CN103759428B - 太阳能溶液发生结构 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的技术问题是提供一种太阳能溶液发生结构，其结构简单，能降低系统投入成本。为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能溶液发生结构，其特点是包括直通型玻璃真空集热管，该集热管的内管外壁布置有太阳能选择性吸热膜，且该内管提供的第一管道内壁形成直接与溶液接触的液体通道，该集热管的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，第一接头提供溶液进出口和气体进出口，第二接头也提供溶液进出口和气体进出口，该液体通道沿该集热管轴向延伸且其中的液体流动方向为无回流的单一方向，并从一端溶液进出口流入，另一端溶液进出口流出，该内管提供的第一管道内还提供有气体通道。

Description

太阳能溶液发生结构

技术领域

本发明涉及溶液发生结构。

背景技术

溶液是指含盐量2%以上的盐水混合液，如海水、氯化锂溶液、溴化锂溶液等。溶液发生，也可称作溶液再生，是指稀溶液在加热后通过蒸发、闪发、或沸腾等形态变成浓度更高的溶液的过程。

通常利用太阳能的溶液发生是通过太阳能加热水、蒸汽、空气或热油等热介质后，再通过热介质对溶液进行二次加热实现。其优点在于能有效在二次加热装置和热交换器中考虑溶液腐蚀的影响。但是二次换热增大了换热温差，降低了太阳能热利用效率。此外，二次换热往往需要充分面积的热交换器，初次设备投入大。

直接利用太阳能集热器对溶液进行加热可以充分利用集热器的换热面积，同时提高太阳能直接热利用效率。但是用于发生的溶液往往具有腐蚀性或强腐蚀性，同时，溶液的流动需要成为一个循环的系统。当前的集热器难以达到以上要求。

中国专利文献CN103071305A公开一种“真空管型太阳能溶液再生器”，其中太阳能溶液再生管包括太阳能集热管、导热内筒、溶液微流道、分液喷头，太阳能真空管集热管内壁面上紧贴有导热内筒，导热内筒内壁上设有多个与太阳能真空集热管轴向平行的溶液微留到，多个溶液微流道分别与分液喷头的喷液孔一一对应连通，这样将太阳能真空集热器与溶液再生器结合为一体，试图达到简化系统结构的目的。

中国专利文献CN101839568A公开一种“太阳能直热式溶液集热装置”，其包括总管、与总管连通的多个平行设置的真空集热管、设置在总管和真空集热管中的若干导流装置和若干弹簧支架，导流装置包括设置在总管中的挡板和设置真空集热管中的防腐导流管，挡板固定在总管内两根相邻真空集热管之间。加热溶液从总管进口经过导流装置进入到真空集热管底部，然后再从真空集热管与防腐导流管的间隙回流至总管的区域，如此进行下去，直至溶液出口温度满足升温要求。

前述专利文献公开的溶液再生器在系统结构上仍然复杂，系统投入成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种太阳能溶液发生结构，其结构简单，能降低系统投入成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能溶液发生结构，其特点是包括直通型玻璃真空集热管，该集热管的内管外壁布置有太阳能选择性吸热膜，且该内管内壁形成直接与溶液接触的液体通道，该集热管的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，第一接头提供溶液进出口和气体进出口，第二接头也提供溶液进出口和气体进出口，该液体通道沿该集热管轴向延伸且其中的液体流动方向为无回流的单一方向，溶液从一端进出口流入，从另一端进出口流出，该内管内还提供有气体通道。

本发明还提供一种太阳能溶液发生结构，其特点是包括直通型玻璃真空集热管和直通单管，该直通单管设置在该集热管内，该直通单管的外壁布置有太阳能选择性吸热膜，且该直通单管提供的第一管道内壁形成直接与溶液接触的液体通道，该直通单管的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，第一接头提供溶液进出口和气体进出口，第二接头也提供溶液进出口和气体进出口，该液体通道沿该集热管轴向延伸且其内的液体流动方向为无回流的单一方向，且从一端溶液进出口流进，并从另一端溶液进出口流出，该直通单管提供的第一管道内还提供有气体通道，该集热管的内管的底部外壁设置有太阳能选择性吸热膜。

所述的太阳能溶液发生结构，其进一步的特点是，所述第一管道内设置有含有透汽膜的管道，所述透汽膜能够透过水汽并起到过滤作用，所述含透汽膜的管道形成气体通道，透汽膜管道和该第一管道之间的间隙形成液体通道。

