CN103708573A - 一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置，包括透光板、侧板和底板，在侧板上部设置有凝结水收集槽和凝结水出口，在侧板内表面设置有储热室顶板和储热室底板，两板之间设置有储热材料，储热室顶板之上的空间为蒸发室，储热室底板以下的空间为冷凝室，折流板设置在冷凝室内，侧板下部设置有淡水出口，不凝气管道上端口设置在蒸发室内，下端口位于冷凝室内淡水出口的上方，吸风风扇设置在蒸发室的上部并位于蒸汽管道的一端端口内，蒸汽管道的另一端口设置在位于冷凝室的侧板的上部，在位于蒸发室的侧板上分别设置有海水入口和浓盐水出口。本发明通过吸风风扇强化对流换热，蒸发冷凝速率快，同时回收蒸汽凝结潜热太阳能热利用效率高。

Description

一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置
技术领域
本发明属于太阳能海水淡化技术领域，涉及一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置。
技术背景
我国水资源短缺形势严峻。随着人口增长和经济社会的不断发展，水资源短缺已成为当前社会亟待解决的问题，例如在沙漠、海岛等偏远地区居民用水、野外工作应急补充淡水、野生动物摄取淡水等。海水淡化是利用海水脱盐生产淡水的一种方法，常用的海水淡化方法有蒸馏法、反渗透法等，这些方法能耗较高，而这些偏远地区能源供应通常也比较困难，但太阳能资源丰富，因此利用太阳能进行海水或苦咸水淡化是解决这些地区淡水资源短缺问题的重要途径。
传统太阳能蒸馏器由于单位面积产水量低等不利因素限制了其推广应用，主要因为自然对流换热模式大大限制了蒸馏器热性能的提高；蒸汽的凝结潜热未被利用，而是通过盖板散失到外部环境中去了；待蒸发海水热容太大限制运行温度提高，从而减弱了蒸发的驱动力。
中国专利CN101955239A公开了一种“太阳能海水淡化装置”，该装置包括蒸发箱和冷凝箱，冷凝箱埋入地下，蒸发箱内设有抽气管向冷凝箱送气，使蒸发箱气压降低冷凝箱气压升高，蒸发箱气压降低海水沸点降低有利于加速海水蒸发，冷凝箱气压升高有利于蒸汽的快速凝结。该发明是利用了水的沸点受气压影响，沸点随压力的降低而降低的原理，该发明对装置的气密性要求严格，对抽气机的性能要求较高，另外带有热量的不凝气排到空气中未被利用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在传热效率低、蒸发速率慢、淡水产量低的不足，提供一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置。
本发明的技术方案概述如下：
一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置，包括呈屋脊状的透光板2、侧板16和底板11，在侧板上部设置有凝结水收集槽20和凝结水出口19；在侧板内表面的中部和中下部分别设置有储热室顶板15和储热室底板12，在储热室顶板和储热室底板之间设置有储热材料8，在储热室顶板之上的空间为蒸发室1，在储热室底板以下的空间为冷凝室9，折流板10设置在冷凝室内，折流板的上端与储热室底板的下表面固定连接，位于冷凝室的侧板的下部设置有淡水出口7，不凝气管道6上部贯穿设置在位于蒸发室的侧板上部，并使不凝气管道的上端口设置在蒸发室的底部，不凝气管道下端贯穿设置在位于冷凝室的侧板的淡水出口的上方，吸风风扇18设置在蒸发室的上部并位于蒸汽管道17的一端端口内，蒸汽管道的另一端贯穿设置位于冷凝室的侧板的上部，在位于蒸发室的侧板上分别设置有海水入口13和浓盐水出口14。
优选的是，在蒸发室内部设置有吸热层3，吸热层为黑色棉布条、黑色海绵或活性炭纤维棉。
储热材料优选为石蜡、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸或2‐羟基‐十八烷酸甲酯。
在位于蒸发室的侧板外表面最好是包裹有保温材料，保温材料为岩棉、泡沫聚苯乙烯塑料、泡沫橡胶或泡沫聚氨酯塑料。
本发明的有益效果是：相对于传统太阳能蒸馏器，蒸汽通过吸风风扇进入位于冷凝室中冷凝，蒸发室内水蒸汽流动速度加快，强化对流换热，加快了海水蒸发和蒸汽冷凝过程，热效率极大提高；不凝气通过不凝气管道重新回到蒸发室对海水鼓泡，将不凝气所带热量传给海水，提高太阳能热利用率；吸热层的设置一方面增加热吸收率，同时，多孔表面扩展了实际蒸发面积，海水在吸热层表面形成一层水膜，热容小升温快，增大了海水蒸发的相变驱动力；蒸汽的凝结潜热通过储热室底板传热给储热材料，在天气变化太阳能辐射强度降低或在傍晚时利用储存在储热材料的热量对海水进行加热，使海水持续蒸发，延长蒸发冷凝时间，增加产水量。本发明传热效率高、蒸发速率快以及淡水产量相对提高。
