CN103332757B - 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，在架体上安装有连成一体的集热水箱和太阳能采热管，太阳能采热管的管腔与集热水箱内腔连通，集热水箱上设有与其内腔相通的进水口和蒸汽出口，进水口连接有补水装置，蒸汽出口与冷凝器连通，集热水箱箱体为倾斜式或立式设置，其出汽端头高于进水端头，集热水箱两侧分别设置有多支太阳能采热管，集热水箱的蒸汽出口与冷凝器之间串接有汽水分离器，汽水分离器的分汽口与冷凝器的进汽接口相接，补水装置的补水进口和补水出口分别与冷凝器的冷却水出口和集热水箱的进水口连通。本发明利用太阳能进行海水淡化，具有结构简单，造价低，耗能少，运行费用低，蒸馏效率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于太阳能海水淡化技术领域，具体是涉及一种利用太阳能进行海水淡化的装置。
背景技术
为解决人类对淡水越来越大的需求，利用太阳能蒸馏海水进行淡化的技术得到了广泛的重视。但由于太阳辐照存在着稀薄和不均衡的特点，而且现有太阳能海水淡化装置普遍采用横卧大水箱和太阳能吸热管并联加热的方式。使用时受到天气的影响大，水温上升速度缓慢，光能大部分变成了水箱中水体的显热，即便是水体能够达到沸腾的温度，不仅蒸馏时间短，而且沸腾强度比较小，蒸馏水产量和太阳能利用率低。为降低天气对海水淡化的影响，有的在系统中增加附属装置，通过强化传热过程，提高海水淡化的效率和产量。例如闪蒸法海水淡化技术，就是在太阳能系统中增加了闪蒸罐，把加热到一定温度的海水通入闪蒸罐，并降压使部分海水闪蒸成蒸汽，再降温得到冷凝水。这类海水淡化装置的淡化效率和淡水产量比较大，但是普遍存在着结构复杂，能源消耗多，淡化成本高等缺点。而且这种以能源换水源的方法，也不利于太阳能海水淡化技术的推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，能源消耗小，运行成本低，适应性强，持续蒸馏时间长的太阳能海水淡化装置。
为解决上述技术问题，本发明包括架体，所述架体上安装有连成一体的集热水箱和太阳能采热管，太阳能采热管的管腔与集热水箱内腔连通，集热水箱上设有与其内腔相通的进水口和蒸汽出口，进水口连接有补水装置，蒸汽出口与冷凝器连通，其结构特点是所述集热水箱箱体为倾斜式或立式设置，其两端口不在同一水平高度上，且其出汽端头高于进水端头，集热水箱两侧分别设置有多支太阳能采热管，太阳能采热管与集热水箱的轴向内夹角为30-60度；集热水箱的蒸汽出口与冷凝器之间串接有汽水分离器，汽水分离器的分汽口与冷凝器的进汽接口相接；所述补水装置的补水进口和补水出口分别与冷凝器的冷却水出口和集热水箱的进水口连通。
优选的是所述集热水箱的箱体为立式设置，箱体上设有太阳能采热管的侧面与水平向夹角为90度，集热水箱的出汽端头及进水端头为上下设置；太阳能采热管与集热水箱的轴向夹角为45-55度。
进一步优选的是所述汽水分离器包括一封闭腔体，腔体外设有保温隔热层。腔体底端设有水汽进口和回流管，回流管与集热水箱腔体连通，其下端口设有单向阀。水汽进口内端设有缓冲头，所述缓冲头上设有侧孔和网罩；分汽口设在腔体上端。
本发明的集热水箱非水平设置，也就是箱体长轴向与水平向呈一定夹角设置，而且其出汽端头高于进水端头；集热水箱的两侧设有斜向安装的太阳能采热管，集热水箱和太阳能采热管均为上冲形设置。海水加入到集热水箱和太阳能采热管中后，经太阳光照射后采热管内的水首先吸热温度上升，并从下往上不断发生热分层，热水向上运行进入集热水箱中。与此同时，集热水箱中获得热水后整体也开始进行热分层运动，形成从箱体低端向高端的循环运动。水体在管内外连续的运行，使热量不断向顶端传递汇集，顶端局部水温迅速提高，最终在顶层太阳能采热管内发生沸腾汽化，水蒸气排出后经冷却获得冷凝水。这种结构方式的太阳能海水淡化装置具有顶端优先蒸馏汽化的特点，水循环快，传热迅速。海水初始蒸发时间提前，蒸发截止时间推后，持续蒸馏时间是传统方式的2倍以上。吸收的太阳光能大部分转化为水体潜热，转化效率高。即便是在天气较差的情况下，也能进行海水淡化，维持持续蒸馏状态需要的光照小，受天气影响小。附属装置少，耗能低，能有效解决能源换水源问题。在蒸汽出口与冷凝器之间接有汽水分离器，能够解决光照强烈情况下，水体在太阳能采热管内快速沸腾蒸发，造成的集热水箱顶端水汽上窜溢出到冷凝器的问题。使排出的水重新回流到集热水箱中，避免了海水进入到冷凝器中，对冷凝水造成污染。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明整体示意图；
图2是本发明双联结构示意图；
图3是本发明架体结构示意图；
图4是本发明汽水分离器结构示意图。
具体实施方式