所述的太阳能溶液发生结构，其进一步的特点是，该第一管道内设置有盲管，该第一管道和该盲管之间的间隙形成该液体通道和该气体通道。

所述的太阳能溶液发生结构，其进一步的特点是，该第一管道内的顶部设置有布液槽，且布液槽内的液体能从布液槽上的布液孔缝中流出，以使该第一管道内壁形成降膜面。

所述的太阳能溶液发生结构，其进一步的特点是，该第一管道内设置有布液管，布液管的顶部设置有喷嘴，以使喷淋液体沿第一管道的壁面受重力流下，在第一管道的内壁形成降膜面。

所述的太阳能溶液发生结构，其进一步的特点是，该第一管道的该内管内设置有布液网，该布液网具有呈网状的布液网孔，所述布液网利用溶液表面张力，帮助溶液扩大在所述内观内壁的布液面积。

所述的太阳能溶液发生结构，其进一步的特点是，在作为出口的所述溶液进出口处设置有过滤装置。

所述的太阳能溶液发生结构，其进一步的特点是，所述气体通道内还设置有冷却管道。

所述的太阳能溶液发生结构，其进一步的特点是，单根或者多根该集热管的一端连接该第一接头，另一端连接该第二接头。

通过集热管内管内壁或者集热管内的单管与溶液直接接触，可以在充分利用集热器换热面积和换热效率的同时，确保产品在热应力下的可靠性。因此本发明具有降低系统投入成本和提高太阳能转化率的效果。此外，本发明结合透汽膜或出水过滤结构，可以提供高品质的淡水。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明实施例1中溶液太阳能发生管的主视图。

图2为沿图1中A－A线的剖视图。

图3为本发明实施例1中溶液太阳能发生管的侧视图。

图4为本发明实施例1中单根溶液太阳能发生管构成的太阳能溶液发生结构的剖视图。

图5为本发明实施例1中多根溶液太阳能发生管构成的太阳能溶液发生结构的剖视图。

图6为本发明实施例2中溶液太阳能发生管的主视图。

图7为沿图6中B－B线的剖视图。

图8为本发明实施例2中溶液太阳能发生管的侧视图。

图9为本发明实施例2中单根溶液太阳能发生管构成的太阳能溶液发生结构的剖视图。

图10为本发明实施例3中溶液太阳能发生管的主视图。

图11为沿图10中C－C线的溶液太阳能发生结构的剖视图。

图12为沿图10中D－D线的剖视图。

图13为本发明实施例4中溶液太阳能发生管的主视图。

图14为沿图13中E－E线的剖视图。

图15为本发明实施例4中溶液太阳能发生管的侧视图。

图16为本发明实施例5中溶液太阳能发生管的半剖视图。

图17为本发明实施例5中溶液太阳能发生管的侧视图。

图18为本发明实施例6中溶液太阳能发生管的半剖视图。

图19为本发明实施例6中溶液太阳能发生管的侧视图。

图20为本发明实施例7中溶液太阳能发生管的半剖视图。

图21为本发明实施例7中溶液太阳能发生管的侧视图。

图22为本发明实施例8中溶液太阳能发生管的主视图。

图23为沿图22中F－F线溶液太阳能发生结构的剖视图。

图24为本发明实施例8中溶液太阳能发生管的侧视图。

图25为本发明实施例9中溶液太阳能发生管的主视图。

图26为沿图25中G－G线溶液太阳能发生结构的剖视图。

图27为本发明实施例9中溶液太阳能发生管的侧视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

需要注意的是，说明书附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。在后述实施例中，出口或进口也可以同时作为进口或出口，因此可以将进口或出口统称为进出口，这仅与流体的流动方向有关。

图1至图5示出了本发明的实施例1。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

在实施例1中，太阳能溶液发生结构包括直通型玻璃真空集热管。直通型玻璃真空集热管可以参照本发明人的中国专利ZL201010107936.6进行制造，中国专利ZL201010107936.6的全部内容也引用于此。集热管9具有外管和内管，外管和内管均为玻璃管，二者之间形成真空夹层6。集热管9的内管2外壁布置有太阳能选择性吸热膜1，且内管2的内壁形成直接与溶液接触的液体通道3。液体通道3沿该集热管9轴向延伸且流动方向为无回流的单一方向（这与中国专利文献CN101839568A公开的反复折弯的液体流道有实质上的差异），内管2内还提供有气体通道4，气体通道4和液体通道3的流向彼此相反，气体通道4中流动空气，以将蒸发出的蒸汽带走。将内管2的内壁2直接作为溶液流动的液体通道3。并在内管2和液体通道3形成的空余空间内形成气体单向流动的气体通道4。采用内管2的外壁直接作为太阳吸热面，内管2的内壁直接作为溶液接触避免溶液的腐蚀性带来的不利影响，有利于减小太阳能热量的换热温差，提高利用效率。通过溶液的单向流动，使得装置结构简单，可靠。

