CN102491441A - 太阳能苦咸水海水淡化器及苦咸水海水淡化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能苦咸水海水淡化器及苦咸水海水淡化方法,所述太阳能苦咸水海水淡化器包括太阳能集热装置、超导升温加热装置、淡化冷却凝聚装置,所述超导升温加热装置内设有超导介质,所述太阳能集热装置设有循环水管,循环水管穿过超导升温加热装置,通过热水使超导介质加热;所述超导升温加热装置设有超导循环管,超导循环管连接淡化冷却凝聚装置,超导介质可以循环使用;所述淡化冷却凝聚装置设有真空泵,淡化过程在真空中进行。本发明利用太阳能获得制取淡水的能量,将不适宜人畜饮用的苦咸水及含盐分高的海水制成适合人畜饮用的淡化水,节能、低碳、环保、无二次污染,能量利用率高,节省成本。

Description

太阳能苦咸水海水淡化器及苦咸水海水淡化方法技术领域[0001] 本发明属于太阳能海水淡化及苦咸水治理领域,特别是涉及到一种太阳能苦咸水海水淡化器,以及苦咸水海水淡化方法。背景技术[0002] 目前国内、外市场现有的海水淡化及苦咸水治理方法,主要有蒸馏法、反渗透(R0 膜)法、电渗析法、冷冻法、水合物法、电容吸附法、离子交换膜压渗析法、溶剂萃取法。尽管此类水治理有多种方法,但是通常用于实施的有三种方法,即蒸馏法、反渗透法(R0膜)、电渗析法。[0003] 蒸馏法,就是利用加热,使海水受热汽化,复使蒸汽冷凝,从而得到淡水,这种方法常用的为多级闪蒸、多效蒸馏或蒸汽压缩蒸馏,都需要以煤或电为能源。[0004] 反渗透(R0膜)法,即是在压力驱动下,溶剂(水)通过半透膜进入膜的低压侧,而溶剂中其他组分(盐分)被阻挡在高压侧并随浓缩水排出,从而达到有效分离的过程。该方法需高压及高压容器,以电为动力。[0005] 电渗析法即ED法,该方法是以直流电位推动力,利用阴离子交换膜、阳离子交换膜对水中的阴阳离子选择性透过性,使一个水体中的离子通过膜转移到另一个水体中的分离过程。本方法以电为动力,需将交流电整流为直流电,须较大的整流变压装置。[0006] 以上种种方法,都需要消耗大量的电能或其他能源,同时还需要特殊或较大的装置设备,实施起来很不方便,不符合节能低碳环保的要求。[0007] 为了解决上述问题,现有技术中出现了利用太阳能、超导介质对海水或苦咸水进行蒸馏的方法,能够比较有效的利用太阳能来进行淡化,但是仍旧存在几点不足,首先,直接通过阳光聚焦对超导介质加热,受阳光变化的影响较大,其次,使用的超导介质不能循环使用,再次,仍是在常压下使海水苦咸水进行蒸馏,需要耗费的热量较大,而得到的淡水却不多,效率较低。发明内容[0008] 本发明要解决的问题是提供一种太阳能苦咸水海水淡化器以及苦咸水海水淡化方法,将不适宜人畜饮用的苦咸水及含盐分高的海水,通过太阳能制成适合人畜饮用的淡化水,淡化效率高,并且节能、低碳、环保、无二次污染。[0009] 为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:一种太阳能苦咸水海水淡化器,包括太阳能集热装置、超导升温加热装置、淡化冷却凝聚装置,所述超导升温加热装置内设有超导介质,其特征在于:所述太阳能集热装置设有循环水管,可制备热水,循环水管穿过超导升温加热装置,通过热水使超导介质加热;所述超导升温加热装置设有超导循环管,超导循环管连接淡化冷却凝聚装置,超导介质可以循环使用;所述淡化冷却凝聚装置设有真空泵,淡化过程在真空中进行。[0010] 优选的,所述太阳能集热装置包括太阳能热管式真空集热器、循环水管、循环水3泵,循环水管连接太阳能热管式真空集热器,设有循环水泵,使得水在循环水管中循环流动,及时加热,保持温度,对超导介质稳定加热。[0011] 优选的,所述超导升温加热装置包括超导储存室、超导循环管,所述超导储存室储存超导介质,所述超导循环管连接超导储存室和所述淡化冷却凝聚装置,所述太阳能集热装置中的循环水管穿过超导储存室,对超导介质加热。[0012] 优选的,所述淡化冷却凝聚装置包括淡化室、超导循环室、真空泵、淡水罐,所述淡化室设有入水口、排水口、出气管;所述超导循环室位于淡化室内,与所述超导升温加热装置的超导循环管连接;所述真空泵位于淡化室内;所述淡水罐与所述出气管连接。[0013] 优选的,所述超导介质为超导液。