CN102603022B - 一种用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，属于海水淡化和水处理技术领域。该亲水蒸发槽包括盛水槽、亲水陶瓷膜、汇水翼、汇水器，盛水槽为外壳上沿轴向开口的圆柱形壳体，盛水槽顶部两侧外缘沿轴向均布有透水孔，盛水槽的外表面均布有蜂窝孔且盛水槽的外表面均匀附着有一层亲水陶瓷膜，盛水槽外表面的侧下方对称开有凹槽，凹槽外沿焊接有与盛水槽等长的弧形汇水翼，汇水翼的一端半封闭另一端封闭，盛水槽的一端安装有汇水器，汇水器上开有排水孔，汇水翼上的孔与汇水器的内腔相通。本发明利用亲水陶瓷膜的亲水性能，且利用蜂窝孔的结构可以提高管式太阳能海水淡化装置利用热能的效率，从而提高产水速率，加快了系统的出水时间。

Description

一种用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽
技术领域
本发明涉及一种提高管式太阳能海水淡化装置性能的装置，属于海水淡化和水处理技术领域。具体涉及一种利用特殊材料和相应的结构来提高管式太阳能海水淡化装置的生产淡水能力的装置。
背景技术
淡水资源匮乏的问题已经成为影响人类社会生产发展的一个不可忽视的因素，海水淡化技术在一定程度上能很好地解决这个问题。考虑到节能环保以及造价和运行成本，利用太阳能进行海水淡化越来越受到人们的重视。专利CN102167413A公开了一种多效管式太阳能海水淡化装置，由于其高产水效率、低成本、适用性强，获得了广泛关注。但同时，它也存在着一定的缺陷，一般的管式太阳能海水淡化装置，在进行海水的蒸发冷凝时，只有正对着盛水槽开口的那部分套管能利用蒸发潜热，下级盛水槽里的海水受热很不均匀，这在一定程度上也很大的降低了热能的利用效率，降低了海水淡化的效果。因此，针对盛水槽进行相应的改进能够很好的提高管式太阳能海水淡化装置的性能。
发明内容
为改善现有的管式太阳能海水淡化装置的性能，提高其产水效率，本发明提供了一种用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，它可用于管式太阳能海水淡化装置或者其他热能驱动的管式海水淡化装置。
一种用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，其中：管式太阳能海水淡化装置包括两级以上的盛水槽、一级以上的套管、光线收集器、加热管、高反射涂层、管状外壳、连通管、淡水输出管和储水箱，外围设备为真空泵；其中管状外壳为管状圆柱形可抽真空壳体，管状外壳的外圆周下半部镀有高反射涂层；管状外壳内逐级套装有盛水槽和套管，盛水槽与套管或管状外壳之间未充满海水的空间形成蒸发-冷凝腔，最内一级的套管内再套装一个盛水槽，最内一级盛水槽内套装有加热管且最内一级的盛水槽内壁设置有光线收集器；连通管与各级盛水槽相连通，管状外壳和套管内壁的底部与淡水输出管相连通，淡水输出管连通储水箱；其中盛水槽、套管和管状外壳均采用透明塑料材料制成。
该亲水蒸发槽包括盛水槽、亲水陶瓷膜、汇水翼、汇水器；其中盛水槽为外壳上沿轴向开口的圆柱形壳体，盛水槽顶部两侧外缘沿轴向均布有透水孔，盛水槽的外表面均布有蜂窝孔且盛水槽的外表面均匀附着有一层亲水陶瓷膜，盛水槽外表面的侧下方对称开有凹槽，凹槽外沿焊接有与盛水槽等长的弧形汇水翼，汇水翼的一端半封闭另一端封闭，盛水槽的一端安装有汇水器，汇水器上开有排水孔，汇水翼的一端与汇水器的内腔相通。
工作原理：管状外壳能将其内腔与大气隔开，并在真空泵的作用下使各级蒸发-冷凝腔形成真空状态，海水通过海水进水管注入第一级的盛水槽内，海水经连通管由外至内逐级进入第二级盛水槽中，第二级盛水槽中的光线收集器收集太阳光能转化为热能加热其中的海水并促使其蒸发；在进行海水淡化之前，盛水槽中的海水首先会通过透水孔流到盛水槽的外表面，由于亲水陶瓷膜的亲水性能，海水会在盛水槽的外表面形成一层均匀的水膜，且蜂窝孔的结构会在盛水槽的外表面形成很多“热陷阱”，增大了盛水槽表面的热阻，使得海水膜得到了充分加热；
