

1.一種基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷裝置，其特征在于，包括脫鹽裝置和自然空調制冷裝置，所述脫鹽裝置包括海水凍結裝置和海水分離裝置，所述海水凍結裝置包括海水凍結室(7)以及設置于凍結室(7)上方的第一超聲波發生器(6)，所述凍結室(7)側壁設置有液體噴口(4)和冷氣流噴口(5)、底部連通冰體傳輸管道(8)、內部設置有一組呈放射狀、可旋轉的凹孔板(18)，所述液體噴口(4)設置于凹孔板(18)斜上方，所述凹孔板(18)逆著液體流向旋轉；

所述海水分離裝置包括分離室(9)，所述分離室(9)內設置有下表面為孔板結構的第一環形坡道(11)，所述第一環形坡道(11)入口端連通冰體傳輸管道(8)，出口端連通自然空調制冷裝置的冰體入口(12)，所述分離室(9)的底部設置有濃鹽水出口(13)；所述海水分離裝置還包括設置于分離室(9)外的第一風扇(10)，所述分離室(9)處于第一風扇(10)風道上的兩個對稱設置的側壁上均設置有通風孔；

所述自然空調制冷裝置包括制冷室(16)以及設置于制冷室(16)一側的第二風扇(14)和第二超聲波發生器(19)，所述制冷室(16)內部設置有第二環形坡道(15)，所述第二環形坡道(15)入口端連通冰體入口(12)，出口端連通制冷室(16)底部的淡水出口(17)，所述制冷室(16)處于第二風扇(14)風道上的兩個對稱設置的側壁上均設置有通風孔。

2.根據權利要求1所述的基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷裝置，其特征在于，所述凹孔板(18)共12個，其上凹孔(181)均為半徑為2.5cm的半圓。

3.根據權利要求1所述的基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷裝置，其特征在于，第一環形坡道(11)與第二環形坡道(15)均為開放式空間，包括底部坡道和兩側擋板，每一螺旋圈在水平面上的投影均為矩形，每一螺旋圈中的每一直行分坡道與水平面的夾角均為15°～20°。

4.根據權利要求3所述的基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷裝置，其特征在于，所述第一環形坡道(11)為從上至下螺旋半徑漸小的漏斗形；所述第一環形坡道(11)下表面孔板結構中孔洞直徑為0.3cm。

5.根據權利要求1所述的基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷裝置，其特征在于，所述通風孔的直徑為10～15cm。

6.根據權利要求1所述的基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷裝置，其特征在于，所述第一超聲波發生器(6)和第二超聲波發生器(19)的頻率均為20～40kHz。

7.基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷方法，使用權利要求1-6任一項所述的海水脫鹽和自然空調制冷裝置，其特征在于，具體包括以下步驟：過濾后的海水經過液體噴口(4)噴出霧狀液滴進入凍結室(7)，同時冷氣流噴口(5)處噴射冷氣流冷卻凹孔板(18)，霧狀液滴接觸到被冷卻的凹孔板(18)上迅速凍結，同時帶有凍結冰體的凹孔板(18)旋轉到第一超聲波發生器(6)的正下方，在超聲波熱效應和空化效應下，冰體結構得以松散，形成微孔道，冰體表面也呈融溶狀態從凹孔板(18)上脫落至凍結室(7)底部，進入冰體傳輸管道(8)，隨后進入分離室(9)；冰體在第一環形坡道(11)內滑行下降的同時，一側的第一風扇(10)吹送進熱空氣，冰體吸收熱量后送出冷空氣用于自然制冷，同時濃鹽水從冰體中分離，從第一環形坡道(11)上的孔洞中下落至底部的濃鹽水出口(13)，形成的淡水冰體繼續沿第一環形坡道(11)下滑，進入制冷室(16)的冰體入口(12)后隨即進入第二環形坡道(15)滑行；冰體在第二環形坡道(15)上滑行下降的同時，一側的第二風扇(14)吹送進熱空氣，與冰體進行自然換熱后送出冷空氣，冰體吸收熱量化為淡水，并從第二環形坡道(15)的末端淡水出口(17)排出；另一側的第二超聲波發生器(19)加熱第二環形坡道(15)上殘留的冰體，加快換熱過程中冰體的融化。

8.根據權利要求7所述的基于超聲波的海水脫鹽和自然空調制冷方法，其特征在于，所述凍結室(7)內冷氣流噴口(5)噴射進的冷氣流溫度為-25℃。