CN101538070B - 一种太阳能海水淡化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能海水淡化装置，包括一个海水加热器、一个冷凝换热器，其特征在于，所述的海水加热器由集水池和覆盖在其上的冠形太阳能集热器构成，冷凝换热器通过海水入口管引入海水，并通过一与集水池联通的供水管将海水引致集水池中；冠形太阳能集热器由多块透光玻璃组成；每块透光玻璃皆为双凸镜，投射在每块透光玻璃表面上的太阳光分别聚焦在圆形集水池内的海水液面上，冠形太阳能集热器顶部通过联通管与冷凝换热器相连，将集水池蒸发的水蒸气导流到冷凝换热器中经冷凝成为淡水从淡水管输出。

Description

一种太阳能海水淡化装置
技术领域
本发明涉及一种海水淡化装置，特别涉及一种太阳能海水淡化装置。
背景技术
地球上97.2％的水是不能饮用的海水，淡水仅占2.8％，其中70％又以南、北极的冰雪形态存在，实际供应人类生命活动的水只有不到总量的0.8％。
“水是21世纪的石油”。联合国预测，21世纪淡水将成为世界最紧张的自然资源。目前，海水淡化技术有天然冷冻法、人工冷冻法、太阳能海水淡化法、核能淡化法以及多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)技术。其中应用最广泛的最多的是多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)技术。
多级闪蒸(MSF)的生产能力占全世界海水淡化总产量的56％，世界上4000t/d海水淡化装置中，MSF占77.3％，最大的单机造水能力达5.46×104m3/d。然而能耗高是MSF工艺的最大问题，从而形成了MSF海水淡化工艺走向市场的瓶颈。
反渗透(RO)的生产能力占全世界淡化水市场的88％，RO的单机造水能力一般不大于1×104m3/d。RO工艺存在问题是膜的寿命和抗污染问题，目前我国海水反渗透膜、高压泵、能量回收装置等关键设备的研制尚未取得突破性进展。
用人工冷冻的方法从海水中提取淡水，最主要的问题还是成本太高。
太阳能海水淡化法虽然能耗比较低，但从目前的研究状况来看，效率仍然不是太高。
发明内容
本发明针对淡水资源紧缺，海水淡化耗能较高、现有太阳能海水淡化效率低等问题，提供了一种既可在轮船上应用也可在沿海建造的新型太阳能海水淡化装置。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种太阳能海水淡化装置，包括一个海水加热器、一个冷凝换热器，其特征在于，所述的海水加热器由集水池和覆盖在其上的冠形太阳能集热器构成，冷凝换热器通过海水入口管引入海水，并通过一与集水池联通的供水管将海水引致集水池中；冠形太阳能集热器由多块透光玻璃组成；每块透光玻璃皆为双凸镜，投射在每块透光玻璃表面上的太阳光分别聚焦在集水池内的海水液面上，冠形太阳能集热器顶部通过联通管与冷凝换热器相连，将集水池蒸发的水蒸气导流到冷凝换热器中经冷凝成为淡水从淡水管输出。
上述方案中，所述的集水池为圆形，其上沿外翻，并带有“凹”型槽，冠形太阳能集热器反扣在该“凹”型槽内，部分水蒸气遇到太阳能集热器内表面冷凝为液态水，沿集热器内表面滑落到“凹”型槽内，作为水封之用。
所述每块透光玻璃皆为六边形，其内切圆为双凸镜面，各六边形透光玻璃相互连接后组成蜂窝状冠形太阳能集热器。
所述的冷凝换热器包括多排蛇形盘管，蛇形盘管上设有与盘管走向垂直的套片式翅片，蛇形盘管入口设有下集管联通海水入口管；出口设有上集管联通供水管。所述套片式翅片表面烧结有粉末金属。
与现有海水淡化装置相比，本发明新型太阳能海水淡化装置的优点在于：
1、冠形太阳能集热器由多块六边形透光玻璃组成，每块六边形透光玻璃的内切圆皆为一面双凸镜，保证能将从各个方向照射在集热器表面上的太阳光分别聚焦在集水池海水液面上，有效地增加了液面辐射热量，提高了海水液面汽化率。
2、蛇形盘管换热器，由多个蛇形盘管并排在一起，管外套片式翅片将并排的蛇形盘管组装成一个整体，以便安装和清洗；翅片表面烧结有粉末金属，以利于水蒸气在翅片表面形成多个凝结中心。
3、本发明新型太阳能海水淡化装置，既可作为便携式海水淡化设备，为海员和旅客在海轮上制备饮用水，也可作为大型海水淡化设备，在海岸上组织大规模淡水生产。
附图说明
图1为本发明太阳能海水淡化装置结构示意图。图中：1.冠形太阳能集热器；2.带“凹”槽的圆形集水池；3.冷凝换热器；4.联通管；5.蛇形盘管；8.套片式翅片；10.下集管；11.上集管；12.供水管；13.泄水管；14.淡水管；15.海水入口管。
图2为图1中冠形太阳能集热器上的六边形透光玻璃结构示意图。图中，6.六边形透光玻璃；7.双凸镜；
图3为图2六边形透光玻璃的侧视图，兼作双凸镜聚焦原理图。
图4为图1中冷凝换热器内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图4所示。一种太阳能海水淡化装置，包括一个由六边形透光玻璃6组成的冠形太阳能集热器1、带“凹”槽的圆形集水池2、不锈钢外壳冷凝换热器3、不锈钢联通管4、不锈钢蛇形盘管5。冠形太阳能集热器1反扣在圆形集水池2的“凹”槽内；蛇形盘管5组装在冷凝换热器3内；联通管4将冠形太阳能集热器1与冷凝换热器3联结在一起。
冠形太阳能集热器1上的每一块六边形透光玻璃6都可以将投射在其表面上的太阳光准确地聚焦在圆形集水池2的液面上。
蛇形盘管5，由多个蛇形盘管并排在一起，盘管入口处设有下集管10、出口处设有上集管11，以保证海水均匀地分配给各排蛇形盘管。海水自入口管15经下集管10进入蛇形盘管5，与管外水蒸气进行热量交换，预热后从上集管11排出，经供水管12进入圆形集水池2；蛇形盘管5管外设有套片式翅片8，翅片8表面烧结有粉末金属。
本发明新型太阳能海水淡化装置，既可作为小型便携式海水淡化设备，在海轮上制备饮用水，也可作为大型海水淡化设备，固定在海岸上进行规模性生产。作为便携式小型海水淡化设备，集水池2可由不锈钢制作；作为大型海水淡化设备，集水池2可由玻璃钢或钢筋混凝土制作。
蛇形盘管5以及翅片8均由不锈钢制作；翅片8厚度约1mm；翅片间距约10mm。翅片表面烧结有粉末金属，以便水蒸气在翅片表面形成多个凝结中心。
本发明装置的海水淡化原理是：冠形太阳能集热器1将投射在每块六边形透光玻璃6表面上的太阳光准确地聚焦在集水池2的液面上，高温辐射热使集水池海水受热汽化，水蒸气上升，部分水蒸气遇到太阳能集热器内表面冷凝为淡水，沿集热器内表面滑落到集水池2的“凹”型槽内，作水封用；大部分水蒸气通过太阳能集热器1顶部的联通管4进入冷凝换热器3，通过蛇形盘管外的套片式翅片8与蛇形盘管5中的海水进行热量交换，被冷凝为液体，由淡水管14排出。
集水池2底部设有泄水管13，可以定期排放高浓度海水，以免海水浓度过大结块。

