CN102712501B - 太阳能水净化系统 - Google Patents

太阳能水净化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102712501B
CN102712501B CN201080050393.7A CN201080050393A CN102712501B CN 102712501 B CN102712501 B CN 102712501B CN 201080050393 A CN201080050393 A CN 201080050393A CN 102712501 B CN102712501 B CN 102712501B
Authority
CN
China
Prior art keywords
condensation portion
heated chamber
concentrator
drinkable liquid
preheating cover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201080050393.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102712501A (zh
Inventor
T·A·约瑟夫三世
H·M·万德雷三世
M·卡特
C·C·牛顿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Epiphany Solar Water Systems
Original Assignee
Epiphany Solar Water Systems
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epiphany Solar Water Systems filed Critical Epiphany Solar Water Systems
Publication of CN102712501A publication Critical patent/CN102712501A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102712501B publication Critical patent/CN102712501B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0011—Heating features
    • B01D1/0029—Use of radiation
    • B01D1/0035—Solar energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/16—Evaporating by spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/02—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in boilers or stills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • B01D5/0066—Dome shaped condensation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/211—Solar-powered water purification
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

这里公开了一种使用太阳能辐射来产生可饮用水的蒸馏单元。该蒸馏单元包括：加热腔室，该加热腔室确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部腔室；以及圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室上面，以使得加热腔室和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通。蒸馏单元还包括预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体。第一表面布置在冷凝部分的外表面附近，且预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。蒸馏单元还包括邻近的沟槽，用于在其中接收可饮用液体。

Description

太阳能水净化系统
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请No.61/244314（标题为“SolarPowered Water Purification System”，申请日为2009年9月21日）和美国临时专利申请No.61/363877（标题为“Solar Powered WaterPurification System”，申请日为2010年7月13日）的优先权，各文献的整个内容被本文参引。
技术领域
本发明涉及一种太阳能水净化系统，更特别是涉及一种高效率的水净化系统，它由集中的太阳产生热能来提供能量。
背景技术
用于通过太阳蒸馏来由盐水制造可饮用水的普通系统通常包括布置在盐水池上面的、可透过太阳辐射的材料，以便能够利用辐射能量来加热和蒸发盐水。形成的蒸汽随后冷凝和凝结成蒸馏的可饮用水体（body）。用于制造可饮用水的其它普通系统包括用于容纳一定量要蒸馏液体（例如盐水或卤水）的容器以及由可透过太阳辐射的材料制造的盖，该盖悬挂在液体上面。盖通常包括朝着容器的侧表面向下倾斜的部分，并用于允许太阳辐射通入容器中，以便升高盐水或卤水的温度，从而蒸发液体。不过，普通系统都很低效和缓慢操作，从而使得它们不足以用于大规模实施。
目前，超过一半的世界人口不能获得足够的可饮用水。不过，因为大部分的世界人口可获得大量的不纯或不可饮用水源，例如海洋、湖、河流、井或其它地下水源，因此需要一种蒸馏系统，它利用可获得的不可饮用水源和可再生的太阳能源，以便以高效方式来提供可饮用水，用于大规模实施。
因为世界人口中的很大部分缺乏可饮用水，因此还需要一种蒸馏系统，它提供了可负担的、容易使用的、高度可靠的和方便的方式来净化不可饮用水源。现有水净化技术（包括反渗透和机械过滤）昂贵和需要较大能量源来操作以及频繁维护。因此，还需要一种蒸馏系统，它降低了相关的维护、成本和相关操作费用。
发明内容
根据本发明的实施例，一种蒸馏单元包括加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在它们之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部。蒸馏单元还包括圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面，其中，加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通。蒸馏单元还包括预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体。预热罩的第一表面布置在冷凝部分的外表面附近，且预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。蒸馏单元还包括沟槽，该沟槽邻近加热腔室的第一开口端，用于在其中接收可饮用液体。
加热腔室的至少一部分用于从集中的太阳能中接收热量。在特定结构中，加热腔室的至少一部分用于将从集中的太阳能中接收的热量传递给容纳于其中的不可饮用液体，且加热腔室使得不可饮用液体的至少一部分蒸发，以便形成净化蒸汽。冷凝部分的内表面可以用于在其上接收净化蒸汽，并用于使得净化蒸汽冷凝成可饮用液体。可饮用液体可以导入沟槽中，用于使得可饮用液体从蒸馏单元排出。
在一种结构中，布置在预热罩内部的不可饮用液体的温度低于冷凝部分的外表面的温度。加热腔室还可以包括蒸汽定向结构，该蒸汽定向结构有：第一部分，该第一部分与不可饮用液体连通；以及第二部分，该第二部分邻近冷凝部分的内表面，用于将净化蒸汽的至少一部分导向冷凝部分的内表面。加热腔室还可以包括废物出口，用于将一部分不可饮用液体从该加热腔室中排出。
蒸馏单元的预热罩还可以包括与不可饮用液体源流体连通的进口。预热罩的第一表面可以用于从冷凝部分的外表面接收余热，并将该余热传递给布置在预热罩内部的不可饮用液体。将余热传递给布置于预热罩内的不可饮用液体可以增加冷凝部分的内表面的净化蒸汽冷凝速率。当布置在预热罩内的不可饮用液体接近沸点时，它可以引导通过进入进口。
在特定结构中，蒸馏单元还可以包括：第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体。第一表面可以布置在预热罩的第二表面附近。第二预热罩可以确定第二进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。第二预热罩可以用于从预热罩中捕获余热，并用于将余热传递给布置在第二预热罩的内部中的不可饮用液体。