如图4所示，太阳能溶液发生结构100包括集热管9的右端连接的第一接头91，左端连接的第二接头92，第一接头91提供溶液入口31和气体出口42，第二接头92提供溶液出口32和气体入口41。如图5所示，太阳能溶液发生结构100包括多根集热管9并列布置，其右端连接第一接头94，左端连接第二接头93。第一接头94具有共同的直通通道以及气体出口42、溶液出口32，第二接头93具有共同的直通通道、气体入口41和溶液入口31。在图5中，溶液入口31进入，再从第二接头93的直通通道分配到各个集热管9中，经过集热管9内的液体通道3，再流出到第一接头94的直通通道，然后经溶液出口32流出，溶液在集热管9中直接与集热管9的内管2内壁接触，吸收热量后被蒸发，由稀溶液变成浓度更高的溶液，在溶液被蒸发的同时，气体例如空气从气体入口41中进入，在集热管9中的气流通道4中流动，与溶液的流动方向相反，将溶液蒸发出的蒸汽带走。由于溶液直接与集热管9内管接触，因此充分利用了集热器换热面积和换热效率。

图6至图9显示了本发明的实施例2。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

太阳能溶液发生结构100包括直通型玻璃真空集热管9和直通单管10，直通单管10设置在集热管9内，直通单管9的外壁布置有太阳能选择性吸热膜1，且直通单管10内壁形成直接与溶液接触的液体通道3，直通单管10的一端连接第一接头91，另一端连接第二接头92，第一接头91提供溶液入口31和气体出口42，第二接头92提供溶液出口32和气体入口41，液体通道3沿该集热管轴向延伸且流动方向为无回流的单一方向，直通单管9内还提供有气体通道4。气体通道4是形成于直通单管9的内管2的内壁和液体通道3之间的空余空间。在集热管9和直通单管10之间有环形的空气夹层5。该结构兼顾集热器效率和结构可靠性的情况下，还能提高在空晒情况下的可靠性。与实施例不同的是，吸热膜1是布置在内管2的外壁的底部。虽然图9中仅示出了单根集热管9、直通单管10左右连接接头的情况，但可以理解到也可以参照图5所示的结构将多根集热管9、直通单管10左右共同连接接头。后述各实施例中的与实施例1不同的特征可以应用到实施例2中，只不过将内管替换为直通单管。

图10至图12显示了本发明的实施例3。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

本实施例与实施例1不同的是，太阳能溶液发生结构100还包括透汽膜的管道13，含透汽膜的管道13内置于集热管9内，在含透汽膜管道13和集热管9的内管2的内壁之间的间隙形成液体通道3，透汽膜管道13内形成气体通道4。透气膜管道13可实现水汽和溶液的进一步分离，可用于高品质水和水蒸气的制作，其中的第一接头91和第二接头92的结构略有变化，在接头91、92中通过单独的进出口管件与透气膜管道13相接，并通过单独的进出口管件与集热管9相接。虽然图11中仅示出了单根集热管9、透气膜管道13左右连接接头的情况，但可以理解到也可以参照图5所示的结构将多根集热管9、直通单管10左右共同连接接头。透气膜可以是管道13的全部或者部分。

图13至图15显示了本发明的实施例4。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

实施例4与实施例1不同之处在于，集热管9内设置有盲管14，集热管9的内管2和盲管14之间的间隙形成液体通道3和气体通道4。盲管14可以使得溶液流通面积减小，扩大溶液和内管2内壁的接触面积，同时也可利用来帮助布液。其左右两端的接头的连接可参照实施例1来实施，可以单根集热管9、盲管14对应连接两端的接头，也可以多根集热管9、盲管14共同连接两端对应的接头。

图16至图17显示了本发明的实施例5。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

实施例5与实施例1不同之处在于，集热管9的内管2内的顶部设置有布液槽15，且集热管9的内管2内壁能形成降膜面17，布液槽15内的液体能从布液槽15上的布液孔缝16中流出，从而形成降膜面17。布液槽15的数量可以是一个或者多个。该结构有利于在内壁2的壁面实现降膜布液。布液槽15中液体的流动方向与气体通道4的流动方向相反，与液体通道3的流动方向一致，内管2的内壁形成直接与溶液接触的液体通道3。布液槽15也可以视为液体通道3的一部分。液体通道3和内管2的内壁之间的空余部分为气体通道4。其左右两端的接头的连接可参照实施例1来实施，可以单根集热管9及其中布液槽15对应连接两端的接头，也可以多根集热管9及其中的布液槽15共同连接两端对应的接头。

