[發(fā)明專利]一種熒光聚光供能的太陽(yáng)能海水淡化裝置及淡化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010585681.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111792692B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔慧;馬興龍;鄭宏飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/14
• 分類號(hào): C02F1/14;F24S23/00;F24S23/70;C02F103/08
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本發(fā)明提供一種熒光聚光供能的太陽(yáng)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(zhì)氣體、濃海水腔等幾部分組成；太陽(yáng)光從裝置上部進(jìn)入熒光聚光器，經(jīng)其內(nèi)部量子點(diǎn)反射沿著水平方向傳遞，在未涂反射涂層的設(shè)定出光口輸出聚光器，直接加熱設(shè)置在出光口附近的親水材料中的海水，產(chǎn)生蒸發(fā)，產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入到冷凝腔中，在冷凝腔中低摩爾質(zhì)量的輕質(zhì)氣體作用下，向下運(yùn)動(dòng)，并在第一級(jí)淡水收集槽中被冷凝成淡水，釋放的潛熱加熱第二級(jí)親水材料中的海水，產(chǎn)生再次蒸發(fā)，并重復(fù)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)能量多級(jí)利用。親水材料中的海水由毛細(xì)效應(yīng)和虹吸效應(yīng)引入，并在重力作用下實(shí)現(xiàn)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，避免了濃鹽水中鹽的形成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熒光聚光供能的太陽(yáng)能海水淡化裝置及方法。

背景技術(shù)

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

近一百年來(lái)，人們?yōu)槔锰?yáng)能進(jìn)行海水淡化付出了巨大努力，然而，太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)至今仍然不能大規(guī)模推廣利用。一方面是它的經(jīng)濟(jì)性太差，無(wú)法與傳統(tǒng)的工業(yè)化海水淡化系統(tǒng)相媲美。另一方面是現(xiàn)有的太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)還存在以下缺點(diǎn)：

(1)系統(tǒng)中各部件嚴(yán)重分離，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于小規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。集熱器、儲(chǔ)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(fù)雜會(huì)增加換熱阻力，系統(tǒng)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(tǒng)，占地面積大，裝置的經(jīng)濟(jì)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(fā)效率，還會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕。

(4)海水在蒸發(fā)過(guò)程中往往沒(méi)有形成開放流動(dòng)，隨著水蒸氣的蒸發(fā)，鹽濃度升高甚至出現(xiàn)結(jié)晶。

(5)正向水蒸氣流動(dòng)方向的限制。熱蒸汽通常是自下而上運(yùn)動(dòng)，而太陽(yáng)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(jìn)行太陽(yáng)能的利用至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種熒光聚光供能的太陽(yáng)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(yáng)能直接生產(chǎn)淡水，特別適合于小規(guī)模和單元化的生產(chǎn)。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種熒光聚光供能的太陽(yáng)能海水淡化裝置，包括熒光聚光器、紅外反射薄膜、量子點(diǎn)、反射涂層、出光口、吸光板、第一級(jí)親水材料、第一級(jí)支撐網(wǎng)、第一級(jí)淡水收集槽、第二級(jí)親水材料、外殼、隔水板、浮體、濃海水腔、過(guò)濾網(wǎng)、吸水體、冷凝腔、淡水收集管、輕質(zhì)氣體、冷凝底板、連通管、第二級(jí)淡水收集槽、第二級(jí)支撐網(wǎng)、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(diǎn)、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(dú)立腔體；

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

所述冷凝腔中布置有至少一級(jí)親水材料，各級(jí)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(chǎn)生水蒸氣，而各級(jí)親水材料上剩余的濃海水流動(dòng)至濃海水腔中；

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

所述親水材料均有支撐網(wǎng)進(jìn)行支撐和固定；

所述冷凝底板的下方是海水，進(jìn)行水蒸氣的冷凝；