根据本发明的另一实施例，一种蒸馏单元包括加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在它们之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部。蒸馏单元还包括圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面。加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通。蒸馏单元还包括预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在冷凝部分的外表面附近。预热罩可以确定进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。蒸馏单元还包括第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通。蒸馏单元还可以包括第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近。第二预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。蒸馏单元还可以包括沟槽，该沟槽邻近加热腔室的第一开口端，用于在其中接收可饮用液体。
根据某些结构，第二预热罩可以用于从预热罩中接收余热，并用于将余热传递给布置在第二预热罩中的不可饮用液体。
根据本发明的还一实施例，一种蒸馏单元可以包括：加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在它们之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部。蒸馏单元还包括圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面，其中，加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通。蒸馏单元还包括第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通。蒸馏单元还可以包括：用于将不可饮用液体导向冷凝部分和第二冷凝部分中的至少一个的装置；以及沟槽，该沟槽邻近加热腔室的第一开口端，用于在其中接收可饮用液体。
根据本发明的还一实施例，一种蒸馏系统包括集中器，该集中器用于接收和集中来自太阳的太阳能辐射，并从其中捕获热量，该集中器有焦点。蒸馏系统还包括蒸馏单元，该蒸馏单元位于集中器的焦点处。该蒸馏单元包括：加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在它们之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部，加热腔室的至少一部分用于从集中器中接收热量。蒸馏单元还包括圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面，其中，加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通。蒸馏单元还包括预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在冷凝部分的外表面附近。预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。蒸馏单元还可以包括沟槽，该沟槽邻近加热腔室的第一开口端，用于在其中接收可饮用液体。
加热腔室的至少一部分可以用于将热量传递给容纳于其中的不可饮用液体，且加热腔室使得不可饮用液体的至少一部分蒸发，以便形成净化蒸汽。冷凝部分的内表面可以用于在其上接收净化蒸汽，并用于使得净化蒸汽冷凝成可饮用液体。可饮用液体可以被导入沟槽中，用于使得可饮用液体从蒸馏单元排出。
也可选择，蒸馏系统还可以包括太阳跟踪系统，用于确定太阳和用于将集中器定向成朝向太阳的装置的相对位置。集中器还可以包括太阳能接收器，用于将太阳能辐射转变成热量，该太阳能接收器集成在加热腔室的一部分中。在特定结构中，蒸馏单元还可以包括第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通。蒸馏单元还可以包括第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近。第二预热罩可以确定进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。第二预热罩可以用于从预热罩接收余热，并用于将余热传递给布置在第二预热罩的内部中的不可饮用液体。
也可选择，蒸馏单元可以包括：第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通；以及第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面，该第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近。蒸馏单元还可以包括用于将不可饮用液体引向预热罩的第二表面和第二预热罩的第二表面中的至少一个的装置以及用于将不可饮用液体从预热罩的第二表面和第二预热罩的第二表面中的至少一个导向加热腔室的装置。
蒸馏系统还可以包括集中器，该集中器由多个扇形件形成。集中器可以由多个互锁的扇形件形成。也可选择，扇形件可以由支承盘扇形件和反射表面扇形件而形成。反射表面扇形件可以通过镀铝蒸气沉积而进行背面涂覆。
根据本发明的还一实施例，一种蒸馏系统包括：集中器，该集中器用于接收和集中来自太阳的太阳能辐射，并从其中捕获热量，该集中器有焦点；以及蒸馏单元，该蒸馏单元远离集中器的焦点。该蒸馏单元包括加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在它们之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部。该蒸馏单元还包括圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面。加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通。蒸馏单元还包括预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在冷凝部分的外表面附近。预热罩可以确定进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。蒸馏单元还可以包括：沟槽，该沟槽邻近加热腔室的第一开口端，用于在其中接收可饮用液体；以及热传递系统，该热传递系统至少局部位于焦点处。该热传递系统可以用于接收来自太阳的太阳能辐射，并将太阳能辐射转变成热量，储存该热量的至少一部分以及将储存热量的一部分导向加热腔室。
蒸馏系统还可以包括太阳跟踪系统，用于确定太阳和用于将集中器定向成朝向太阳的装置的相对位置。热传递系统可以包括钠蒸气接收器和热油系统中的至少一个，用于将太阳能辐射转变成热量和储存该热量的至少一部分。热传递系统还可以包括用于储存热量的储存器和用于将储存热量传递给加热腔室的循环环路。
也可选择，蒸馏系统的蒸馏单元可以包括第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通。蒸馏系统还可以包括第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近。第二预热罩可以确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。第二预热罩可以用于从预热罩接收余热，并用于将余热传递给布置在第二预热罩的内部中的不可饮用液体。
也可选择，蒸馏系统的蒸馏单元可以包括第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通。蒸馏单元还可以包括第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面，该第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近。蒸馏单元还可以包括用于将不可饮用液体导向预热罩的第二表面和第二预热罩的第二表面中的至少一个的装置，蒸馏单元还可以包括用于将不可饮用液体从预热罩的第二表面和第二预热罩的第二表面中的至少一个导向加热腔室的装置。
蒸馏系统还可以包括集中器，该集中器由多个扇形件形成。集中器可以由多个互锁的扇形件形成。也可选择，扇形件可以由支承盘扇形件和反射表面扇形件而形成。反射表面扇形件可以通过镀铝蒸气沉积而进行背面涂覆。
根据本发明的另一实施例，一种集中器由多个互锁扇形件形成，其中，该扇形件由支承盘扇形件和反射表面扇形件来形成。
根据本发明的还一实施例，一种蒸馏系统包括：集中器，该集中器用于接收和集中来自太阳的太阳能辐射，并从其中捕获热量，该集中器确定了其中的中心孔，并有与该中心孔重合的焦点；以及蒸馏单元，该蒸馏单元位于集中器的焦点处。