参照附图，本发明包括架体1，架体1上安装有连成一体的集热水箱2和太阳能采热管3，太阳能采热管3的管腔与集热水箱2内腔连通。集热水箱2内腔采用细长型腔体，以减小腔体容积；集热水箱2上设有与其内腔相通的进水口21和蒸汽出口22，进水口21连接有补水装置6。补水装置6为浮球式或电子控制式，它可自动控制集热水箱2中水位高度，并缓慢进行补水，以有利于蒸馏的持续进行。集热水箱2箱体为倾斜式或立式设置，其两端头不在同一水平面上，且其出汽端头高于进水端头。图中所示实施例的集热水箱2上设有太阳能采热管3的箱体侧面与水平向夹角8为90度，集热水箱2的出汽端头及进水端头为上下设置。集热水箱2两侧分别设置有多支玻璃真空太阳能采热管3，太阳能采热管3与集热水箱2的轴向夹角7为30-60度。为便于安装和有利于管内外水循环，避免曝汽，太阳能采热管与集热水箱的轴向夹角7最好在45-55度之间。集热水箱的蒸汽出口22接有汽水分离器4，该汽水分离器4包括一封闭腔体41，腔体41外设有保温隔热层49。腔体41底端设有水汽进口42和回流管46，回流管46与集热水箱2腔体连通。水汽进口42内端设有缓冲头43，缓冲头43上设有侧孔45和网罩44。汽水分离器4上端的分汽口47与冷凝器5相接。冷凝器5上设有进汽接口51、凝结水出口52、冷却水进口53、冷却水出口54和溢流口55。进汽接口51与分汽口47连通。补水装置6的补水进口61和补水出口62分别与冷凝器5的冷却水出口54及集热水箱的进水口21连通。冷却海水在吸收蒸汽凝结热温度上升，其中部分水经由补水装置6进入集热水箱2作为蒸馏用水，不仅避免了热量的浪费，提高蒸馏加热的初始温度，而且有利于提高蒸馏效率。
图2所示实施例，由集热水箱2、太阳能采热管3和汽水分离器4组成的两组单体并联共用一套冷凝器5和补水装置6，有利于节约制造和使用成本。
图3所示实施例，架体1包括活动连接的托架11和底座12，集热水箱2、太阳能采热管3及补水装置6与托架11紧固连接。集热水箱2上端的底面设有与内腔相通的排液口23。托架11和底座12间设有连接轴13。集热水箱2及太阳能采热管3中的海水经蒸馏后，需要将浓缩液排除时，可转动托架11使集热水箱2顶端下倾，并打开排液口23，太阳能采热管3中的海水浓缩液体便经排液口23排出，排液方便快捷。
图4所示实施例，汽水分离器4的回流管46下端口设有单向阀48。当集热水箱2水发生上窜时，单向阀48的阀盖在水流的冲击下自动关闭，阻止水反向进入回流管46中。当水从汽水分离器4的回流管46向下运行时，阀盖自动打开水流回到集热水箱2中。水汽上冲进入汽水分离器4时，首先受到缓冲头43的阻挡，其中的蒸汽经网罩44上行并进入冷凝器5，水则经侧孔45分流，再沿回流管46流回到集热水箱2。
用图1所示实施例，每侧安装25根直径5.8厘米、长2米的太阳能真空管，在晴天状况下进行海水淡化试验，淡水产量平均为10千克/平方米/天,较传统方式提高产量80-90%。
Claims (4)
1.一种太阳能海水淡化装置，包括架体（1），所述架体（1）上安装有连成一体的集热水箱（2）和太阳能采热管（3），太阳能采热管（3）的管腔与集热水箱（2）内腔连通，集热水箱（2）上设有与其内腔相通的进水口（21）和蒸汽出口（22），进水口（21）连接有补水装置（6），蒸汽出口（22）与冷凝器（5）连通，其特征是所述集热水箱（2）箱体为倾斜式或立式设置，其两端头不在同一水平高度上，且其出汽端头高于进水端头；集热水箱（2）两侧分别设置有多支太阳能采热管（3），太阳能采热管（3）与集热水箱（2）轴向夹角为30-60度；集热水箱（2）的蒸汽出口（22）与冷凝器（5）之间串接有汽水分离器（4），汽水分离器（4）的分汽口（47）与冷凝器（5）的进汽接口（51）相接；所述补水装置（6）的补水进口（61）和补水出口（62）分别与冷凝器（5）的冷却水出口（54）和集热水箱的进水口（21）连通。
2.按照权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征是所述集热水箱（2）箱体为立式设置，箱体上设有太阳能采热管（3）的侧面与水平向夹角为90度，集热水箱（2）的出汽端头及进水端头为上下设置；太阳能采热管（3）与集热水箱（2）的轴向夹角为45-55度。
3.按照权利要求1或2所述的太阳能海水淡化装置，其特征是所述汽水分离器（4）包括一封闭腔体（41），腔体（41）外设有保温隔热层（49），腔体（41）底端设有水汽进口（42）和回流管（46），回流管（46）与集热水箱（2）腔体连通，其下端口设有单向阀（48）；水汽进口（42）内端设有缓冲头（43），所述缓冲头（43）上设有侧孔（45）和网罩（44），分汽口（47）设在腔体（41）上端。
4.按照权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征是所述架体（1）包括活动连接的托架（11）和底座（12），集热水箱（2）和太阳能采热管（3）与托架（11）紧固连接，集热水箱（2）上端底面设有与内腔相通的排液口（23）。
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