CN104828890B - 一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法 - Google Patents
一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104828890B CN104828890B CN201510201538.3A CN201510201538A CN104828890B CN 104828890 B CN104828890 B CN 104828890B CN 201510201538 A CN201510201538 A CN 201510201538A CN 104828890 B CN104828890 B CN 104828890B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dry
- sea water
- sun
- sun formula
- evaporation body
- 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
Links
- 239000013535 sea water Substances 0.000 title claims abstract description 187
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 144
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 140
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims description 82
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 27
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 12
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 10
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 230000010748 Photoabsorption Effects 0.000 claims description 7
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 4
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims 1
- -1 by interface unit Substances 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims 1
- 239000011552 falling film Substances 0.000 abstract description 5
- 238000011033 desalting Methods 0.000 abstract description 3
- 239000008400 supply water Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
-
- 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
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
本发明提供了一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法，属于太阳能蒸馏淡化装置。该装置主要由透明密闭壳体、晾晒式的蒸发体、内置冷凝器、供水与喷淋子系统、淡水回收子系统和余热回收子系统等主体部分构成，将降膜蒸发、冷凝、自然对流、潜热回收高度集成于装置内部，通过晾晒的方式实现高效产水，在辅助热源的作用下，可以全天候24小时产水。本发明简单易操作、运行效率高、生产成本低、易于维护，适合于建造不同规模大小的海水淡化厂。
Description
技术领域
本发明属于太阳能海水淡化的技术领域，尤其涉及一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法。
背景技术