Claims (2)

1.一种太阳能海水淡化装置，包括一个海水加热器、一个冷凝换热器，其特征在于，所述的海水加热器由集水池和覆盖在其上的冠形太阳能集热器构成，冷凝换热器通过海水入口管引入海水，并通过一与集水池联通的供水管将海水引致集水池中；冠形太阳能集热器由多块透光玻璃组成；每块透光玻璃皆为双凸镜，投射在每块透光玻璃表面上的太阳光分别聚焦在集水池内的海水液面上，冠形太阳能集热器顶部通过联通管与冷凝换热器相连，将集水池蒸发的水蒸气导流到冷凝换热器中经冷凝成为淡水从淡水管输出；
所述每块透光玻璃皆为六边形，其内切圆为双凸镜面，各六边形透光玻璃相互连接后组成蜂窝状冠形太阳能集热器；
所述的集水池为圆形集水池，其上沿外翻，并带有“凹”型槽，冠形太阳能集热器反扣在该“凹”型槽内，部分水蒸气遇到太阳能集热器内表面冷凝为液态水，沿集热器内表面滑落到“凹”型槽内，作为水封之用。
2.如权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的冷凝换热器包括多排蛇形盘管，蛇形盘管上设有与盘管走向垂直的套片式翅片，蛇形盘管入口设有下集管联通海水入口管；出口设有上集管联通供水管；所述套片式翅片表面烧结有粉末金属。
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