图18至图19显示了本发明的实施例6。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

实施例6与实施例1的不同之处在于，集热管9的内管2内设置有布液管18，布液管18的顶部设置有喷嘴19，内管2的内壁能形成降膜面17。布液管18中液体的流动方向与气体通道4的流动方向相反，与液体通道3的流动方向一致，内管2的内壁形成直接与溶液接触的液体通道3。布液管18也可以视为液体通道3的一部分。液体通道3和内管2的内壁之间的空余部分为气体通道4。其左右两端的接头的连接可参照实施例1来实施，可以单根集热管9及其中布液管18对应连接两端的接头，也可以多根集热管9及其中的布液管18共同连接两端对应的接头。该实施例相比于实施例1，通过布液管18及其上的喷嘴19有利于在内壁2的壁面上实现降膜布液或喷淋布液。

图20至图21显示了本发明的实施例7。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

实施例7与实施例1不同之处在于，集热管9的内管内设置有布液网20，布液网20具有呈网状的布液网孔。内管2的内壁形成直接与溶液接触的液体通道3。布液网20也可以视为液体通道3的一部分。液体通道3和内管2的内壁之间的空余部分为气体通道4。其左右两端的接头的连接可参照实施例1来实施，可以单根集热管9及其中布液管18对应连接两端的接头，也可以多根集热管9及其中的布液管18共同连接两端对应的接头。网状布液结构有利于溶液润湿内管内壁2。

图22至图23显示了本发明的实施例8。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

与实施例1不同的是，在第一接头91的气体出口处设置有过滤装置21。另外，参照图5，也可以在多根集热管共同连接的接头的气体出口设置过滤装置。过滤装置的设置可以用于前述以及后述各实施例中。

图25至图27显示了本发明的实施例9。本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

实施例9与实施例2不同的是，气体通道3内还设置有冷却管道21。水汽在冷却管道21得到冷却，这样冷却管道有利于回收水汽热量，提高溶液发生的压力差，增强溶液发生持续进行，提高发生效率。利用水汽可以制得淡水或者饮用水。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.太阳能溶液发生结构，其特征在于包括直通型玻璃真空集热管和直通单管，该直通单管设置在该集热管内，在集热管和直通单管之间有环形的空气夹层，该直通单管的外壁布置有太阳能选择性吸热膜，且该直通单管提供的第一管道内壁形成直接与溶液接触的液体通道，该直通单管的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，第一接头提供溶液进出口和气体进出口，第二接头也提供溶液进出口和气体进出口，该液体通道沿该集热管轴向延伸且其内的液体流动方向为无回流的单一方向，且从一端溶液进出口流进，并从另一端溶液进出口流出，该直通单管提供的第一管道内还提供有气体通道，该集热管的内管的底部外壁设置有太阳能选择性吸热膜。

2.如权利要求1所述的太阳能溶液发生结构，其特征在于所述第一管道内设置有含有透汽膜的管道，所述透汽膜能够透过水汽并起到过滤作用，所述含透汽膜的管道形成气体通道，透汽膜管道和该第一管道之间的间隙形成液体通道。

3.如权利要求1所述的太阳能溶液发生结构，其特征在于该第一管道内设置有盲管，该第一管道和该盲管之间的间隙形成该液体通道和该气体通道。

4.如权利要求1所述的太阳能溶液发生结构，其特征在于该第一管道内的顶部设置有布液槽，且布液槽内的液体能从布液槽上的布液孔缝中流出，以使该第一管道内壁形成降膜面。

5.如权利要求1所述的太阳能溶液发生结构，其特征在于该第一管道内设置有布液管，布液管的顶部设置有喷嘴，以使喷淋液体沿第一管道的壁面受重力流下，在第一管道的内壁形成降膜面。

6.如权利要求1所述的太阳能溶液发生结构，其特征在于该第一管道内设置有布液网，该布液网具有呈网状的布液网孔。

7.如权利要求1所述的太阳能溶液发生结构，其特征在于在作为出口的所述溶液进出口处设置有过滤装置。

8.如权利要求2所述的太阳能溶液发生结构，其特征在于所述气体通道内还设置有冷却管道。

9.如权利要求1所述的太阳能溶液发生结构，其特征在于单根或者多根该集热管的一端连接该第一接头，另一端连接该第二接头。