[發明專利]一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置及淡化方法

有效

• 申請號: 202010585681.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111792692B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 孔慧;馬興龍;鄭宏飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;F24S23/00;F24S23/70;C02F103/08
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本發明提供一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置及淡化方法，該裝置由熒光聚光器、親水材料、淡水收集管、冷凝腔、輕質氣體、濃海水腔等幾部分組成；太陽光從裝置上部進入熒光聚光器，經其內部量子點反射沿著水平方向傳遞，在未涂反射涂層的設定出光口輸出聚光器，直接加熱設置在出光口附近的親水材料中的海水，產生蒸發，產生的水蒸氣進入到冷凝腔中，在冷凝腔中低摩爾質量的輕質氣體作用下，向下運動，并在第一級淡水收集槽中被冷凝成淡水，釋放的潛熱加熱第二級親水材料中的海水，產生再次蒸發，并重復上述過程，實現能量多級利用。親水材料中的海水由毛細效應和虹吸效應引入，并在重力作用下實現循環運動，避免了濃鹽水中鹽的形成。

技術領域

本發明屬于太陽能利用技術領域，具體涉及一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置及方法。

背景技術

我國乃至世界許多地方都缺乏淡水，而在許多缺水的地區往往擁有豐富的太陽能和海水(苦咸水)資源，因此利用太陽能進行海水淡化的意義是不言而喻的。

近一百年來，人們為利用太陽能進行海水淡化付出了巨大努力，然而，太陽能海水淡化技術至今仍然不能大規模推廣利用。一方面是它的經濟性太差，無法與傳統的工業化海水淡化系統相媲美。另一方面是現有的太陽能海水淡化技術還存在以下缺點：

(1)系統中各部件嚴重分離，結構復雜，不利于小規模生產和應用。集熱器、儲熱器、管道及換熱器，再到海水淡化器，部件眾多而且相互分離。管路復雜會增加換熱阻力，系統利用效率低。

(2)聚光裝置體積龐大，聚光效率低，且通常需要配備跟蹤系統，占地面積大，裝置的經濟性較差。

(3)海水淡化裝置中裝有的海水容量較大，熱惰性高，降低了蒸發效率，還會對設備造成腐蝕。

(4)海水在蒸發過程中往往沒有形成開放流動，隨著水蒸氣的蒸發，鹽濃度升高甚至出現結晶。

(5)正向水蒸氣流動方向的限制。熱蒸汽通常是自下而上運動，而太陽光通常是在頂部獲得，如何改變水蒸汽的流向，從而更好的進行太陽能的利用至關重要。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置及方法，該裝置可漂浮在海面上，利用收集的太陽能直接生產淡水，特別適合于小規模和單元化的生產。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置，包括熒光聚光器、紅外反射薄膜、量子點、反射涂層、出光口、吸光板、第一級親水材料、第一級支撐網、第一級淡水收集槽、第二級親水材料、外殼、隔水板、浮體、濃海水腔、過濾網、吸水體、冷凝腔、淡水收集管、輕質氣體、冷凝底板、連通管、第二級淡水收集槽、第二級支撐網、透明玻璃面、海水槽、凸塊，其中：

所述熒光聚光器包括紅外反射薄膜、量子點、反射涂層、出光口；

所述熒光聚光器與海水淡化裝置外殼密封連接，形成獨立腔體；

所述熒光聚光器布置在一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置的上面，底部或側面；

所述冷凝腔中布置有至少一級親水材料，各級親水材料從吸水體中將海水提升，利用熒光聚光器出光口的光線照射，產生水蒸氣，而各級親水材料上剩余的濃海水流動至濃海水腔中；

所述冷凝腔內充有摩爾質量小于水蒸氣摩爾質量的不凝性的輕質氣體，迫使水蒸氣向下流動，從上到下的方向遇到淡水收集槽后冷凝產生淡水，而水蒸氣的冷凝潛熱用來加熱緊貼在淡水收集槽底部的下一級親水材料，產生的水蒸氣自上而下繼續流動，最終在冷凝底板上冷凝產生淡水，由淡水收集管進行淡水收集；

所述親水材料均有支撐網進行支撐和固定；

所述冷凝底板的下方是海水，進行水蒸氣的冷凝；