地球上由于含盐度太高而不能直接饮用和灌溉的海水占据了总水量的97％以上，人类真正可以利用的淡水只占全球总水量已不足0.36％，淡水的供应不足是全球面临的一个严峻问题。现代工业的迅速发展使得淡水需求量激增，同时也使得大量河流湖泊等水体污染，进一步加剧了人类的淡水供求矛盾。考虑到能源日益紧缺，找到新的海水淡化方法迫在眉睫。
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是有效解决水资源危机的重要手段之一。利用太阳能进行海水淡化分为热法和膜法，热法是利用太阳能产生热能驱动海水相变的过程，膜法是利用太阳能发电以驱动渗析过程，前者利用低级能，后者利用高级能。传统的海水淡化工艺包括多级闪蒸、多效蒸馏和反渗透等等，当前的太阳能技术与任何一种传统的海水淡化工艺相结合都能形成新的装置。
热法太阳能海水淡化技术实际应用最早，目前太阳能蒸馏装置主要有主动式系统和被动式系统两大类。被动式太阳能蒸馏装置设计简单，运行费用极低，但是单位采光面积的产水量较低，内部传热传质主要靠自然对流，效率不高，典型的如单级盘式蒸馏器最理想的效率也不到35％，在增大凝结盖板的面积时，由于散热面积同时增大了，产水量反而有较多降低。
主动式太阳能蒸馏装置在被动式的基础上增加了额外的辅助元件，使其运行温度大幅度提高，改善了内部的传热传质过程，另外它能主动回收蒸汽在凝结过程中释放的潜热，因而这类系统比传统太阳能蒸馏系统的产水量高出一倍以上。但是这种系统里辅助加热海水的太阳能集热器会增加占地面积和运行费用，辅助强化自然对流的风机会消耗电能，同时也使得装置复杂化，有些系统将蒸馏和冷凝分开，即外带冷凝器，大幅度提升了系统产水率，却使得设备更加复杂化，投资成本更高。这些太阳能蒸馏器白天可以很好地利用太阳辐射，在夜间的低温环境下，如果没有配备储热水箱，产水量将大打折扣。中国专利CN102225787A公开了一种复合式太阳能海水淡化装置及方法，装置通过平板集热器和复合抛物面集热器吸收太阳能，使海水进行降膜和薄膜蒸发，收集蒸汽并冷凝得到淡水，充分利用了凝结潜热，但是该装置适合于高纬度地区，运行成本高，占地面积大，结构较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有太阳能海水淡化技术存在的不足，提供了一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置，低成本运作地基础上充分提高热能利用率，降低装置的热惰性，提高能量利用率和产水效率。
本发明提供了一种海水淡化装置，如图1，包括透明密闭壳体1、晾晒式的蒸发体2、内置冷凝器3、供水与喷淋子系统、淡水回收器和余热回收子系统4等主体组成部分，可以通过添加自然对流循环人为增强系统和辅助加热系统提高装置产水效率。所述的透明密闭壳体1是由透光性能好的材料做成的壳体，分为上壳体和下壳体两部分，可以是单层或双层，双层可以减少热量的损失；所述的晾晒式的蒸发体2是由吸光性能好的深色织物或多孔弹性材料2-1包裹着供水系统管路2-2和(或)辅助加热管2-3形成的，其截面如图2所示，晾晒式的蒸发体内外两侧均为蒸发面，外侧晾晒于太阳光下，晾晒式的蒸发体的外侧和透明密闭壳体1外侧形成一个蒸发冷凝区，由晾晒式的蒸发体外侧海水蒸发的蒸汽凝结在壳体内壁上，晾晒式的蒸发体的内侧和内置冷凝器3的外侧形成了另一个蒸发冷凝区，由晾晒式的蒸发体内侧海水蒸发的部分蒸汽凝结在碗状的冷凝器外沿3-1外侧上，晾晒式的蒸发体每层之间留有一定间隙；所述的内置冷凝器3的主体是一组海水管，它通过与淡水蒸汽进行热交换以升高海水的温度，同时使蒸汽释放潜热凝结成淡水；所述的供水与喷淋子系统是由上水柱8、冷凝器3中的海水管、晾晒式的蒸发体2中的海水管、喷淋管7和喷头5组成，作用是将海水通过管路引至晾晒式的蒸发体2的上部并喷淋或滴洒至晾晒式的蒸发体表面；所述的淡水回收器包括内置冷凝器3下方的淡水回收器(淡水回收器由套杯9内圈围成)和透明密闭壳体1内壁，作用是回收各部分凝结的淡水；所述的余热回收子系统4指晾晒式的蒸发体表面未及时蒸发的海水向下流动聚集在晾晒式的蒸发体底部形成的浓海水池，作用是利用浓海水的余热来预热冷海水；所述的自然对流循环人为增强系统是由内置冷凝器3碗状的冷凝器外沿3-1的收敛型间隙形成的，利用区域之间温度的差异以及热蒸汽与干空气比重的差异，形成一个自然的对流循环，如图3所示，加速冷凝和蒸发；所述的辅助加热系统指辅助加热管2-3和辅助热源，可通过电加热体、热气体或热流体加热晾晒式的蒸发体使得晾晒式的蒸发体升温，增强其蒸发海水的能力。在太阳光充足的情况下，可以不使用辅助加热管，而在太阳光不充足的时候，才使用辅助加热管。