蒸馏单元的集中器可以由多个扇形件形成。蒸馏单元也可以包括加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在它们之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部，加热腔室的至少一部分用于从集中器中接收热量。蒸馏单元还可以包括圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面，其中，加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通。蒸馏单元还可以包括预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于它们之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在冷凝部分的外表面附近，预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。
附图说明
图1是根据本发明实施例的蒸馏单元的示意正视图。
图2是根据本发明实施例的、图1的蒸馏单元沿线C-C的示意侧剖图。
图3是根据本发明实施例的、图1的蒸馏单元沿线C-C的局部示意侧剖图，表示了流体运动。
图4是根据本发明实施例的蒸馏单元的局部示意侧剖图；
图5是根据本发明实施例的两级蒸馏单元的示意正视图；
图6是根据本发明实施例的、图5的两级蒸馏单元沿线D-D的示意侧剖图；
图7是根据本发明另一实施例的两级蒸馏单元的局部示意侧剖图。
图8是根据本发明还一实施例的两级蒸馏单元的局部示意侧剖图。
图9是根据本发明实施例的预热罩的照相示意透视图。
图10是根据本发明实施例的、图9的预热罩的照相示意俯视图。
图11是根据本发明实施例的、图9-10的预热罩的照相透视图，该预热罩布置在冷凝部分上面。
图12是根据本发明实施例的蒸馏单元的照相透视图，该蒸馏单元包括图11的预热罩和冷凝部分。
图13是根据本发明实施例的蒸馏单元的冷凝部分和第二冷凝部分的照相侧视图。
图14是根据本发明实施例的预热罩和第二预热罩的照相侧视图。
图15是根据本发明实施例的、布置在图13的冷凝部分上面的图14的预热罩的照相侧视图。
图16是根据本发明实施例的、图14的预热罩的照相侧视图，其中，图14的预热罩布置在图13的冷凝部分上面，图14的第二预热罩布置在图13的第二冷凝部分上面，图13的第二冷凝部分布置在图14的预热罩上面。
图17是根据本发明实施例的蒸馏系统的照相透视图。
图18是根据本发明实施例的蒸馏系统的示意图。
图19是根据本发明实施例的蒸馏系统的示意图。
图20是根据本发明另一实施例的、完全形成的扇形件的透视正视图。
图20A是根据本发明实施例的支承盘扇形件的透视图。
图20B是根据本发明实施例的反射表面扇形件的透视图。
图20C是根据本发明实施例的、图20A的支承盘扇形件和图20B的反射表面扇形件的组合的透视图。
图20D是根据本发明实施例的、图20C的支承盘扇形件和反射表面扇形件作为完全形成的扇形件的透视图。
图20E是根据本发明实施例的多个互锁扇形件的透视图。
图20F是根据本发明实施例的、由多个互锁扇形件形成的收集器的立体图。
图21是根据本发明实施例的、由图20的多个完全形成的扇形件形成的收集器的透视后视图。
图22是根据本发明实施例的、图21的收集器的透视侧视图。
图23是图21-22的装配收集器和根据本发明实施例的蒸馏单元的透视正视图。
具体实施方式
下文中，为了说明目的，术语“上部”、“下部”、“右侧”、“左侧”、“竖直”、“水平”、“顶侧”、“底侧”、“侧部”、“纵向”和它们的衍生词将涉及本发明在附图中的定向。不过应当知道，本发明可以采取多种可选变化，除非明确说明与此相反。还应当知道，在附图中所示和在下面的说明中所述的特殊装置只是本发明的示例实施例。因此，关于这里所述实施例的特殊尺寸和其它物理特征并不能认为是限制的。
本发明的蒸馏单元30将通过由太阳能提供能量的新颖蒸馏单元30而将不可饮用水蒸馏成可饮用水。参考图1-4，图中表示了具有加热腔室32、冷凝部分34、预热罩36和沟槽38的蒸馏单元30。加热腔室32有第一端40和第二端42，并有在它们之间延伸的侧壁44，从而确定了内部46。加热腔室32的内部46用于在其中容纳一定容积的液体，例如不可饮用液体48。在一个实施例中，不可饮用液体48可以是卤水、盐水或者包括盐碱组分的其它液体。不可饮用液体48可以来自海洋或者其它天然水体，或者商业或工业废水流。在还一实施例中，不可饮用液体48可以包括3.5%卤水，例如普通海水。
加热腔室32的第二端42可以有适合在其中容纳一定容积液体的任意合适形状。在一种结构中，如图1-3中所示，第二端42可以包括扩大部分42A，例如球状型面，该扩大部分42A具有用于向其施加热量的增大表面面积。在另一结构中，如图4中所示，第二端42可以包括扩大部分42B，该扩大部分42B有相对于第一端40的相应尺寸增加的至少一个尺寸，具有用于向其施加热量的增大表面面积。如这里所述，加热腔室32的第二端42用于接收施加的热量和用于将施加的热量传递给容纳于加热腔室32的内部46中的不可饮用液体48。因此，第二端42可以包括扩大部分42A、42B，该扩大部分42A、42B有增加第二端42的表面面积的型面，以便提供增加的热量横过分布。在一个实施例中，施加给加热腔室32的第二端42的热量可以是由集中太阳能产生的热量，如这里所述。在另一结构中，热量可以完全或部分来自其它普通能源，例如天然气、煤或电。在还一结构中，加热腔室32的第一端40可以包括大致柱形部分40A，该柱形部分40A与第二端42相比有减小的直径。
再参考图1-4，冷凝部分34可以邻近加热腔室32提供，例如邻近加热腔室32的第一端40。在一个实施例中，冷凝部分34有大致圆顶形型面，具有顶点56。这里使用的术语“圆顶形”包括具有曲率的任意型面和/或确定来自多个扇形段部分的顶点的任意型面。在一种结构中，冷凝部分34包括内表面50和外表面52，且内表面50至少局部布置在加热腔室32的第一端40上面。在还一结构中，加热腔室32的第一端40的至少一部分布置在冷凝部分34的远端54内或由该远端54包围。
加热腔室32的第一端40和冷凝部分34的内表面50布置成流体传递连通。这里使用的术语“流体传递连通”的意思是包含在加热腔室32内的液体可以通过第一端40而从加热腔室32排出，以便与冷凝部分34的内表面50接触。在一个实施例中，在加热腔室32内的不可饮用液体48可以被加热，直到液体的至少一部分蒸发和以净化蒸汽的形式与冷凝部分34的内表面50接触。当与冷凝部分34的内表面50接触时，蒸汽冷凝和/或凝结成可饮用水液滴。特别参考图3，图中表示了蒸汽从加热腔室32的第二端42向上通过第一端40流出加热腔室32。该蒸汽撞上冷凝部分34的内表面50，该内表面50的温度低于蒸汽的温度。因此，蒸汽冷却和以可饮用液体的形式冷凝在冷凝部分34的内表面50上。冷凝部分34的内表面50可以包括弯曲部分58，该弯曲部分58充分沿向下方向引导可饮用液体沿内表面50并将其引入沟槽38中，该沟槽38用于在其中接收可饮用液体。
在一个实施例中，沟槽38布置在加热腔室32的第一端40附近，以使得与冷凝部分34的内表面50接触的可饮用液体可以从冷凝部分34的远端54滴入沟槽38中，以便引导可饮用液体从蒸馏单元30至可使用位置，例如龙头或收集容器（未示出）。在一个实施例中，沟槽38可以绕冷凝部分34成环形布置，例如成基本圆形沟槽的形式。
再参考图1-4，蒸馏单元30还包括预热罩36，该预热罩36至少局部邻近冷凝部分34的外表面52设置。预热罩36可以包括第一表面60和第二表面62，该第一表面60和第二表面62确定了在它们之间的内部，用于在其中接收不可饮用液体。在一个实施例中，预热罩36可以包括第一表面60和第二表面62，该第一表面60和第二表面62各自成连续弯曲板形式，具有基本相同的曲率，且尺寸设置成完全模仿冷凝部分34的外表面52的型面。在这种结构中，内部64可以采取连续袋穴的形式，用于容纳不可饮用液体。也可选择，内部64可以包括多个确定于第一表面60和第二表面62之间的分段袋穴。根据本发明的另一实施例，预热罩36可以包括多个连接的空心管70，如图9-10中所示，这些空心管70在公共顶点72和周围周边74处连接。连接的管70、公共顶点72和周围周边74可以提供流体连通，用于在其中接收不可饮用液体。在该结构中，连接的管70各自包括第一表面60A和第二表面62A，这些第一表面60A和第二表面62A分别共同作为预热罩的第一表面60和第二表面62。
再参考图1-4，预热罩36的第一表面60可以至少局部布置在冷凝部分34的外表面52附近。在一种结构中，预热罩36的第一表面60可以布置成紧邻冷凝部分34的外表面52，这样，冷凝部分34的一部分伸入预热罩36的一部分内。在使用中，由蒸汽传递给冷凝部分34的余热可以传递给预热罩36，以便提高容纳于预热罩36内部64中的不可饮用液体的温度。特别如图3-4中所示，预热罩36可以包括进入口56，用于将要蒸馏的不可饮用液体从预热罩36的内部64引入加热腔室32的内部46中。在这种结构中，进入加热腔室32的不可饮用液体的温度升高，因此需要向加热腔室32施加更少的热量来产生蒸汽，如上所述。