[0014] 使用上述太阳能苦咸水海水淡化器进行苦咸水海水淡化的方法,其特征在于:[0015] (1)利用太阳能集热装置制备热水;[0016] (2)热水在循环水管中循环流动,使太阳能集热装置及时对水补充热量;[0017] (3)热水流经穿过超导升温加热装置的循环水管部分,对超导介质进行加热,超导介质发生相变,迅速气化,进入超导循环管,将热量带走;[0018] (4)气化的超导介质通过超导循环管将热量带到淡化冷却凝聚装置;[0019] (5)苦咸水海水进入淡化冷却凝聚装置,淡化冷却凝聚装置在真空泵的作用下保持低压真空状态,水的沸点降低,在超导介质带来热量的作用下沸腾汽化;[0020] (6)水蒸气冷却凝聚成淡水;[0021] (7)淡化冷却凝聚装置中剩余其它组分随浓缩水排出;[0022] (8)气化的超导介质失去热量,还原为原态通过超导循环管返回,循环利用。[0023] 本发明的有益效果为:利用太阳能获得制取淡水的能量,将不适宜人畜饮用的苦咸水及含盐分高的海水制成适合人畜饮用的淡化水,节能、低碳、环保、无二次污染,同时超导液循环使用,在低压真空状态进行蒸发过程,能量利用率高,节省成本,淡水制取效率得到很大的提升。附图说明[0024][0025][0026]图1是本发明的结构示意图。 其中:I、太阳能热管式真空集热器。 2、循环水管。 3、循环水泵。 4、超导储存室t 5、超导循环管。 6、淡化室。7、超导循环室。 8、真空泵。9、入水口。 10、出气管。II、排水口。 12、淡水罐。 13、苦咸水海水储存池。具体实施方式[0027] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。[0028] 如图1所示,本发明包括三部分,太阳能集热装置、超导升温加热装置、淡化冷却凝聚装置,其中太阳能集热装置包括太阳能热管式真空集热器1、循环水管2、循环水泵3, 循环水管2连接太阳能热管式真空集热器1,设有循环水泵3,使得水在循环水管2中循环流动,及时加热,保持温度。[0029] 超导升温加热装置包括超导储存室4、超导循环管5,所述超导储存室4储存超导液,所述超导循环管5连接超导储存室4和所述淡化冷却凝聚装置,超导液可以循环使用; 所述太阳能集热装置中的循环水管2穿过超导储存室4,对超导液加热。[0030] 淡化冷却凝聚装置包括淡化室6、超导循环室7、真空泵8、淡水罐12,所述淡化室 6设有入水口 9、排水口 11、出气管10 ;所述超导循环室7位于淡化室6内,与所述超导升温加热装置的超导循环管5连接;所述真空泵8位于淡化室6内;所述淡水罐12与所述出气管10连接。[0031] 苦咸水海水储存池13储存苦咸水海水,通过入水口 9注入淡化室6进行淡化。[0032] 本设备的工作步骤如下:[0033] (1)利用太阳能热管式真空集热器1制备热水,光照好的春夏秋季可制备出 40-60°C的热水,冬季亦可制备30°C左右的热水;[0034] (2)循环水泵3使热水在循环水管2中循环流动,使太阳能热管式真空集热器1及时对水补充热量;[0035] (3)热水流经穿过超导储存室4的循环水管2部分,对超导液进行加热,超导液发生相变,迅速气化,进入超导循环管5,将热量带走;[0036] (4)气化的超导液通过超导循环管5将热量带到淡化室6内的超导循环室7 ;[0037] (5)苦咸水海水通过入水口 9进入淡化室6,淡化室6在真空泵8的作用下保持低压真空状态,水的沸点降低,在超导循环室7内热量的作用下沸腾汽化,水蒸气通过出气管 10进入淡水罐12 ;[0038] (6)水蒸气在淡水罐12内冷却凝聚成淡水;[0039] (7)淡化室6中剩余其它组分随浓缩水从排水口 11排出;[0040] (8)气化的超导液失去热量,还原为液态通过超导循环管5返回超导储存室4,循环利用。[0041] 以上为本设备的工作步骤,也是使用本设备进行苦咸水海水淡化的具体方法。[0042] 本设备依据的原理为:蒸馏法提纯含盐分水。不管苦咸水或海水,均为易挥发水与杂质溶解盐体系。在其在所讨论范围内,可认为溶解盐为难挥发物质,而水为易挥发物质。 众所周知,苦咸水或海水受热后,水分子克服其蒸汽压挥发,而盐分不挥发而与水分离,达到除盐目的而使水得到净化。而蒸汽压与体系的温度与压力有关,体系的温度越高压力越小则挥发越快。