海水淡化的方法是：海水先经上水柱8进入冷凝器3内，海水通过管壁与冷凝器中分布的淡水蒸汽进行热交换完成海水的第一次预热，之后通过连接器件将海水管接入晾晒式的蒸发体2，晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通热源，晾晒式的蒸发体下部分浸泡在余热回收子系统4的浓海水中，海水通过管壁与浓海水进行热交换完成海水的第二次预热，未浸泡在浓海水中的晾晒式的蒸发体则晾晒于太阳光下，海水管内的海水在上升的过程中通过管壁与吸光性能好的深色织物或多孔弹性材料2-1进行热交换完成海水的第三次预热，经过预热的海水到达晾晒式的蒸发体上部后分成两路，一路接喷淋管7，另一路接喷头5，通过喷淋或滴洒的方式将海水喷至晾晒式的蒸发体表面，海水从上向下渗透，晾晒式的蒸发体每层之间有一定的间隙，间隙大小保证内侧喷洒的海水不会溅到透明密闭壳体壁上，同时一定量的太阳辐射可以进入内侧，这样在层与层之间形成降膜蒸发的效果，每一层晾晒式的蒸发体表面的薄海水膜在太阳光和辅助热的作用下蒸发形成淡水蒸汽，外侧的一部分淡水蒸汽在透明密闭壳体1内壁上凝结成淡水，一部分淡水蒸汽在晾晒式的蒸发体两侧的温度差的作用下透过晾晒式的蒸发体间隙向内侧流动，加快蒸发速度，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩6以上部分的淡水蒸汽进入透明密闭壳体1的上壳体内壁凝结，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩6以下部分的淡水蒸汽一部分进入冷凝器3中，一部分在碗状的冷凝器外沿3-1外侧上凝结，碗状的冷凝器外沿3-1和冷凝器3中的凝结的淡水进入冷凝器下方的淡水回收器，透明密闭壳体内壁凝结的淡水从底部直接输出，未及时蒸发的海水向下流动汇集在余热回收子系统4中，形成浓海水池，用来加热将要进行第二次预热的海水，同时浓海水表面进行蒸发，形成的淡水蒸汽和晾晒式的蒸发体内侧的淡水蒸汽合并在一起。
所述的海水淡化装置包括三个蒸发区和三个冷凝区，晾晒式的蒸发体2内侧海水膜为主蒸发区，晾晒式的蒸发体2外侧海水膜和余热回收子系统4的浓海水表面为2个副蒸发区，冷凝器3为主冷凝区，碗状的冷凝器外沿3-1和透明密闭壳体1内壁为2个副冷凝区。
如果蒸发和冷凝速度不能满足要求，则可以添加自然对流循环人为增强系统，即通过在内置碗状的冷凝器外沿3-1外侧形成收敛型间隙，利用区域之间温度的差异以及热蒸汽与干空气比重的差异，形成一个增强的自然的对流循环。
如果太阳辐射不能满足要求，则可以添加辅助加热系统，即在晾晒式的蒸发体内部添加一路管路，通过电加热体、热气体或热流体加热晾晒式的蒸发体，这样即使在多云天和晚上，也可以进行海水淡化，晚上的温度较低，可以加快蒸汽的凝结。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用了透明密闭壳体来吸收太阳光，无论装置在哪个位置，太阳在哪个方位，太阳光都能很好地进入装置。壳体可以是单层或双层，双层的中间间隙起隔热作用，极大地阻止了装置内部热量的散失。
2、本发明采用了晾晒式的蒸发体，晾晒式的蒸发体外侧绝大部分晾晒于太阳光下，和以前的蒸发体相比，充分增大了蒸发表面和蒸发速率。
3、本发明充分利用热蒸汽凝结释放的潜热和未及时蒸发的海水来预热海水，使得装置热量的损失降到最低
4、本发明在太阳辐射不能满足的情况下，可以采用辅助热源，不仅白天可以高效产水，晚上也可以利用热源和环境降低造成的温差增加淡水的产量。
5、本发明中晾晒式的蒸发体与冷凝器之间的结构加强气体形成自然对流循环。
6、本发明结构简单，装置紧凑合理，所有器件成本低廉，可操作性高，可以根据用户用水量需求选择相应的装置尺寸和规模。
附图说明
图1是以球形海水淡化装置为例说明的海水淡化装置的组成结构图；
图2是晾晒式的蒸发体单层横截面图；
图3是以球形海水淡化装置为例说明的自然对流循环增强系统图；
图4是实施例1球形海水淡化装置的立式半剖图；
图5是实施例1球形海水淡化装置的整体结构解剖图；
图6A是实施例1球形海水淡化装置的局部剖视图，图6B是实施例1球形海水淡化装置的局部解剖图；图6C是实施例1球形海水淡化装置的局部剖面图；
图7A是实施例1球形海水淡化装置的连通器12的结构图示意图，图7B是实施例1球形海水淡化装置的连通器12另一角度的结构图示意图；图7C是实施例1球形海水淡化装置的连通器12的透视图；
图8是实施例1球形海水淡化装置的套杯结构图；
图9是实施例1球形海水淡化装置的垫环结构图；
图10是实施例2没有自然对流循环人为增强系统的柱形海水淡化装置的立式半剖图；
图11是实施例3带有自然对流循环人为增强系统的柱形海水淡化装置的立式半剖图；
图12是实施例3柱形海水淡化装置的冷凝器外延壁16示意图；
图13是实施例3柱形海水淡化装置的隔离层15示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
