CN103964525A - 海面漂浮式太阳能海水淡化器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及一种太阳能海水淡化器。海面漂浮式太阳能海水淡化器，它设置于海平面上，其技术方案是：反射冷凝面(4)为非平面结构，安装于底板(8)上，反射冷凝面(4)表面镀有高反射率涂层，在反射冷凝面(4)的底部设有淡水出水管(6)；支撑架(2)安装在反射冷凝面(4)周围的底板(8)上，支撑架(2)外贴附有亲水多孔材料(3)；透明薄膜(1)设置在支撑架(2)顶部，透明薄膜(1)的正投影将反射冷凝面(4)、底板(8)覆盖；底板(8)上还设有海水进水孔(7)，海水进水孔(7)设置于淡水出水管(6)外侧，并由挡水板(5)将其与淡水出水管(6)隔开。本发明可直接利用太阳光产生淡水。

Description

海面漂浮式太阳能海水淡化器
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及一种太阳能海水淡化器。
背景技术
从海水中提取淡水方法有很多种，目前比较成熟的技术有两类：反渗透膜法及蒸馏法。
反渗透膜法有一次性投资大，需要消耗常规电能等缺陷，与现在的节能环保的理念相悖。另一种利用热能驱动的海水淡化的蒸馏法是目前最成熟的，是当今海水淡化工业的主流。但此系统常常需要消耗大量热能，另外此系统还处在真空负压下工作，因此它还需要强度坚固和抗腐蚀性良好的外壳材料，这增加了它的造价和运行成本。因此利用太阳能进行海水淡化既节能又环保，因而受到人们推崇。如果在太阳能海水淡化系统中，还能利用传统廉价的非金属材料作为装置的主体材料，无疑会进一步提高太阳能海水淡化的吸引力。但现有的太阳能盘式蒸馏装置存在下面4个明显的缺陷：(1)蒸汽凝结成淡水过程放出的潜热未被重复利用，而是直接散发到环境中，致使装置能效率不高；(2)现有装置所采用常压下的自然对流传热模式，没有强化水蒸气的蒸发与凝结过程，因此传热系数不高，大大限制了装置性能的改善。(3)装置中待蒸发的原水热容量太大，限制了它的运行温度提高，减弱了蒸发过程的驱动力，也大大延缓了装置的出水时间；(4)现有盘式太阳能蒸馏器占地面积较大，不利于节约土地成本。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有传统海水淡化装置的造价高，耗能大，运行温度高，不易于携带等缺点，本发明提出了一种海面漂浮式太阳能海水淡化器结构，直接利用太阳光产生淡水；
本发明的技术方案是：海面漂浮式太阳能海水淡化器，它设置于海平面上，包括：透明薄膜、支撑架、反射冷凝面以及底板；
反射冷凝面为非平面结构，安装于底板上，反射冷凝面表面镀有高反射率涂层，在反射冷凝面底部与底板的连接处设有淡水出水管；
支撑架安装在反射冷凝面周围的底板上，支撑架之间贴附有亲水多孔材料；
透明薄膜设置在支撑架顶部，透明薄膜的正投影将反射冷凝面、底板覆盖；
底板上还设有海水进水孔，海水进水孔设置于淡水出水管外侧，并由挡水板将其与淡水出水管隔开。
本发明的有益效果是：(1)本发明结构简易可携带，造价低易推广，无需任何外界能量输入，同时还可将本装置进行排列，在海上形成大规模的太阳能海水淡化系统，为海上人员提供淡水源；
(2)反射冷凝面表面镀有的高反射率涂层，可反射接直射时间段的太阳光至亲水多孔材料上，有效利用了太阳光接近直射时间段的能量；
(3)进水孔和淡水出水管之间安装挡水板防止了海水与腔内生成的淡水混合。
附图说明
图1是反射冷凝面为锥形结构时本发明的结构示意图；
图2是支撑架组成矩形框架时的本发明结构示意图，其中阴影部分为亲水多孔材料；
图3是反射冷凝面为弧面结构的本发明结构示意图；
图4是支撑架组成柱状框架时时本发明的结构示意图，其中阴影部分为亲水多孔材料；
其中，1-透明薄膜；2-支撑架；3-亲水多孔材料；4-反射冷凝面；5-挡水板；6-淡水出水管；7-海水进水孔；8-底板；9-海水；11-斜射太阳光；12-直射太阳光。
具体实施方式
海面漂浮式太阳能海水淡化器，它设置于海平面上，它包括：透明薄膜1、支撑架2、反射冷凝面4以及底板8；
反射冷凝面4为非平面结构，安装于底板8上，反射冷凝面4表面镀有高反射率涂层，在反射冷凝面4底部与底板8的连接处设有淡水出水管6；
支撑架2安装在反射冷凝面4周围的底板8上，支撑架2之间贴附有亲水多孔材料3；
透明薄膜1设置在支撑架2顶部，透明薄膜1的正投影将反射冷凝面4、底板8覆盖；
底板8上还设有海水进水孔7，海水进水孔7设置于淡水出水管6外侧，并由挡水板5将其与淡水出水管6隔开；
工作原理：当斜射太阳光11入射时，斜射太阳光11直接透过透明薄膜1照射在吸附了大量海水9的亲水多孔材料3上，加热其上的海水，产生水蒸汽，水蒸汽凝结形成水珠，凝结在透明薄膜1和反射冷凝面4，其中透明薄膜1与外界空气进行对流换热，反射冷凝面4与海水9直接接触进行换热；水珠在淡水出水口6汇集流出；
当直射太阳光12在接近垂直方向时，太阳光透射过透明薄膜1后部分直接照射在亲水多孔材料3上，部分太阳光会照射在反射冷凝面4上，经反射冷凝面4反射后，再照射在另一侧的亲水多孔材料3上，同样加热其上的亲水多孔材料，产生水蒸汽，凝结在透明薄膜1和反射冷凝面4，产生水珠，水珠在淡水出水口6汇集流出；
参见附图2、3，反射冷凝面4可以为锥型结构或弧面结构；
参见附图2、4，支撑架2可以为矩形框架或支撑架2为柱状框架；
为了使冷凝在透明薄膜1上水珠及时滴落而不影响太阳光的透射，透明薄膜1被设计呈一定小角度向内凹陷，这样凝结在透明薄膜1上的水珠会由于重力作用汇集至凹陷中心而滴落至反射冷凝面4上，之后流至最低端的淡水出水管6并流出。
由于水蒸气较空气轻，多数水蒸气会浮在密封腔的上部，不利于水蒸气与反射冷凝面接触。为了获得更好的冷凝效果，可以向密封腔内充入氩气等较水蒸气轻的气体替代空气，以便水蒸气能更好的沉在密封腔内的下部与反射冷凝面更好的接触。