在还一实施例中，特别如图2中所示，为了进一步增加施加给加热腔室32的热量的效率，多个热翅片76可以布置在加热腔室32的内部46中，以便提高贮热能力。
参考图3-4，在使用过程中，不可饮用液体可以通过在预热罩36中的进口78而引向蒸馏单元30。不可饮用液体可以有增加的盐度，例如具有3.5%盐水的海水。不可饮用液体可以经过预热罩36的内部64和通过进入口56而通入加热腔室32的内部46中。在一种结构中，基本柱形管80可以在第二端42附近布置在进入口56和加热腔室32的内部46之间，以便引导不可饮用液体流入加热腔室32的内部46中。例如来自集中太阳辐射的热量施加给加热腔室32的第二端42，该热量传递给容纳于其中的不可饮用液体。施加的热量使得不可饮用液体的温度升高至沸点，从而导致净化的蒸汽组分作为可饮用水而释放。
净化的蒸汽与冷凝部分34的内表面50接触，该内表面50处于比蒸汽温度更低的温度，从而导致净化的蒸汽在冷凝部分34的内表面50上冷凝。在一个实施例中，特别如图3中所示，蒸汽定向结构82可以用于将净化的蒸汽导向冷凝部分34。蒸汽定向结构82可以包括：第一部分84，该第一部分84与不可饮用液体连通；以及第二部分86，该第二部分86邻近冷凝部分34的内表面50，用于将至少一部分净化的蒸汽导向冷凝部分34的内表面50。成可饮用液体形式的冷凝净化蒸汽沿冷凝部分34的侧壁向下引导，并导入环形沟槽38中，该环形沟槽38布置在加热腔室32的上部部分附近并邻近冷凝部分34的下部部分。可饮用水引导通过沟槽38，并从蒸馏单元30排向收集和/或使用位置。
来自冷凝部分34的余热可以传递给容纳于预热罩36内的不可饮用液体，以便增加净化的蒸汽在冷凝部分34的内表面50上冷凝的速率。传递给预热罩36内的不可饮用液体的余热也使得引入加热腔室32内的不可饮用液体的温度朝着沸点升高，从而减少使得不可饮用液体的温度升高至沸点所需的外部施加热量。
再参考图3，由于净化蒸汽的产生，来自不可饮用液体的杂质和盐分以增加量保留在加热腔室32的内部46中。因此，废物出口88可以与加热腔室32的内部46流体连通，以便从加热腔室32内部排出具有增加杂质和/或盐分的不可饮用液体的量。在一个实施例中，具有3.5%盐水的不可饮用液体以4.83L/min（1.28gal/min）的速率引入蒸馏单元30中。在蒸馏单元30操作之后，可饮用液体可以以3.14L/min（0.83gal/min）的速率从蒸馏单元30排出，而具有增加杂质的不可饮用液体（例如10%盐水）可以以1.69L/min（0.45gal/min）的速率从废物出口88吸出。
参考图5-6，蒸馏单元30A可以包括与上面参考图1-4所述的蒸馏单元30的结构基本相同的结构，除了第二预热罩100安装在它上面。在该结构中，蒸馏单元30A包括加热腔室32A、冷凝部分34A、预热罩36A和沟槽38A，与上面所述类似。预热罩36A包括第一表面51A和第二表面52A，与上面所述类似。第二预热罩100包括第一表面102和第二表面104以及确定于它们之间的内部106，该内部106用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，与上面参考图1-4的预热罩36所述类似。第二预热罩100可以包括：进口108，用于在其中接收不可饮用液体；以及进入进口110，用于引导不可饮用液体进入加热腔室32A的内部46A中，与上面所述类似。第二预热罩100的第一表面102可以布置在预热罩36A的第二表面52A附近，目的是用于将余热从预热罩36A传递给容纳于第二预热罩100中的不可饮用液体，从而进一步增加蒸馏单元30A的效率。
在还一结构中，如图5-6中所示，蒸馏单元30A可以包括具有内表面122和外表面124的第二冷凝部分120，其中，第二冷凝部分120布置成与加热腔室32A流体传递连通。第二预热罩100可以布置在第二冷凝部分120附近，以使得第二预热罩100的第一表面102布置在第二冷凝部分120的外表面124附近，用于将余热从第二冷凝部分120传递给在第二预热罩100中的不可饮用液体，从而进一步增加蒸馏单元30A的效率。应当知道，第二基本柱形管80A可以布置在进入进口100和加热腔室32A的内部46A之间并邻近第二端42A，以便引导不可饮用液体流入加热腔室32A的内部46A中，如上所述。还应当知道，蒸汽定向结构82A可以用于将净化的蒸汽导向冷凝部分34A。蒸汽定向结构82A可以包括：第一部分84A，该第一部分84A与不可饮用液体连通；以及第二部分86A，该第二部分86A在冷凝部分34A的内表面50A附近，用于将净化的蒸汽的至少一部分导向冷凝部分34A的内表面50A。
参考图7-8，根据本发明的另一实施例，蒸馏单元30B可以包括邻近冷凝部分202和/或第二冷凝部分204的多个液体喷嘴200。在该结构中，不可饮用液体48成雾状喷洒在冷凝部分202和/或第二冷凝部分204的至少一部分上。在一种结构中，预热罩和/或第二预热罩可以包括液体喷嘴200，以便将雾分配至冷凝部分202和/或第二冷凝部分204上。成雾状的不可饮用液体通过冷凝部分206和/或第二冷凝部分208的余热来蒸发，如前所述。这里，未蒸发和/或包括更高杂质或盐水含量的多余不可饮用液体通过排水管212而通向加热腔室210。当加热腔室210进行加热时，不可饮用液体蒸发，从而产生净化的可饮用液体，该可饮用液体在冷凝部分202和/或第二冷凝部分204上冷凝，同时不可饮用液体成雾状喷洒在冷凝部分202和第二冷凝部分204的上表面上，以便增加在其上冷凝的速率。可饮用液体导向沟槽220，用于从蒸馏单元30B排出可饮用液体。
参考图9-16，图中表示了蒸馏单元30、30A、30B的各种部件的视图。参考图12，图中表示了在程序测试过程中的、具有单个冷凝部分34（即“单级”）的蒸馏单元30。蒸馏单元30在丙烷燃烧器上进行测试，大约17000BTU（5kW），以便模拟从集中太阳能应用中获得的能量，例如通过使用10英尺（3米）抛物线太阳能集中器。初始测试通过将5%盐水溶液（重量上4.375-lbs的水和0.22-lbs的盐）作为不可饮用液体引入蒸馏单元30中来进行。不可饮用液体容纳于沸腾腔室32中，且单级内部单元安装在它上面。不可饮用液体通过上述系统图的预热罩36而成雾状喷洒在冷凝部分34上。
对于单级蒸馏单元30，系统通过向加热腔室32施加热能而进行操作，从而使得其中的不可饮用液体沸腾。净化的蒸汽升高至冷凝部分34或下部锥体中，从而将污染物留在加热腔室32内。如图8中所示，进入的不可饮用污染水雾化或喷洒在下部环205或下导管（comer）207上。在某些结构中，第二冷凝部分204或上部锥体保护冷凝部分202或下部锥体防止喷射，从而防止下部锥体中的蒸汽在它到达帽之前冷凝。一旦蒸汽进入帽，它沿更小阻力的通路运动，并流入下导管中。成雾状喷洒在下导管207和底部环205上的水从容纳于管中的蒸汽除去热量，从而使得它冷凝。形成的产品是蒸馏的可饮用水。相同处理重复多级，从而一级级地回收余热能量。如图13-16中所示，冷凝部分300和第二冷凝部分302可以与预热罩304和第二预热罩306组合，以便产生图16中所示和上面详细介绍的多级系统。
如下面的表1中所示，从分析的观点来看，表示了由多级单元可能产生的蒸馏水量。对于初始设计，采用了热/能通量86%，为了比较，表1表示了能够由单级单元至15级单元蒸馏的水的理论量（对于86%和96%的热量捕获）。当在多级单元上增加10%的热量重新捕获时（86%和96%），能够产生的蒸馏水量增加大约55%。
表1：通过太阳能热蒸馏单元能够产生的蒸馏水的理论量。该表计算为使用具有大约92%反射率的10英尺（3m）直径集中器。
理论上产生的蒸馏水（加仑每天）
一天=峰值能量输入8小时
初始测试在级内部开口于周围环境的情况下进行，因此向周围损失大量热量。初始试验形成2盎司每分钟的平均输出。对于具有良好绝热的系统，在非常小热量损失的情况下的理论值为大约3.83盎司每分钟。通过环绕该级的良好绝热壳体，蒸馏单元的输出将很容易达到10%的计划输出。如前所述，这些初始测试的流入水是5%重量的盐水溶液。单级测试的流出水是最纯净形式。在流出水捕获容器中没有可见的副产品、褪色、臭味或味道。
下面参考图17-19，蒸馏系统400表示为包括蒸馏单元30、30A、30B，如上所述。参考图17-18，集中器402用于接收和集中来自太阳404的太阳能辐射，并从其中捕获热量。在一个实施例中，集中器402是具有镜面或其它反射表面的反射盘，该反射盘定向成将撞上它的射线集中在焦点406处。如图17-18中所示，蒸馏单元30可以布置在焦点406处，这样，加热腔室32的第二端42用于从聚焦在焦点406处的集中太阳能辐射中接收热量。
参考图20A-20F，在某些实施例中，集中器402可以包括多个单独的盘扇形件500，这些盘扇形件500可以进行连接以便形成集中器402。在该实施例中，扇形件500可以有任意形状，这样，当连接扇形件500时形成能够聚焦太阳能辐射的集中器402。在某些实施例中，集中器402可以为具有凸形曲率的基本圆形。应当知道，任意数目的扇形件500可以进行连接以便形成完整成形的集中器402。在某些实施例中，扇形件500的数目可以大致与集中器402的总体直径相对应。例如，具有大约2.4米总体直径的集中器402可以有六个扇形件500，它们可进行接合以便形成集中器402。