[0043] 理论上,太阳能热管式真空集热器1面积越大功能越大,华北地区太阳常数 800-1000ff/m2热(地区不同该值不同),即本设备的能量的来源为取之不竭的太阳能。[0044] 苦咸水或海水淡化提纯的过程中所需的最小功W等于Imol水在纯水与海水自由能G的差值,即:[0045] W = G 纯水-G 海水=(G°+RTLna 纯水)-(G°+RTLna 海水)[0046] =RTLm 纯水/ά 海水[0047] 式中:ά纯水、ά纯水---------------水的活度;[0048] R——气体常数;[0049] G0——标准态水的自由能。[0050] 通过计算,在25°C时,每取IOOOg水,所需的做低能量为:[0051] W = 2. 78 X 103(J/Kg)[0052]若取 IT 水:W = 0. 722 (kw. h/t)[0053] 实际值远远大于该理论数值,但有一点可以肯定,即无论何种方法,要制取淡水度都需要能量,只不过本方法是从太阳获取能量。[0054] 实践数值一般认为,太阳辐射到地球的热能(太阳常数)平均为1353w/m2,地区不同,该值不同。如果使1升水,从25升到80度则需能量为:[0055] W = 4. 18 X (80-25) X 1000 = 229900J (55000 卡)[0056]熱功当数值:IKw = 3. 6 X IO6J[0057] 即:按Im2每天日照IOh计可获取13530W能量,可制淡水约10L。[0058] 如果太阳能热管式真空集热器1为5m2,则可制淡水50L。[0059] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1. 一种太阳能苦咸水海水淡化器,包括太阳能集热装置、超导升温加热装置、淡化冷却凝聚装置,所述超导升温加热装置内设有超导介质,其特征在于:所述太阳能集热装置设有循环水管,循环水管穿过超导升温加热装置,通过热水使超导介质加热;所述超导升温加热装置设有超导循环管,超导循环管连接淡化冷却凝聚装置,超导介质可以循环使用;所述淡化冷却凝聚装置设有真空泵,淡化过程在真空中进行。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能苦咸水海水淡化器,其特征在于:所述太阳能集热装置包括太阳能热管式真空集热器、循环水管、循环水泵;循环水管连接太阳能热管式真空集热器,设有循环水泵,使得水在循环水管中循环流动,及时加热,保持温度。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能苦咸水海水淡化器,其特征在于:所述超导升温加热装置包括超导储存室、超导循环管;所述超导储存室储存超导介质,所述超导循环管连接超导储存室和所述淡化冷却凝聚装置,所述太阳能集热装置中的循环水管穿过超导储存室,对超导介质加热。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能苦咸水海水淡化器,其特征在于:所述淡化冷却凝聚装置包括淡化室、超导循环室、真空泵、淡水罐,所述淡化室设有入水口、排水口、出气管;所述超导循环室位于淡化室内,与所述超导升温加热装置的超导循环管连接;所述真空泵位于淡化室内;所述淡水罐与所述出气管连接。
5.根据权利要求1至5所述的任一种太阳能苦咸水海水淡化器,其特征在于:所述超导介质为超导液。
6.使用如权利要求1所述太阳能苦咸水海水淡化器进行苦咸水海水淡化的方法,其特征在于:(1)利用太阳能集热装置制备热水;(2)热水在循环水管中循环流动,使太阳能集热装置及时对水补充热量;(3)热水流经穿过超导升温加热装置的循环水管部分,对超导介质进行加热,超导介质发生相变,迅速气化,进入超导循环管,将热量带走;(4)气化的超导介质通过超导循环管将热量带到淡化冷却凝聚装置;(5)苦咸水海水进入淡化冷却凝聚装置,淡化冷却凝聚装置在真空泵的作用下保持低压真空状态,水的沸点降低,在超导介质带来热量的作用下沸腾汽化;(6)水蒸气冷却凝聚成淡水;(7)淡化冷却凝聚装置中剩余其它组分随浓缩水排出;(8)气化的超导介质失去热量,还原为原态通过超导循环管返回,循环利用。
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