CN102134110A - 一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置 - Google Patents

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Abstract

一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，属于太阳能利用和海水淡化技术领域。该装置利用太阳能作为辅助热源，利用海水自身重力抵消大气压以及喷射器的抽吸作用形成低于海水饱和压力的负压，利用喷射器形成海水和冷凝水蒸汽的温度差，回收利用了水蒸气冷凝热，利用薄壁换热装置中换热壁面缓慢上升的薄壁拱形结构增大导热功率和换热面积，使蒸发和冷凝得以在低温差下进行，进而大大提高喷射器的COP。淡化过程能耗低，产淡水量大，降低海水淡化成本。

Description

一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置
技术领域
本发明涉及一种利用太阳能集热器作为热源，并采用喷射器的低压海水淡化装置。该装置利用太阳能集热器出来的高温导热油对一小部分由海水蒸馏生成的淡水进行加热，产生高温水蒸气，进入喷射器，吸收薄壁换热装置内由海水闪发生成的低压水蒸气，喷射出较高温度和压力的水蒸气作为薄壁换热装置的热源，加热其中的海水，同时自身冷凝产生淡水。本发明利用可再生能源实现海水淡化，属于太阳能利用和海水淡化技术领域。
背景技术
人类目前的全部淡水资源全部来源于自然气候的降水，而地球却有上千万平方公里的沙漠位于海岸线，如中东，北非，澳大利亚等等，如此巨大的平原地带因为没有水无法成为宝贵的耕地。若能实现廉价的海水淡化，人类不仅可以解决耕地不足的问题，还能通过增加植被解决CO2的减排问题。人类的发展才能真正摆脱气候影响，还能积极影响气候的发展。
同时，在一些内陆咸水地区，以及缺乏天然饮用水的沿海、海岛，利用太阳能蒸馏器生产淡水，是一种简便、可行的方法。
普通蒸馏淡化技术的工作原理是使直射和散射的阳光大部分透过玻璃和塑料斜顶盖，射入水池将海水加热蒸发，由于顶盖外表面收大气冷却，温度降低，蒸汽在顶盖内侧冷凝，同时借重力作用将淡水收集起来作为产品。由于太阳能的热流密度较小，且自然空冷的冷却功率较低，造成蒸发和冷凝速率低，限制了淡水产量，且水蒸气冷凝放出的冷凝潜热白白浪费，不能再次回收利用，是一种能量的浪费。
发明内容
本发明的目的在于设计一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，改变已有技术产淡水量低和能量利用率低的问题，可充分回收利用水蒸汽的冷凝潜热来加热海水，提高了淡水产量。
本发明设计的一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，包括喷射器、薄壁换热装置、蒸汽发生器、淡水储藏装置、海水除气装置、太阳能集热器、淡水流量泵、海水流量泵、真空排气泵、压力控制阀和辅助冷凝器组成。蒸汽发生器内的淡水被来自太阳能集热器的高温导热油加热沸腾，产生高温水蒸气进入喷射器，在喷射器中加速降压，吸收薄壁换热装置中的低压闪发水蒸汽，喷射出较高温度和压力的水蒸气，进入薄壁换热装置中，作为热源加热其中的海水，同时自身被冷凝为液态淡水，进入淡水储藏装置。薄壁换热装置的蒸发室中的海水利用液体的表面张力作用在缓慢上升的薄壁拱形换热壁面形成超薄液膜，从而降低热阻，大幅提高导热功率；同时，从喷射器出来的水蒸汽在薄壁换热装置的冷凝室冷凝，冷凝水在表面张力和重力的作用下从薄壁拱形换热壁面排出。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明的海水除气装置结构示意图
图3是本发明的蒸发冷凝示意图
图4是本发明的工作过程示意图
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
附图是本发明的一种具体实施方式。一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，主要由喷射器(1)、薄壁换热装置(2)、蒸汽发生器(3)、淡水储藏装置(4)、海水除气装置(5)、太阳能集热器(6)、淡水流量泵(7)、海水流量泵(8)、真空排气泵(9)、压力控制阀(14)和辅助冷凝器(15)组成。其结构在于喷射器(1)的引射口与薄壁换热装置(2)的蒸发室出口连接，喷射器(1)的出口与薄壁换热装置(2)冷凝室的入口连接，薄壁换热装置(2)冷凝室蒸汽出口与压力控制阀(14-a)的入口相连，压力控制阀(14-a)的出口与辅助冷凝装置(15)的蒸汽侧入口连接，辅助冷凝装置(15)蒸汽侧出口通向淡水储藏装置(4)，薄壁换热装置(2)冷凝室淡水出口通向淡水储藏装置(4)，海水流量泵(8)的出口与薄壁换热装置(2)蒸发室入口连接，喷射器(1)的入口与压力控制阀(14-b)出口连接，压力控制阀(14-b)入口与蒸汽发生器(3)的水侧出口连接，淡水流量泵(7)的出口与蒸汽发生器(3)的水侧入口连接，淡水流量泵(7)的入口管道插入淡水储藏装置(4)的液面下，海水除气装置(5)的出口与海水流量泵(8)的入口连接，真空排气泵(9)的入口与海水除气装置(5)的低压解析室连接，真空排气泵(9)的出口与大气相连，海水除气装置(5)入口插入未淡化的海水液面下，太阳能集热器(6)导热油管道出口和蒸汽发生器(3)的导热油侧入口连接，蒸汽发生器(3)的导热油侧出口与太阳能集热器(6)导热油管道入口连接。
如图2和图4所示，常温常压的海水流入海水除气装置的降压通道(10)进行降压，在低压解析室(11)中，由于压力降低而解析出其中溶解的二氧化碳、氧气、氮气等不凝性气体，除气后的海水随后进入通道(12)，并被海水流量泵(8)泵入薄壁换热装置(2)，真空排气泵(9)通过传感器感知低压解析室(11)的液面高度从而控制气体排出流量，从而将低压解析室(11)的气体压力保持在一定范围。
如图3和图4所示，除气后的海水被海水流量泵(8)泵入薄壁换热装置(2)的蒸发室后，在拱形换热强化壁面上闪发，薄壁换热装置(2)的蒸发室中的压力在喷射器引射口抽吸下达到或小于其中海水的温度对应的饱和压力。闪发的水蒸气被喷射器(1)从引射口吸入，与喷射器(1)入口进入的高温蒸汽混合，随后经过增压由喷射器(1)出口喷出，进入薄壁换热装置(2)冷凝腔，在拱形换热强化壁面上冷凝，放出的热量用于加热薄壁换热装置(2)的蒸发室中的海水，冷凝后的淡水进入淡水储藏装置(4)。
如图4所示，薄壁换热装置(2)冷凝室中多余的蒸汽通过压力控制阀(14-a)排出，进入辅助冷凝器中被冷凝成淡水进入淡水储藏装置(4)。
如图4所示，淡水流量泵(7)从淡水储藏装置(4)中泵入一定量淡水进入蒸汽发生器(3)，在其中被来自太阳能集热器(6)的高温导热油加热沸腾，水蒸气进入喷射器(1)，在其中进过降压加速后和来自薄壁换热装置(2)蒸发室的闪发蒸汽混合。压力控制阀(14-b)控制蒸汽发生器(3)中蒸汽的压力，淡水流量泵根据蒸汽发生器(3)中淡水液面高度控制流量。