参考图20A，各盘扇形件可以包括支承盘部分502，该支承盘部分502由大致刚性材料形成，例如大致刚性金属、聚合物合成物或者它们的组合。在一个实施例中，盘扇形件502可以由薄壁钢、玻璃纤维、聚合物或者金属网等形成。各盘扇形件502可以有大致凸形弯曲形状，如图20A中所示。
下面参考图20B，支承盘扇形件502可以提供为支承相应的反射表面扇形件504。反射表面扇形件504可以通过任意合适的反射表面形成处理而形成，并可以由任意合适的反射材料形成或者涂覆有任意合适的反射材料。通常，反射表面扇形件504可以成薄板布置在支承盘扇形件502上面。在一个实施例中，反射表面扇形件504可以通过热成形处理而形成，其中，聚合物材料例如聚丙烯酸可以形成为支承盘扇形件502的形状和曲率，且通过镀铝蒸气沉积而进行背面涂覆，以便使得反射表面扇形件504有反射表面。在其它实施例中，反射表面扇形件504可以通过正面涂覆扇形件和随后在其上面提供保护透明涂层而形成。在其它结构中，可以使用其它涂层和沉积技术，例如喷溅在金属基体上面。也可选择，反射表面扇形件504可以提供为多个层中的一个，例如多个层叠层中的一个。在某些结构中，反射表面扇形件504可以是层叠塑料薄膜中的多个层叠层中的一个。还在其它实施例中，反射表面扇形件504可以通过将反射涂层喷溅、辊压或浸渍在支承基体上。还在其它实施例中，可以使用银或其它金属和/或反射化合物来形成反射表面扇形件504。
在本发明的某些结构中，反射表面扇形件504可以首先形成和随后进行涂覆。在本发明的其它结构中，反射表面扇形件504可以由预先形成的反射材料形成，并随后形成合适形状。在另一实施例中，反射表面扇形件504可以由反射涂覆薄膜形成，并随后形成合适形状。
反射表面扇形件504可以粘附在支承盘扇形件502的上表面506上，如图20C中的箭头C所示。在一个实施例中，反射表面扇形件504可以通过粘接剂装置（例如胶水和/或环氧树脂）或机械紧固装置（例如铆钉、螺栓或其它互锁机械紧固系统）而附在支承盘扇形件502的上表面506上。
在还一结构中，反射表面扇形件504和支承盘扇形件502可以共同形成或者由单个结构来提供，以便提供扇形件500。在该实施例中，扇形件500可以直接与其它扇形件500接合，以便形成集中器402。也可选择，扇形件500可以通过将该扇形件500布置在骨架结构上或以其它方式与骨架结构接合而与其它扇形件500接合。骨架结构可以包括多个开口框架元件，这些开口框架元件用于使得扇形件500能够直接布置于其上或其中，以便形成集中器402。
参考图20D，由组合反射表面扇形件504和支承盘扇形件502形成的扇形件500可以与其它扇形件500组合，如图20E中所示，以便形成集中器402，如图20F中所示。如图20E中所示，第一扇形件500a可以包括第一接合结构510，第二扇形件500b可以包括第二接合结构512，该第二接合结构512用于与第一接合结构510接合。第一接合结构510可以包括凹口或其它空腔，第二接合结构512可以包括凸起或其它凸出表面，用于与第一接合结构510相应接合，以便将扇形件500a、500b固定在一起。在另一实施例中，第一接合结构510和第二接合结构512可以包括任意合适的固定系统，例如滑动锁、压配合接合等。在还一实施例中，第一接合结构510和第二接合结构512定位成使得扇形件500a的凸形曲率与扇形件500b的凸形曲率相对应，以便形成跨越两个扇形件500a、500b的连续和基本无中断曲率。在还一实施例中，扇形件500a、500b用于在它们连接时使得在扇形件500a、500b之间的接缝514在光学上最小，以使得由上表面506a、506b反射的辐射量最大。
在一个实施例中，由扇形件500形成的集中器402可以更容易进行维护，其中，损害的扇形件可以很容易拆卸和更换，而不必更换整个集中器402。这种结构可以特别好地适用于恶劣环境中，在该恶劣环境中，砂和/或其它风吹碎屑可能刮擦或者以其它方式损害集中器402的反射表面。与更换扇形件500相关联的人工和材料成本可以比与更换整个集中器402相关联的人工和材料成本明显更小。
参考图19，根据本发明的还一实施例，蒸馏系统400包括如上所述的蒸馏单元30、30A、30B。集中器402用于接收和集中来自太阳400的太阳能辐射，并从该太阳能辐射中捕获热量。在一个实施例中，集中器402是具有镜面或其它反射表面的反射盘，该反射盘定向成将撞上它的辐射集中在焦点406处。在这种结构中，蒸馏单元30可以定位成远离焦点406，且热接收器408可以定位在焦点406处，这样，热接收器408用于从聚焦在焦点406处的集中太阳能辐射中接收热量。热接收器408可以使得能量通向热储存单元410（例如熔融盐热储罐），用于在其中保持热量。来自热储存单元410的热量导向蒸馏单元30，例如导向蒸馏单元的加热腔室，如上所述，且不可饮用液体416引入其中，也如上所述。在还一实施例中，热接收器408和热储存单元410共同形成热传递系统414，用于捕获、储存和传递由集中的太阳能产生的热量，以便向本发明的蒸馏单元30供能。
参考图20-23，根据本发明的还一实施例，用于接收和集中来自太阳的太阳能辐射的集中器可以由具有多个扇形件500的集中器520形成，该扇形件500具有截断内部型面502。在该实施例中，各扇形件500包括第一和第二接触表面504、506，用于与第二扇形件500邻接。在一种结构中，第一扇形件500的第一接触表面504抵靠第二扇形件500的第二接触表面506，以便形成基本圆环结构，例如面包圈结构，如图21中所示，该基本圆环结构有由各扇形件500的截断内部型面502确定于其中的中心孔结构。如图22中所示，集中器520可以有基本弯曲型面，如上所述。再参考图21-22，集中器520可以有外径DO，该外径大于沿中心孔结构的内径DI。在一个实施例中，比率DO:DI用于使得扇形件500的尺寸能够不大于48英寸。在另一实施例中，比率DO:DI用于使得扇形件500的尺寸能够不大于30英寸。因此，比率DO:DI可以用于最大化地容易制造，这样，集中器520能够形成为具有任意外径DO，同时保持容易制造扇形件500，例如扇形件500的尺寸不大于48英寸。
如图23中所示，集中器520可以提供有蒸馏单元540，如这里所述。在一种结构中，蒸馏单元540可以通过安装托架550或多个安装托架550而在集中器的焦点处或附近安装在集中器520上。在这种特殊结构中，集中器520的焦点可以与中心孔结构重合，这样，焦点位于并不由扇形件500的反射表面确定的区域中。这种特殊实施例的集中器520可以有多个优点，包括降低制造成本。当本发明的集中器520可以用于定位在户外，集中器520的中心孔结构也可以允许风通过，从而使得集中器520不容易受到风流影响。在另一结构中，集中器520的中心孔结构可以有用于获取引导通过中心孔结构的风能的装置。在另一结构中，将蒸馏单元540安装在集中器520的焦点附近可以增加稳定性和耐久性。

Claims (28)

1.一种蒸馏系统，包括：
集中器，该集中器用于接收和集中来自太阳的太阳能辐射，并从其中捕获热量，该集中器有焦点；
蒸馏单元，该蒸馏单元位于集中器的焦点处，其中，该蒸馏单元包括：
加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在第一端和第二端之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部，加热腔室的至少一部分用于从集中器中接收热量；
圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面，其中，加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通；以及
预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于第一表面和第二表面之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在冷凝部分的外表面附近，预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部；以及
沟槽，该沟槽邻近加热腔室的第一开口端，用于在其中接收可饮用液体。
2.根据权利要求1所述的蒸馏系统，其中：加热腔室的至少一部分用于将热量传递给容纳于其中的不可饮用液体，且加热腔室使得不可饮用液体的至少一部分蒸发，以便形成净化蒸汽。
3.根据权利要求2所述的蒸馏系统，其中：冷凝部分的内表面用于在其上接收净化蒸汽，并用于使得净化蒸汽冷凝成可饮用液体。
4.根据权利要求3所述的蒸馏系统，其中：可饮用液体导入沟槽中，用于使得可饮用液体从蒸馏单元排出。
5.根据权利要求1所述的蒸馏系统，还包括：太阳跟踪系统，用于确定太阳和用于将集中器定向成朝向太阳的装置的相对位置。
6.根据权利要求1所述的蒸馏系统，其中：集中器还包括太阳能接收器，用于将太阳能辐射转变成热量，该太阳能接收器集成在加热腔室的一部分中。
7.根据权利要求1所述的蒸馏系统，其中：蒸馏单元还包括：
第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通；以及
