[實用新型]一種基于CPC集熱的太陽能海水淡化系統

有效

• 申請號: 201920715057.8
• 申請日: 2019-05-19
• 公開（公告）號: CN210710828U
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 季旭;楊德龍;黃丹;毛楊;陳娜;陳穎;何蘭標
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;F24S50/20;C02F103/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

該實用新型提出了一種基于CPC集熱的太陽能海水淡化系統，主要由集熱系統，預熱系統，蒸發冷凝系統組成。其中集熱系統主要包括導熱油箱、CPC陣列、強制循環泵、管道等；預熱系統主要包括海水箱、換熱器、真空管集熱器等；蒸發冷凝系統主要包括蒸餾器、冷凝器、淡水收集槽等結構，裝置各部件之間由管道連接。CPC集熱器加熱導熱油在蒸發器中通過蜂窩狀紫銅盤管與海水進行換熱，海水溫度迅速升高甚至沸騰蒸發，水蒸氣通過氣液分離器在冷凝器中冷凝收集得到淡水。裝置通過充分利用蒸汽冷凝潛熱減少熱損，同時聯合真空管集熱器對海水進行兩級預熱，提高蒸發速率；裝置采用鹽水與集熱系統分離的方式進行海水淡化，有效解決集熱器直接通入海水的結構問題，有效保護系統使用壽命，減少維修成本。

技術領域

該實用新型設計了一種基于CPC集熱的太陽能海水淡化系統，屬于太陽能中溫熱利用領域。

背景技術

地球上水資源豐富，海水覆蓋面積高達70.8%，總水量為1.4×109km³,但是其中97%以上的水資源中含有大量的礦物質，鹽度高達30000－45000ppm，不能直接飲用或者灌溉，而且剩余的3%淡水資源中，有其3/4是在寒帶或者地球兩級的冰川中，其余從分布的特征上來看，大部分存在于地下水中，所以淡水資源短缺成為一個全球性的問題。隨著社會經濟及技術發展需求，淡水資源的矛盾將會更加突出，海水淡化技術的發展迫在眉睫。

目前，海水淡化主要有熱法和膜法兩種，熱法可以分為低溫多效蒸餾法（LT-MED）和多級閃蒸法（MSF），膜法主要有反滲透法（RO）和電滲析法（ED）。

太陽能驅動海水相變的過程一般分為直接法和間接法兩種，直接法即直接利用太陽能加熱海水蒸餾，間接法即使用聚熱集能裝置收集太陽熱量驅動海水蒸發或使用太陽能光伏發電間接驅動海水淡化。

本實用新型采用免聚光CPC集熱器將低能流密度的太陽光線收集起來加熱導熱油，導熱油與海水間接換熱用于熱蒸餾法海水淡化，屬于間接法太陽能海水淡化。

發明內容

該實用新型的利用CPC的聚光集熱原理，加熱導熱油，熱油進入蒸發系統充分與換熱器盤管經過充分接觸換熱，與換熱盤管表面的海水換熱使其溫度升高甚至到沸騰，加快了海水在蒸餾系統的蒸發速率,減少了熱損，提高制水效率。

一種基于CPC集熱的太陽能海水淡化系統，主要由集熱系統，預熱系統，蒸發冷凝系統組成，其中集熱系統主要包括導熱油箱、CPC陣列、強制循環泵、管道等；預熱系統主要包括海水箱、換熱器、真空管集熱器等；蒸發冷凝系統主要包括蒸餾器、冷凝器、淡水收集槽等，蒸餾器主要包括蜂窩狀盤管、液面控制器、氣液分離器等結構，裝置各部件之間用管道連接。該實用新型通過CPC將低能流密度的太陽光集中起來，間接用于驅動海水蒸發收集得到淡水。

所述的集熱系統CPC陣列由多組免追蹤拋物面聚光器連接得到，在使用過程中CPC只需要根據季節調整角度，不需要復雜的追蹤系統。

所述的導熱油在CPC陣列中循環流動，可將其加熱到200℃以上高溫用于蒸發系統。

所述的預熱系統主要部件是真空管集熱器和沉浸式蛇管換熱器，真空管集熱器為常見太陽能熱水器結構，晴天條件可將水加熱到60℃以上，換熱器外殼由不銹鋼+玻璃棉+不銹鋼材料制成，紫銅管環繞成蛇形沉浸在換熱器內部。

所述的蒸發冷凝系統系統由不銹鋼+玻璃棉+不銹鋼材料制成蒸餾器腔壁，具有較好的保溫性能。

所述的蜂窩狀盤管以紫銅材料制成，將紫銅外管壁制成粗糙的蜂窩狀，增大導熱油與海水的接觸面積。

所述的氣液分離器主要部件是氣液分離膜，只允許水蒸氣通過，防止蒸餾室內小液滴通過管道進入冷凝器。

所述的液面控制器采用連通器原理，用于控制蒸餾室內待蒸發海水液面高度調控其待蒸發海水熱容量。