Claims (8)

1.一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，由喷射器、薄壁换热装置、蒸汽发生器、淡水储藏装置、海水除气装置、太阳能集热器、淡水流量泵、海水流量泵、真空排气泵、压力控制阀和辅助冷凝器组成，其特征在于：整个系统的低压真空通过海水自重形成，蒸汽发生器内的淡水被来自太阳能集热器的高温导热油加热沸腾产生高温水蒸气进入喷射器，在喷射器中加速降压，吸收薄壁换热装置中的低压闪发水蒸汽，喷射出较高温度和压力的水蒸气，进入薄壁换热装置中，作为热源加热其中的海水，同时自身被冷凝为液态淡水。
2.根据权利要求1所述的一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的薄壁换热装置由蒸发室和冷凝室组成，上部为蒸发室，下部为冷凝室，蒸发室和冷凝室之间为拱形换热强化壁面。蒸发室中的海水由于表面张力的作用在换热强化壁面拱形上部形成超薄的液膜，从而减小了通过液膜的导热热阻，提高了导热功率。
3.根据权利要求1和2所述的一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的薄壁换热装置的蒸发室在喷射器抽吸作用下形成负压，其压力小于或等于其中海水温度对应的饱和汽化压力，从而进行海水的表面闪发；而通过喷射器加压喷出的水蒸气的压力对应的冷凝温度高于蒸发室中海水的温度。
4.根据权利要求1和2所述的一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的薄壁换热装置的拱形换热壁面的下表面涂有亲水涂层，减小冷凝水的浸润角。
5.根据权利要求1所述的一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的海水除气装置为倒U型管结构，包括降压通道，低压解析室、增压流出通道。真空排气泵根据低压解析室的液面控制气体流量，海水在其中经过降压阶段进行降压，低压气体解析阶段除去海水里融解的二氧化碳、氧气和氮气等不凝性气体和增压流出阶段。
6.根据权利要求1所述的一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的淡水流量泵根据蒸汽发生器中淡水液位控制流量。
7.根据权利要求1所述的一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的太阳能集热器采用聚光型集热器。
8.根据权利要求1和2所述的一种利用喷射器的低压太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的薄壁换热装置通过压力控制阀释放冷凝室里多余水蒸气，并经过辅助冷凝器冷凝后返回淡水储藏装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109133236A (zh) * 2018-07-26 2019-01-04 东莞理工学院 一种工业余热驱动喷射式制冷的海水淡化装置及应用方法
CN110759408A (zh) * 2019-11-26 2020-02-07 安徽理工大学 一种液体重力蒸馏法海水淡化方法和装置
US10871972B2 (en) 2017-03-21 2020-12-22 JRD Communication (Shenzhen) Ltd. Method for loading driver during terminal starting up and terminal device
CN113623545A (zh) * 2021-09-01 2021-11-09 房盼盼 一种新型气力输送装置

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