第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面以及确定于第一表面和第二表面之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近，该第二预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。
8.根据权利要求7所述的蒸馏系统，其中：第二预热罩用于从预热罩接收余热，并用于将余热传递给布置在第二预热罩的内部中的不可饮用液体。
9.根据权利要求1所述的蒸馏系统，其中，该蒸馏单元还包括：
第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通；
第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面，该第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近；
用于将不可饮用液体引向预热罩的第二表面和第二预热罩的第二表面中的至少一个的装置；以及
用于将不可饮用液体从预热罩的第二表面和第二预热罩的第二表面中的至少一个导向加热腔室的装置。
10.根据权利要求1所述的蒸馏系统，其中：集中器由多个扇形件形成。
11.根据权利要求10所述的蒸馏系统，其中：集中器由多个互锁的扇形件形成。
12.根据权利要求10所述的蒸馏系统，其中：扇形件由支承盘扇形件和反射表面扇形件形成。
13.根据权利要求12所述的蒸馏系统，其中：反射表面扇形件通过镀铝蒸气沉积而进行背面涂覆。
14.一种蒸馏系统，包括：
集中器，该集中器用于接收和集中来自太阳的太阳能辐射，并从其中捕获热量，该集中器有焦点；
蒸馏单元，该蒸馏单元位于远离集中器的焦点处，其中，该蒸馏单元包括：
加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在第一端和第二端之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部；
圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面，其中，加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通；以及
预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于第一表面和第二表面之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在冷凝部分的外表面附近，预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部；
沟槽，该沟槽邻近加热腔室的第一开口端，用于在其中接收可饮用液体；以及
热传递系统，该热传递系统至少局部位于焦点处，且该热传递系统用于接收来自太阳的太阳能辐射，并将太阳能辐射转变成热量，储存该热量的至少一部分以及将储存热量的一部分导向加热腔室。
15.根据权利要求14所述的蒸馏系统，还包括：太阳跟踪系统，用于确定太阳和用于将集中器定向成朝向太阳的装置的相对位置。
16.根据权利要求14所述的蒸馏系统，其中：热传递系统包括钠蒸气接收器和热油系统中的至少一个，用于将太阳能辐射转变成热量和储存该热量的至少一部分。
17.根据权利要求16所述的蒸馏系统，其中：热传递系统包括用于储存热量的储存器和用于将储存热量传递给加热腔室的循环环路。
18.根据权利要求14所述的蒸馏系统，其中：蒸馏单元还包括：
第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通；以及
第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面以及确定于第一表面和第二表面之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近，该第二预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。
19.根据权利要求18所述的蒸馏系统，其中：第二预热罩用于从预热罩接收余热，并用于将余热传递给布置在第二预热罩的内部中的不可饮用液体。
20.根据权利要求14所述的蒸馏系统，其中，该蒸馏单元还包括：
第二圆顶形冷凝部分，该第二圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，该第二圆顶形冷凝部分布置成与加热腔室流体传递连通；
第二预热罩，该第二预热罩有第一表面和第二表面，该第一表面布置在预热罩的第二表面附近和第二冷凝部分的外表面附近；
用于将不可饮用液体引向预热罩的第二表面和第二预热罩的第二表面中的至少一个的装置；以及
用于将不可饮用液体从预热罩的第二表面和第二预热罩的第二表面中的至少一个导向加热腔室的装置。
21.根据权利要求14所述的蒸馏系统，其中：集中器由多个扇形件形成。
22.根据权利要求21所述的蒸馏系统，其中：集中器由多个互锁的扇形件形成。
23.根据权利要求22所述的蒸馏系统，其中：扇形件由支承盘扇形件和反射表面扇形件而形成。
24.根据权利要求23所述的蒸馏系统，其中：反射表面扇形件通过镀铝蒸气沉积而进行背面涂覆。
25.一种蒸馏系统，包括：
抛物线反射盘集中器，该集中器用于接收和集中来自太阳的太阳能辐射，并从其中捕获热量，该集中器有与该中心孔重合的焦点；以及
蒸馏单元，该蒸馏单元位于集中器的焦点处或远离集中器的焦点处。
26.根据权利要求25所述的蒸馏系统，其中：该集中器由多个扇形件形成。
27.根据权利要求25所述的蒸馏系统，其中，该蒸馏单元包括：
加热腔室，该加热腔室有第一端和第二端以及在第一端和第二端之间延伸的侧壁，从而确定了用于容纳要蒸馏的不可饮用液体的内部，加热腔室的至少一部分用于从集中器中接收热量；
圆顶形冷凝部分，该圆顶形冷凝部分有内表面和外表面，冷凝部分布置在加热腔室的第一端上面，其中，加热腔室的第一端和冷凝部分的内表面布置成流体传递连通；以及
预热罩，该预热罩有第一表面和第二表面以及确定于第一表面和第二表面之间的内部，该内部用于在其中接收要蒸馏的不可饮用液体，第一表面布置在冷凝部分的外表面附近，预热罩确定了进入进口，用于将要蒸馏的不可饮用液体引入加热腔室的内部。
28.根据权利要求25所述的蒸馏系统，其中：该集中器由多个互锁扇形件形成，其中，该扇形件由支承盘扇形件和反射表面扇形件来形成。
CN201080050393.7A 2009-09-21 2010-09-21 太阳能水净化系统 Expired - Fee Related CN102712501B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US24431409P 2009-09-21 2009-09-21
US61/244,314 2009-09-21
US36387710P 2010-07-13 2010-07-13
US61/363,877 2010-07-13
PCT/US2010/049603 WO2011035283A2 (en) 2009-09-21 2010-09-21 Solar powered water purification system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102712501A CN102712501A (zh) 2012-10-03
CN102712501B true CN102712501B (zh) 2015-05-20

Family

ID=43759318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080050393.7A Expired - Fee Related CN102712501B (zh) 2009-09-21 2010-09-21 太阳能水净化系统

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10953341B2 (zh)
EP (1) EP2480502B1 (zh)
CN (1) CN102712501B (zh)
AP (1) AP2012006225A0 (zh)
AU (2) AU2010295333A1 (zh)
ES (1) ES2864207T3 (zh)
IL (1) IL218695A (zh)
IN (1) IN2012DN02694A (zh)
WO (1) WO2011035283A2 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8871062B2 (en) * 2010-11-23 2014-10-28 Charles David Gilliam Falling film evaporator
ES2401516B1 (es) * 2011-03-22 2014-03-27 Universitat Politècnica De Catalunya Planta desalinizadora solar de agua de mar, salmueras o aguas residuales.