Claims (7)

1.海面漂浮式太阳能海水淡化器，它设置于海平面上，其特征在于：它包括：透明薄膜(1)、支撑架(2)、反射冷凝面(4)以及底板(8)；
所述反射冷凝面(4)为非平面结构，安装于所述底板(8)上，所述反射冷凝面(4)表面镀有高反射率涂层，在所述反射冷凝面(4)底部与所述底板(8)的连接处设有淡水出水管(6)；
所述支撑架(2)安装在所述反射冷凝面(4)周围的所述底板(8)上，所述支撑架(2)之间贴附有亲水多孔材料(3)；
所述透明薄膜(1)设置在所述支撑架(2)顶部，所述透明薄膜(1)的正投影将所述反射冷凝面(4)、所述底板(8)覆盖；
所述底板(8)上还设有海水进水孔(7)，所述海水进水孔(7)设置于所述淡水出水管(6)外侧，并由挡水板(5)将其与所述淡水出水管(6)隔开。
2.如权利要求1所述的海面漂浮式太阳能海水淡化器，其特征在于：所述反射冷凝面(4)为锥型结构。
3.如权利要求1所述的海面漂浮式太阳能海水淡化器，其特征在于：所述反射冷凝面(4)为弧面结构。
4.如权利要求1或2、3所述的海面漂浮式太阳能海水淡化器，其特征在于：所述支撑架(2)为矩形框架。
5.如权利要求1或2、3所述的海面漂浮式太阳能海水淡化器，其特征在于：所述支撑架为柱状框架。
6.如权利要求1或2、3所述的海面漂浮式太阳能海水淡化器，其特征在于：所述透明薄膜(1)向内凹陷。
7.如权利要求1或2、3所述的海面漂浮式太阳能海水淡化器，其特征在于：在所述透明薄膜(1)、所述支撑架(2)、所述反射冷凝面(4)以及所述底板(8)所形成的密封腔内充入比水蒸气轻的气体。
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