[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(hào): CN113968599B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(hào): C02F1/14
• 分類號(hào): C02F1/14;F24S10/95;F24S20/00;C02F103/08
• 代理公司: 太原申立德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

為了克服目前單坡海水淡化裝置中向體相水熱損失過高和蒸發(fā)界面濕度過高抑制蒸汽溢出、對(duì)凝結(jié)潛熱缺乏利用等不足，本發(fā)明提供了一種一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置，該裝置由一個(gè)或多個(gè)一體化太陽能界面蒸發(fā)單元依次連接而成，一體化太陽能界面蒸發(fā)單元包括腔體外殼、蒸發(fā)器和蒸汽導(dǎo)管，腔體外殼包括殼身、冷凝面和擋板。本發(fā)明公開的一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置能有效減少向體相水的熱損失，對(duì)凝結(jié)潛熱進(jìn)行更大程度的利用，并且降低蒸發(fā)表面上的濕度，促進(jìn)蒸汽溢出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能轉(zhuǎn)化利用領(lǐng)域，具體涉及一種一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置。

背景技術(shù)

隨著人口的增長和環(huán)境污染的增加，淡水資源日益短缺，據(jù)資料顯示，目前有24％的流域淡水消耗超過了承載能力，尋找新的淡水來源迫在眉睫。海水儲(chǔ)量龐大，太陽能是一種可持續(xù)、可再生、清潔無污染的可持續(xù)能源，利用太陽能淡化海水是一種理想的產(chǎn)生淡水的方式，能有效的緩解淡水資源短缺。較為典型的淡化海水裝置是單坡太陽能蒸發(fā)器，雖然典型的單坡蒸發(fā)裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、不需要繁雜的輔助系統(tǒng)及造價(jià)低廉等優(yōu)勢，但目前該裝置仍未大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用，主要原因是蒸汽冷凝水收得率較低，日產(chǎn)量不足3L·m^-2，經(jīng)濟(jì)性較差。導(dǎo)致單坡蒸發(fā)裝置低效的原因有：蒸發(fā)界面向體相水熱損失嚴(yán)重，對(duì)凝結(jié)潛熱缺乏利用、裝置內(nèi)濕度過高抑制蒸汽溢出等。使用儲(chǔ)熱材料、在凝結(jié)面進(jìn)行超聲震蕩、鼓風(fēng)把蒸汽導(dǎo)出、增加凝結(jié)面等方法雖然能夠在一定程度上減少熱損失、加速蒸汽的冷凝和溢出，但是會(huì)增加繁雜的輔助設(shè)備和消耗額外的能源，使成本大幅度增加，經(jīng)濟(jì)性較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服目前單坡海水淡化裝置中向體相水熱損失過高和蒸發(fā)界面濕度過高抑制蒸汽溢出、對(duì)凝結(jié)潛熱缺乏利用等不足，本發(fā)明提供了一種一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置，該裝置能有效減少向體相水的熱損失，對(duì)凝結(jié)潛熱進(jìn)行更大程度的利用，并且降低蒸發(fā)表面上的濕度，促進(jìn)蒸汽溢出。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種一體化太陽能界面蒸發(fā)裝置，由一個(gè)一體化太陽能界面蒸發(fā)單元構(gòu)成或由多個(gè)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3～4mm，殼身的底部開放，底部端面為正方形，一個(gè)與水平面夾角θ₁＝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(gè)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(duì)稱分布，殼身的前面上距前面上緣H處均勻加工m個(gè)蒸汽導(dǎo)管連接孔16，H＝3.75～5.25cm，擋板為矩形亞克力板，厚度為3～4mm，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θ₂＝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(duì)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(diǎn)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(diǎn)；所述海綿載體是單位英寸長度上平均孔數(shù)為35～55PPI的三聚氰胺，海綿載體是橫截面為正方形、厚度為0.9～1.2cm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300W/(m·k)、外徑為42～47mm、壁厚0.5～1mm的中空管材，凝氣管的長度比殼身的橫截面邊長長1～1.5cm，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(shí)采用7～9根凝氣管；所述棉線為直徑為25-27mm、長度為1.0～1.3m的棉質(zhì)線繩，棉線的數(shù)量由R決定，每平方米R(shí)采用13～15根棉線；