US20130161180A1 (en) * 2011-12-27 2013-06-27 William R. Brown Solar Water Still
US10035080B2 (en) 2014-10-20 2018-07-31 At&T Mobility Ii Llc Liquid purification methods and apparatus
US10907461B1 (en) 2015-02-12 2021-02-02 Raymond C. Sherry Water hydration system
US11261114B2 (en) 2015-07-21 2022-03-01 David DeChristofaro Aerobic treatment system
US10513444B1 (en) 2016-11-02 2019-12-24 Raymond C. Sherry Water disposal system using an engine as a water heater
US10233095B1 (en) * 2018-02-20 2019-03-19 King Saud University Solar desalination and power generating system
US10183233B1 (en) * 2018-02-20 2019-01-22 King Saud University Solar desalination system
CN111167140A (zh) * 2020-01-09 2020-05-19 许华清 一种薄膜浓缩用大型加工设备
CN113521953B (zh) * 2021-07-21 2023-06-02 苏州纳维科技有限公司 尾气中镓源回收装置、尾气处理装置及hvpe反应器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053110A (en) * 1990-10-12 1991-10-01 David Deutsch Solar water distillation system
JP2004160301A (ja) * 2002-11-11 2004-06-10 Taira Maruyama 淡水化装置

Family Cites Families (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US509282A (en) * 1893-11-21 Druggists still
US313163A (en) * 1885-03-03 Pharmaceutical still
US687262A (en) * 1901-02-16 1901-11-26 Dudley A Burleigh Still.
US744367A (en) 1903-03-28 1903-11-17 Henry G Catlin Still.
US734486A (en) 1903-05-01 1903-07-21 Jacob P Goodhart Water-still.
FR536920A (fr) 1921-06-15 1922-05-12 Perfectionnements aux appareils à distiller et à condenser
US1445134A (en) 1922-03-10 1923-02-13 Otis L Fowler Device for heating and purifying water
US2460482A (en) 1945-02-20 1949-02-01 Abbot Charles Greeley Solar heat collector
FR1016406A (fr) 1950-04-18 1952-11-12 Anciens Etablissements Tarry Perfectionnements aux appareils de distillation
US2909171A (en) 1955-08-01 1959-10-20 George O G Lof Solar cooker
GB1070824A (en) 1965-03-26 1967-06-07 George Ingram Improvements in or relating to portable water distillation apparatus
US3415719A (en) 1966-05-11 1968-12-10 Melpar Inc Collapsible solar still with water vapor permeable membrane
US3801474A (en) 1971-09-10 1974-04-02 Pittsburgh Corning Corp Process and apparatus for solar distillation utilizing cellular ceramic nodules to improve the evaporation rate
US3775257A (en) 1971-12-27 1973-11-27 J Lovrich Solar distillation apparatus
US3870605A (en) 1973-01-24 1975-03-11 Minoru Sakamoto Combination solar and manual distiller and rain catcher
US3905352A (en) * 1973-08-31 1975-09-16 Arnold Jahn System for collecting and transferring usable solar heat
US3998206A (en) * 1973-08-31 1976-12-21 Arnold Jahn System for collecting and utilizing solar energy
US4075063A (en) * 1976-02-17 1978-02-21 Yaw Jenn Tsay Solar powered distilling device
US4089750A (en) 1976-08-05 1978-05-16 Kirschman Fred C Water distiller with cone shaped condenser
IT1062845B (it) 1976-05-31 1985-02-11 Fiat Spa Impianto di desalinizzazione della acqua salmastra per mezzo della energia solare
US4134393A (en) 1976-07-09 1979-01-16 Virgil Stark Solar energy collection
US4194949A (en) * 1977-06-15 1980-03-25 Virgil Stark Solar distillation apparatus
US4249515A (en) 1977-08-12 1981-02-10 Page Victor J Heating apparatus
US4219387A (en) 1977-12-19 1980-08-26 Gruntman Leonard R Solar still
US4209363A (en) 1978-02-15 1980-06-24 Ramer James L Solar still apparatus
US4325788A (en) 1978-03-16 1982-04-20 Snyder Wesley L Distillation apparatus with solar tracker
US4252107A (en) * 1978-04-20 1981-02-24 General Electric Company Solar tracking concentrator
GB2100998B (en) 1979-03-22 1984-02-01 Oriental Metal Meg Co Ltd Process and apparatus for the distillation of water
US4498959A (en) 1979-11-16 1985-02-12 Minoru Sakamoto Cooling attachment for solar distiller
US4318781A (en) * 1980-01-11 1982-03-09 Tomimaru Iida Desalinazation apparatus
JPS5821557B2 (ja) 1980-03-04 1983-04-30 株式会社 日本ケミカル・プラント・コンサルタント 海水淡水化装置
US4371623A (en) 1981-02-09 1983-02-01 William N. Durkin Solar still
US4377441A (en) 1981-03-16 1983-03-22 Mattel, Inc. Solar heated alcohol still
JPS5820286A (ja) 1981-07-31 1983-02-05 Tomimaru Iida 太陽熱を利用した海水淡水化装置
US4664751A (en) 1982-04-27 1987-05-12 Nautical Services Pty. Ltd. De-salinator for brackish salt water
FI66294C (fi) 1983-05-20 1984-10-10 Finn Aqua Ltd Oy Destillationsanordning som arbetar enligt termokompressorprincipen
US4612914A (en) 1984-05-07 1986-09-23 Dogey Kent A Portable collapsible solar survival apparatus
US4590921A (en) 1984-11-07 1986-05-27 Dane John A Parabolic reflector
US4756802A (en) * 1984-11-19 1988-07-12 Finney David S Solar distillation device
CA1202928A (en) 1984-12-19 1986-04-08 Man J. Wong Water distiller
US4959127A (en) * 1986-09-08 1990-09-25 Michna Claus G System for desalinization of saltwater
US4921580A (en) * 1988-08-10 1990-05-01 Providencio Martes Solar water distiller
US5181991A (en) * 1991-06-13 1993-01-26 David Deutsch Solar water purification device
US5645693A (en) 1991-06-28 1997-07-08 Goede; Gabor Plant for sea water desalinizing using solar energy
CH689051A5 (de) 1993-05-27 1998-08-31 Willy Kaufmann Vorrichtung zum Entsalzen von Meerwasser.