在进行海水淡化的时候，产生的蒸汽进入最内一级的蒸发-冷凝腔中，并在套管内壁凝结生成淡水，同时放出潜热加热第一级盛水槽中的海水，由于水膜的存在，形成的蒸汽会在整个套管内壁凝结，套管会得到全局的加热，而不是局部的加热，这样会大大的提高能源的利用效率。按照这样的步骤逐级往下进行，从而完成整个蒸发与冷凝过程，在各级套管和管状外壳内壁凝结的淡水经淡水输出管汇集至储水箱中供用户取用，释放的潜热经管状外壳的壁传给环境，从而完成整个蒸发和冷凝过程，实现用太阳能淡化海水；为了防止未蒸发海水水膜汇集成滴，污染所生成的淡水，装置通过汇水翼将浓的海水排到汇水器中，并经排水孔排到下一级装置中，再次进行淡化。
最内一级盛水槽中的加热管还可以利用太阳能集热器将收集到的热能加热最内一级盛水槽中的海水，进一步促进海水蒸发。
此外，盛水槽外表面的侧下方可以采用压槽代替在其表面上挖槽形成一体化凹槽；且盛水槽的外表面还可以采用抛物面代替圆柱面；
在盛水槽的外表面也可以采用密布分水棱代替亲水陶瓷膜：在进行海水淡化之前，盛水槽中的海水首先会通过透水孔流到盛水槽的外表面，流出的海水是呈股流状，由于密布分水棱和蜂窝孔的存在，将一股水流分成更多更细的水流，从而在盛水槽外表面近似形成海水膜。
有益效果：(1)本发明利用亲水陶瓷膜的亲水性能，且利用蜂窝孔的结构可以提高管式太阳能海水淡化装置利用热能的效率，从而提高产水速率，加快了系统的出水时间。(2)本发明盛水槽外表面的侧下方可以采用压槽代替在其表面上挖槽形成一体化凹槽，这样可使盛水槽的结构结实可靠。(3)本发明盛水槽采用抛物面代替圆柱面，由于抛物面的坡度比圆柱面小，海水在抛物面停留的时间长，因此蒸发更均匀。
附图说明
图1为本发明盛水槽的结构图。
图2为本发明盛水槽的主视图。
图3为本发明在管式太阳能海水淡化装置中的安装图。
图4为盛水槽上整体压槽代替槽面挖槽的结构图。
图5为盛水槽面用抛物面代替的结构图。
图6为密布分水棱代替亲水陶瓷膜的结构图。
其中，1-盛水槽、2-透水孔、3-亲水陶瓷膜、4-汇水翼、5-汇水器、6-排水孔、7-海水通孔、8-蜂窝孔、9-套管、10-光线收集器、11-加热管、12-高反射涂层、13-蒸发-冷凝腔、14-管状外壳、15-一体化凹槽、16-分水棱
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1及附图2所示，本发明提供了一种用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，该亲水蒸发槽包括盛水槽1、亲水陶瓷膜3、汇水翼4、汇水器5；其中盛水槽1为外壳上沿轴向开口的圆柱形壳体，盛水槽1顶部两侧外缘沿轴向均布有透水孔2，盛水槽1的外表面均布有蜂窝孔8且盛水槽1的外表面均匀附着有一层亲水陶瓷膜3，盛水槽1外表面的侧下方对称开有凹槽，凹槽外沿焊接有与盛水槽1等长的弧形汇水翼4，汇水翼4的一端半封闭另一端封闭，盛水槽1的一端安装有汇水器5，汇水器5上开有排水孔6，汇水翼4的一端与汇水器5的内腔相通。
如附图3所示，管式太阳能海水淡化装置包括两级盛水槽、套管9、光线收集器10、加热管11、高反射涂层12、管状外壳14、连通管、淡水输出管和储水箱，外围设备为真空泵；其中管状外壳14为管状圆柱形可抽真空壳体，管状外壳14的外圆周下半部镀有高反射涂层12；管状外壳14内逐级套装有盛水槽和套管9，盛水槽与套管9或管状外壳14之间未充满海水的空间形成蒸发-冷凝腔13，套管9内再套装第二级盛水槽，第二级盛水槽内再套装有加热管11且第二级盛水槽内壁设置有光线收集器10；连通管与各级盛水槽相连通，管状外壳14与套管9内壁的底部与淡水输出管相连通，淡水输出管连通储水箱；其中盛水槽、套管9和管状外壳14均采用透明塑料材料制成。
工作原理：管状外壳14能将其内腔与大气隔开，并在真空泵的作用下使各级蒸发-冷凝腔形成真空状态，海水通过海水进水管注入第一级的盛水槽内，海水经连通管由外至内逐级进入第二级盛水槽中，第二级盛水槽中的光线收集器10收集太阳光能转化为热能加热其中的海水并促使其蒸发；在进行海水淡化之前，盛水槽中的海水首先会通过透水孔2流到盛水槽的外表面，由于亲水陶瓷膜3的亲水性能，海水会在盛水槽的外表面形成一层均匀的水膜，且蜂窝孔8的结构会在盛水槽的外表面形成很多“热陷阱”，增大了盛水槽表面的热阻，使得海水膜得到了充分加热；
在进行海水淡化的时候，产生的蒸汽进入最内一级的蒸发-冷凝腔中，并在套管9内壁凝结生成淡水，同时放出潜热加热第一级盛水槽中的海水，由于水膜的存在，形成的蒸汽会在整个套管9内壁凝结，套管9会得到全局的加热，而不是局部的加热，这样会大大的提高能源的利用效率。按照这样的步骤逐级往下进行，从而完成整个蒸发与冷凝过程，在各级套管9和管状外壳14内壁凝结的淡水经淡水输出管汇集至储水箱中供用户取用，释放的潜热经管状外壳14的壁传给环境，从而完成整个蒸发和冷凝过程，实现用太阳能淡化海水；为了防止未蒸发海水水膜汇集成滴，污染所生成的淡水，装置通过汇水翼4将浓的海水排到汇水器5中，并经排水孔6排到下一级装置中，再次进行淡化。
最内一级盛水槽中的加热管11还可以利用太阳能集热器将收集到的热能加热最内一级盛水槽中的海水，进一步促进海水蒸发。
如附图4所示，本发明还可以在盛水槽1外表面的侧下方采用压槽代替在其表面上挖槽形成一体化凹槽15，这样的盛水槽1结构结实可靠。
如附图5所示，本发明还可以将盛水槽1的外表面用抛物面代替圆柱面，在进行海水淡化之前，盛水槽1中的海水首先会通过透水孔2流到盛水槽1的抛物面外表面，由于抛物面的坡度比圆柱面小，海水在抛物面停留的时间长，因此蒸发更均匀。
如附图6所示，本发明还可以采用在盛水槽1的外表面密布分水棱16代替亲水陶瓷膜3的方案：在进行海水淡化之前，盛水槽1中的海水首先会通过透水孔2流到盛水槽1的外表面，流出的海水是呈股流状，由于密布分水棱16和蜂窝孔8的存在，将一股水流分成更多更细的水流，从而在盛水槽1外表面近似形成海水膜。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，其中：管式太阳能海水淡化装置包括两级以上的盛水槽、一级以上的套管、光线收集器（10）、加热管（11）、高反射涂层（12）、管状外壳（14）、连通管、淡水输出管和储水箱，外围设备为真空泵；其中管状外壳（14）为管状圆柱形可抽真空壳体，管状外壳（14）的外圆周下半部镀有高反射涂层（12）；管状外壳（14）内逐级套装有盛水槽和套管，盛水槽与套管或管状外壳（14）之间未充满海水的空间形成蒸发-冷凝腔，最内一级的套管内再套装一个盛水槽，最内一级盛水槽内套装有加热管（11）且最内一级的盛水槽内壁设置有光线收集器（10）；连通管与各级盛水槽相连通，管状外壳（14）和套管内壁的底部与淡水输出管相连通，淡水输出管连通储水箱；且盛水槽、套管和管状外壳（14）均采用透明塑料材料制成；
其特征在于，该亲水蒸发槽包括盛水槽（1）、亲水陶瓷膜（3）、汇水翼（4）、汇水器（5）；其中盛水槽（1）为外壳上沿轴向开口的圆柱形壳体，盛水槽（1）顶部两侧外缘沿轴向均布有透水孔（2），盛水槽（1）的外表面均布有蜂窝孔（8）且盛水槽（1）的外表面均匀附着有一层亲水陶瓷膜（3），盛水槽（1）外表面的侧下方对称开有凹槽，凹槽外沿焊接有与盛水槽（1）等长的弧形汇水翼（4），汇水翼（4）的一端半封闭另一端封闭，盛水槽（1）的一端安装有汇水器（5），汇水器（5）上开有排水孔（6），汇水翼（4）的一端与汇水器（5）的内腔相通。
2.如权利要求1所述的用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，其特征在于，盛水槽（1）外表面的侧下方采用压槽形成一体化凹槽（15）。
3.如权利要求1所述的用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，其特征在于，盛水槽（1）的外表面采用抛物面。
4.如权利要求1所述的用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，其特征在于，在盛水槽（1）的外表面密布分水棱（16）代替亲水陶瓷膜（3）。
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