附图说明
图1为本发明一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置结构示意图。
图2为图1的装置使用状态示意图。
具体实施方式
一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置，包括呈屋脊状的透光板2、侧板16和底板11，在侧板上部设置有凝结水收集槽20和凝结水出口19；在侧板内表面的中部和中下部分别设置有储热室顶板15和储热室底板12，在储热室顶板和储热室底板之间设置有储热材料8，在储热室顶板之上的空间为蒸发室1，在储热室底板以下的空间为冷凝室9，折流板10设置在冷凝室内，折流板的上端与储热室底板的下表面固定连接，位于冷凝室的侧板的下部设置有淡水出口7，不凝气管道6上部贯穿设置在位于蒸发室的侧板上部，并使不凝气管道的上端口设置在蒸发室的底部，不凝气管道下端贯穿设置在位于冷凝室的侧板的淡水出口的上方，吸风风扇18设置在蒸发室的上部并位于蒸汽管道17的一端端口内，蒸汽管道的另一端贯穿设置位于冷凝室的侧板的上部，在位于蒸发室的侧板上分别设置有海水入口13和浓盐水出口14。
在蒸发室内部设置有吸热层3，所述吸热层为黑色棉布条、黑色海绵或活性炭纤维棉。
储热材料石蜡、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸或2‐羟基‐十八烷酸甲酯。
透光板材质为玻璃、聚碳酸酯、聚氯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。。
在位于蒸发室的侧板外表面最好是包裹有保温材料，保温材料为岩棉、泡沫聚苯乙烯塑料、泡沫橡胶或泡沫聚氨酯塑料。
位于冷凝室的侧板外部可涂覆一层太阳能反射涂料。
侧板采用耐海水腐蚀的非金属材料或不锈钢、铜、钛等金属材料制造而成，
储热室底板、储热室顶板和底板采用不锈钢、铜、钛等薄板材料，导热系数高便于蒸汽凝结潜热的吸收和有利于蒸汽凝结。
底板还可以向淡水出口7的方向略有倾斜设置，有利于淡水收集。
使用本发明的装置对海水淡化的过程是：
从海水入口13向本发明的装置的蒸发室1中通入海水4，海水在蒸发室内吸收太阳能，或浸润吸热层通过吸热层吸收太阳能对海水进行蒸发，生成的蒸汽由吸风风扇18通过蒸汽管道17导入冷凝室9，经折流板10多次折流，使蒸汽在冷凝室冷凝成为淡水，淡水通过淡水出口7排出，蒸汽凝结潜热通过储热室底板12传热给储热材料8回收利用；未凝结气体通过不凝气管道6重新回到蒸发室，对海水鼓泡，回收不凝气携带的热量；当天气变化太阳能发生波动或日落后没有太阳能利用时，储热材料储存的热量会使海水持续蒸发，但蒸发减弱，这时切断吸风风扇外部供电电源，蒸汽在蒸发室内靠自然对流在透光板2上依靠内外温差换热冷凝，凝结水受重力作用自流到凝结水收集槽20，由凝结水出口19排出；海水蒸发浓缩后产生的浓盐水，从浓盐水出口14排出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本方面的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置，包括呈屋脊状的透光板（2）、侧板（16）和底板（11），在侧板上部设置有凝结水收集槽（20）和凝结水出口（19）；其特征是在侧板内表面的中部和中下部分别设置有储热室顶板（15）和储热室底板（12），在储热室顶板和储热室底板之间设置有储热材料（8），在储热室顶板之上的空间为蒸发室（1），在储热室底板以下的空间为冷凝室（9），折流板（10）设置在冷凝室内，折流板的上端与储热室底板的下表面固定连接，位于冷凝室的侧板的下部设置有淡水出口（7），不凝气管道（6）上部贯穿设置在位于蒸发室的侧板上部，并使不凝气管道的上端口设置在蒸发室的底部，不凝气管道下端贯穿设置在位于冷凝室的侧板的淡水出口的上方，吸风风扇（18）设置在蒸发室的上部并位于蒸汽管道（17）的一端端口内，蒸汽管道的另一端贯穿设置位于冷凝室的侧板的上部，在位于蒸发室的侧板上分别设置有海水入口（13）和浓盐水出口（14）。
2.根据权利要求1所述的一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置，其特征是所述蒸发室内部设置有吸热层（3），所述吸热层为黑色棉布条、黑色海绵或活性炭纤维棉。
3.根据权利要求1所述的一种强化对流换热式太阳能蒸馏海水淡化装置，其特征是所述储热材料为石蜡、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸或2‐羟基‐十八烷酸甲酯。
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