US5348622A (en) * 1993-09-14 1994-09-20 David Deutsch Solar water purification device
US5628879A (en) 1994-08-01 1997-05-13 Woodruff; Seth D. Sun actuated automated distillation apparatus
DE4431546A1 (de) 1994-09-05 1996-03-07 Jakob Dr Ing Hois Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Meerwasser
DE29521272U1 (de) 1995-07-03 1997-02-13 Schuster, Christoph, 70192 Stuttgart Einrichtung zur Süßwassergewinnung
US5744008A (en) 1996-01-02 1998-04-28 Oceanit Laboratories, Inc. Hurricane tower water desalination device
DE19649146A1 (de) * 1996-11-27 1998-05-28 Fritz Lange Ökologische Meerwasserentsalzung mit regenerativen Energien im drucklosen geschlossenen Kessel
DE29620639U1 (de) 1996-11-27 1997-01-16 Lange, Fritz, 21147 Hamburg Ökologische Meerwasserentsalzung mit regenerativen Energien im drucklosen geschlossenen Kessel
US6001222A (en) 1998-03-11 1999-12-14 Klein; Samuel H. Solar heating and evaporation plant
CA2260399A1 (en) * 1999-01-19 2000-07-19 Albert J.S. Boisvert Solar water purification cone
CA2292383A1 (en) 1999-12-17 2001-06-17 Youssef Hanna Dableh Apparatus and process for purifying a liquid
US6797124B2 (en) 2000-01-04 2004-09-28 David M. Ludwig Solar distillation unit
US6663750B1 (en) 2000-08-24 2003-12-16 Warren Coon Multi-unit, distributive, regenerable, in situ desalination system, apparatus and method
AUPR289301A0 (en) 2001-02-06 2001-03-01 Reid, Jeffrey Thomas Solar distilling tube apparatus using a parabolic reflector
US7153395B2 (en) 2001-05-01 2006-12-26 Solaqua, Inc. Systems and methods for solar distillation
US6767433B2 (en) 2001-05-01 2004-07-27 Solaqua, Inc. System and method for solar distillation
MXPA04011992A (es) 2001-05-30 2006-02-10 John R Essig Jr Aparato reflector parabolico multifuncional inflable y metodos de elaboracion.
US20030150704A1 (en) 2002-01-07 2003-08-14 Posada Juan M. Portable water purifier
WO2004087579A1 (en) 2003-03-31 2004-10-14 John Ward Improved solar still
DE102004025189B4 (de) 2003-05-21 2008-11-27 Paul Gerd Predzink Anordnung zur Herstellung von Wasser
US7296410B2 (en) * 2003-12-10 2007-11-20 United Technologies Corporation Solar power system and method for power generation
DE202004003380U1 (de) 2004-03-04 2004-07-22 Lüder, Erhard-Peter, Dipl.-Ing. Solarbetriebenes Meerwasserentsalzungs- und Salzgewinnungsgerät
US20080164135A1 (en) 2005-01-21 2008-07-10 Avraham Slook Solar Desalination Apparatus
CN1931732A (zh) 2005-09-16 2007-03-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 淡水产生器
US7654103B2 (en) 2005-10-24 2010-02-02 Chih-Yu Hsia Methods and means to collect water vapors
US7504005B2 (en) * 2005-11-15 2009-03-17 Lang Chou Fluid distillation apparatus having improved efficiency
US20080073198A1 (en) 2006-08-03 2008-03-27 Daniel Simon Concentrating solar distillation apparatus
US7955478B2 (en) 2007-02-14 2011-06-07 Mcclure Miles Solar distillation device
US8246786B2 (en) * 2009-09-03 2012-08-21 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Solar desalinization plant

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053110A (en) * 1990-10-12 1991-10-01 David Deutsch Solar water distillation system
JP2004160301A (ja) * 2002-11-11 2004-06-10 Taira Maruyama 淡水化装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011035283A3 (en) 2011-08-18
EP2480502A4 (en) 2013-04-03
US10953341B2 (en) 2021-03-23
AU2010295333A1 (en) 2012-04-19
US20210187409A1 (en) 2021-06-24
IL218695A0 (en) 2012-05-31
EP2480502A2 (en) 2012-08-01
EP2480502B1 (en) 2020-12-30
IN2012DN02694A (zh) 2015-09-04
WO2011035283A2 (en) 2011-03-24
AP2012006225A0 (en) 2012-04-30
AU2019201214B2 (en) 2021-03-11
US20120228114A1 (en) 2012-09-13
CN102712501A (zh) 2012-10-03
AU2019201214A1 (en) 2019-03-14
IL218695A (en) 2016-11-30
ES2864207T3 (es) 2021-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102712501B (zh) 太阳能水净化系统
CN101538070B (zh) 一种太阳能海水淡化装置
Thakur et al. Sea-water desalination using a desalting unit integrated with a parabolic trough collector and activated carbon pellets as energy storage medium
CN105129891B (zh) 一种基于吸光沸腾的太阳能海水淡化装置及方法
US9187341B2 (en) Solar thermal device for producing fresh water
US20100275599A1 (en) Solar desalination system
CN204873910U (zh) 一种基于吸光沸腾的太阳能海水淡化装置
US20210380437A1 (en) Solar ocean thermal energy seawater distillation system
CN106915790A (zh) 一种充液式柔性聚光水下太阳能海水淡化装置
US20220009795A1 (en) Anti-Blocking Seawater Desalination Device Based on Graphene Filtering
US10654726B2 (en) Solar desalinator
CN105460995B (zh) 太阳能蒸馏净水设备
WO1993000299A1 (en) Plant for sea water desalinizing using solar energy preferably accompanied by electric power generation
CN109970151A (zh) 一种太阳能集热管束式海水淡化装置、系统及处理方法
CN116534941A (zh) 一种太阳能和波浪能互补式聚光热海水淡化装置
CN102701304A (zh) 一种用于聚光式太阳能海水淡化装置的海水蒸发器
CN205367780U (zh) 一种太阳能蒸馏净水设备
CN103693699A (zh) 具有自回热功能的多效竖管螺旋亲水透气蒸馏装置
CN2506624Y (zh) 太阳能海水淡化器
CN102145926B (zh) 多凹面镜集成型蒸发式太阳能净水器
CN2118069U (zh) 太阳能海水淡化装置
CN201873546U (zh) 多凹面镜集成型蒸发式太阳能净水器
RU216261U1 (ru) Солнечный опреснитель с параболоцилиндрическими отражателями
CN1058470C (zh) 太阳能海水淡化及供热联用装置
CN214004107U (zh) 一种太阳能水处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150520

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee