[發(fā)明專利]一種一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111160445.2
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113968599B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡勝亮;鄧任中;常青;薛超瑞;李寧;楊金龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;F24S10/95;F24S20/00;C02F103/08
• 代理公司: 太原申立德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

1.一種一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置，其特征在于：由一個一體化太陽能界面蒸發(fā)單元構(gòu)成或由多個一體化太陽能界面蒸發(fā)單元依次連接而成，所述一體化太陽能界面蒸發(fā)單元包括腔體外殼（1）、蒸發(fā)器（2）和蒸汽導(dǎo)管（9），腔體外殼包括殼身（8）、冷凝面（7）和擋板（10），殼身為中空的正四棱柱，材質(zhì)為亞克力，殼身的壁厚為3~4?mm，殼身的底部開放，底部端面為正方形，一個與水平面夾角θ_1?=?30°~45°的平面截取殼身形成的截面為殼身的上端面，殼身的左側(cè)面（13）和右側(cè)面（14）為大小相等的梯形，殼身的前面（15）為矩形，在殼身左側(cè)面和右側(cè)面上距殼身前面上緣S處分別加工m個通孔（11），S?=13.5-15.5cm，左側(cè)面上的通孔與右側(cè)面上的通孔均勻且對稱分布，殼身的前面上距前面上緣H處均勻加工m個蒸汽導(dǎo)管連接孔（16），H?=?3.75~5.25?cm；擋板為矩形亞克力板，厚度為3~4?mm，擋板下緣與蒸汽導(dǎo)管連接孔平齊地粘接在殼身前面的內(nèi)壁上，并使擋板與殼身前面內(nèi)壁的夾角θ_2?=?35°~45°；冷凝面材質(zhì)為高透玻璃，其大小與殼身上端面的外部尺寸相同，冷凝面的厚度為1~2mm；冷凝面與殼身上端面對齊粘接在一起；

所述蒸發(fā)器包括光熱轉(zhuǎn)換材料（3）、海綿載體（4）、凝氣管（5）以及棉線（6），所述光熱轉(zhuǎn)換材料是根據(jù)專利ZL201610534465.4公開的利用煤質(zhì)瀝青制備多色發(fā)光可調(diào)碳點的方法，采用甲酸與雙氧水選擇性刻蝕煤瀝青制備獲得的碳點；所述海綿載體是單位英寸長度上平均孔數(shù)為35~55?PPI的三聚氰胺，海綿載體是橫截面為正方形、厚度為0.9~1.2?cm的六面體，海綿載體的橫截面稍大于腔體外殼的內(nèi)部橫截面；所述凝氣管為導(dǎo)熱系數(shù)高于300?W/(m·k)、外徑為42~47?mm、壁厚0.5~1?mm的中空管材，凝氣管的長度比殼身的橫截面邊長長1~1.5?cm，凝氣管的數(shù)量m與殼身左側(cè)面和右側(cè)面的通孔數(shù)量一致，并由殼身底部的中空面積R決定，每平方米R采用7~9根凝氣管；所述棉線為直徑為25-27?mm、長度為1.0~1.3?m的棉質(zhì)線繩，棉線的數(shù)量由R決定，每平方米R采用13~15根棉線；

光熱轉(zhuǎn)換材料附著在海綿載體的上表面，附著方法采用五個步驟：第一步：將4~5?g光熱轉(zhuǎn)換材料通過超聲溶于40?mL濃度為95%的乙醇溶液中制備成濃度為0.1~0.125?g/mL的碳點溶液；第二步：將海綿載體浸泡在第一步制得的碳點溶液中，海綿載體的浸入厚度為0.9~1.1?mm，碳點溶液吸入海綿載體中；第三步：將帶有碳點溶液的海綿載體置于55~60℃的烘箱中干燥，以除去乙醇；第四步：將濃度為55~65?g/L的聚乙烯醇和摩爾濃度為100~118.2?mmol/L的戊二醛溶液混合形成混合溶液，并將混合溶液均勻地刷涂在附著有碳點溶液的海綿載體表面，然后其上用噴壺均勻噴涂摩爾濃度為1.2~1.4?mol/L的鹽酸溶液1~2次；第五步：將經(jīng)過上述四個步驟處理后的海綿載體放入55~60?℃的烘箱進行干燥，最終實現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換材料在海綿載體上的附著；

將m個凝氣管的兩端分別置于殼身左側(cè)面和右側(cè)面上的m個通孔中，并用防水膠徑向?qū)⒛龤夤艿膬啥朔謩e粘接在殼身的左側(cè)面和右側(cè)面上；每一根棉線都單層無間隙地纏繞在凝氣管上，多根棉線之間不接觸，棉線的纏繞方向與蒸汽的流動方向相反，棉線的一端垂直向下，另一端伸入海綿載體中；將附著有光熱轉(zhuǎn)換材料的海綿載體四周壓縮并水平置于腔體外殼內(nèi)的凝氣管上，并稍稍用力壓緊凝氣管，海綿載體稍許被壓縮而固定在殼體內(nèi)，附著有光熱轉(zhuǎn)換材料海綿載體的上表面與殼體前面上緣的距離L?=?6~7.5?cm；

所述蒸汽導(dǎo)管為S形PVC管，其外徑、壁厚和數(shù)量與凝氣管相同，蒸汽導(dǎo)管的一端粘接在蒸汽導(dǎo)管連接孔上并用防水膠密封，另一端與殼身左側(cè)面和右側(cè)面上的通孔平齊；

當(dāng)一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置由多個一體化太陽能界面蒸發(fā)單元組合而成時，多個一體化太陽能界面蒸發(fā)單元依次通過蒸汽導(dǎo)管連接，一個一體化太陽能界面蒸發(fā)單元的蒸汽導(dǎo)管接入另一個一體化太陽能界面蒸發(fā)單元殼身左側(cè)面或右側(cè)面上的通孔中并用防水膠在外部進行密封；一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置置于海水（12）或污水中，并使棉線垂直向下的一端浸入海水或污水中，同時，使纏繞有棉線的凝氣管位于海水上部不與海水或污水接觸。