[發明專利]一種基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 202110399588.2
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113104919A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 潘慶輝;陳抒旎;帥永;馬丹妮;高文秀
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F9/10
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置及其使用方法，它涉及一種太陽能聚光蒸發裝置及其使用方法。本發明要解決現有蒸發淡化裝置蒸發速率低，且無預處理工序的問題。一種基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置，它包括預處理水箱、聚光蒸發室和淡水箱；方法：一、自預處理水箱頂部輸入的水經抽屜式過濾層過濾及吸附預處理，得到預處理后的水體；二、預處理后的水體通過管道輸送至蒸發杯內；三、蒸發杯內的預處理后的水體被光熱蒸餾材料吸收受熱蒸發，水蒸氣在半球形玻璃罩內表面冷凝受重力滑落至水槽被收集。本發明用于基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置及其使用。

技術領域

本發明涉及一種太陽能聚光蒸發裝置及其使用方法。

背景技術

人類可利用的淡水資源僅占全球水資源的0.26％，缺水問題限制著許多地區的發展。蒸餾淡化自然水體，如海水，是緩解水資源短缺問題的有效方式，但傳統自然水體淡化方式能耗大，并且產生巨大的溫室氣體排放量。此外，一些地區無法為大規模的傳統自然水體淡化提供充足電力。利用可再生、綠色無污染、來源豐富的太陽能進行自然水體蒸餾淡化是一種清潔高效的凈水措施。

目前的蒸發淡化裝置一般將水體直接作為吸收太陽光熱的物質進行加熱，由于水體升溫較慢，因而存在蒸發速率低的問題。其蒸發室普遍采用太陽光直接照射的方式接收光熱，隨著太陽高度角的變化，裝置的整體的蒸發量會受到影響；進一步有裝置通過光的反射等原理增加反射鏡面使水面吸收的光熱增加，而大量反射鏡面同時增加了裝置的復雜性，且蒸發率上升水平仍較低。此外，目前的蒸發淡化裝置大多無預處理工序，并未對水進行分級處理，在低蒸發效率(無光照)時甚至無法對水進行初步處理，難以滿足基本用水要求。若水源過于渾濁，蒸發室中易沉積污染物，不利于整體系統運行效率和凈化性能的提高。

發明內容

本發明要解決現有蒸發淡化裝置蒸發速率低，且無預處理工序的問題，進而提供一種基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置及其使用方法。

一種基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置，它包括預處理水箱、聚光蒸發室和淡水箱；

所述的預處理水箱內的中部設置抽屜式過濾層；

所述的聚光蒸發室由菲涅爾透鏡、半球形玻璃罩、蒸發杯、環形水槽、光熱蒸餾材料及保溫層組成；所述的聚光蒸發室由上至下依次設置菲涅爾透鏡、半球形玻璃罩及蒸發杯，且蒸發杯設置于環形水槽中部，環形水槽與半球形玻璃罩邊緣相接觸；

所述的預處理水箱下部通過管道與蒸發杯下部相連通；所述的蒸發杯內的水體上漂浮光熱蒸餾材料；所述的環形水槽通過管道與淡水箱相連通；

所述的預處理水箱的底部位于菲涅爾透鏡焦點所在水平面上。

一種基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置的使用方法，它是按以下步驟進行的：

一、在溫度為5℃～40℃的條件下，自預處理水箱頂部輸入的水經抽屜式過濾層過濾及吸附預處理，進水不連續，當預處理水箱內抽屜式過濾層下部空間充滿時停止進水，當預處理水箱內抽屜式過濾層下部空間無水時，啟動進水，且單次進水的速率控制在0.0175L/s～0.0185L/s，得到預處理后的水體；

二、預處理后的水體通過管道輸送至蒸發杯內；

三、照射在菲涅爾透鏡表面的太陽光聚集到蒸發杯內光熱蒸餾材料上表面，蒸發杯內的預處理后的水體被光熱蒸餾材料吸收受熱蒸發，水蒸氣在半球形玻璃罩內表面冷凝受重力滑落至環形水槽被收集，即完成一種基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置的使用方法。

本發明的有益效果是：

本發明將過濾吸附預處理技術、聚光蒸發技術和光熱蒸餾材料技術相結合，提出一種基于光熱蒸餾材料的太陽能聚光蒸發裝置。抽屜式過濾層將輸入的水進行預處理，延長了光熱蒸餾材料的使用壽命和凈水效率，采用菲涅爾透鏡聚集更多的太陽光提高太陽能利用率，采用光熱蒸餾材料吸收更多太陽熱量，可增加蒸發速率，降低處理成本。