具体实施例1：(球形海水淡化装置)
本实例将海水淡化装置做成球形，半剖图如图4所示，解剖图如图5所示，透明密闭壳体分成上下两个半球形壳体，上壳体1A-1和下壳体1A-2，均为单层或双层薄壁，两个半球结合处密封。海水首先从连通器12的第二孔12-2进入上水柱8A，接着进入冷凝器3A，冷凝区域为碗状的冷凝器外沿3A-1与隔离罩6A之间的区域，隔离罩6A的外沿尺寸要求大于碗状的冷凝器外沿3A-1的尺寸，且略小于晾晒式的蒸发体的内壁，即隔离罩6A的投影能够罩住碗状的冷凝器外沿3A-1，又能保证下方蒸汽不会大量向上溢露。
冷凝器3A中的冷凝管呈内中外三层螺旋排列，尽可能增大换热面积，冷凝管以肋板14作支撑，肋板14与支撑顶板13连接，海水通过管壁与冷凝器中分布的淡水蒸汽进行热交换完成海水的第一次预热，说明：淡水蒸汽的来源见下文。之后通过连通器12的第一孔12-1将海水管接入晾晒式的蒸发体2A(蒸发体单层横截如图2所示)，晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通过连通器12的第三孔12-3接入热源，晾晒式的蒸发体下部分浸泡在余热回收子系统4A的浓海水中，海水通过管壁与浓海水进行热交换完成海水的第二次预热，说明：此处的浓海水的来源见下文。未浸泡在浓海水中的晾晒式的蒸发体则晾晒于太阳光下，海水管内的海水在上升的过程中通过管壁与吸光性能好的深色织物或多孔弹性材料进行热交换完成海水的第三次预热，经过预热的海水到达晾晒式的蒸发体上部后分成两路，一路接喷淋管7A，另一路接喷头5A。通过两种喷洒方式，使得喷洒更彻底。通过喷淋或滴洒的方式将海水喷至晾晒式的蒸发体表面，海水从上向下渗透，晾晒式的蒸发体每层之间有一定的间隙(不同管径对应不同间隙，管径大间隙大)，间隙大小保证内侧喷洒的海水不会溅到透明密闭壳体壁上，同时一定量的太阳辐射可以进入内侧，这样在层与层之间形成降膜蒸发的效果，即海水在晾晒式的蒸发体表面向下流动时，每层晾晒式的蒸发体之间会形成部分海水膜，连同晾晒式的蒸发体表面的海水膜，海水膜就是由海水形成的一层薄薄的水膜，每层晾晒式的蒸发体表面的薄海水膜，在太阳光和(或)辅助热的作用下蒸发形成淡水蒸汽，外侧的一部分淡水蒸汽在透明密闭壳体内壁上凝结成淡水，另一部分淡水蒸汽在晾晒式的蒸发体两侧的温度差的作用下透过晾晒式的蒸发体间隙向内侧流动，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩6A以上部分的淡水蒸汽进入上壳体1A-1内壁凝结，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩6A以下部分的淡水蒸汽一部分进入冷凝器3A中，说明，此处的淡水蒸汽为上文提到的淡水蒸汽。凝结的淡水进入冷凝器下方由套杯9A围成的淡水回收器，另一部分蒸汽在碗状的冷凝器外沿3A-1外侧上凝结，碗状的冷凝器外沿3A-1外侧凝结的淡水沿着壁面穿过垫环11(如图9所示)上的孔和套杯9A(如图8所示)上的孔进入由套杯9A内壁围成的淡水回收器，淡水通过连通器12上的第四孔12-4导出装置外，透明密闭壳体内壁凝结的淡水从底部直接输出，未及时蒸发的海水向下流动汇集在余热回收子系统4A中，形成浓海水池，浓海水中通过连通器12的第五孔12-5导出装置外，说明：此处的浓海水池和上文的浓海水对应。用来加热将要进行第二次预热的海水，同时浓海水表面进行蒸发，形成的淡水蒸汽和晾晒式的蒸发体内侧的淡水蒸汽合并在一起，晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通过上壳体1A-1顶部的孔导出。
隔离罩6A下面的支撑顶板13和连通器12之间通过三根支撑柱8A、8B、8C连接，其中8A既作为上水柱，又作为支撑柱，8B、8C仅作为支撑柱，三个柱子呈“品”字均匀分布，8A、8B和8C分别对应连通器12上的第二孔12-2、第六孔12-6和第七孔12-7，支撑顶板13与上壳体1A-1之间通过顶柱18连接，这样整个结构连成一个刚性较好的整体。
碗状的隔离层10与碗状的冷凝器外沿3A-1之间形成了收敛型间隙，冷凝器3A两侧可以通过垫环11上的若干圆周孔和套杯9上相对应的圆周孔形成气流通道，利用区域之间温度的差异以及热蒸汽与干空气比重的差异，形成一个人为增强的自然对流循环。
具体实施例2：(没有自然对流循环人为增强系统的柱形海水淡化装置)
本实例将所述的海水淡化装置做成柱形，整体剖面图如图10所示，透明密闭壳体分成上下两个部分，上部分是半球形上壳体1B-1，下部分是柱形下壳体1B-2，均为单层或双层薄壁，两部分结合处密封。海水首先由上水柱8B进入冷凝器3B，冷凝区域为隔离罩6B与柱形下壳体1B-2中的壁1B-2-1之间的区域，冷凝器3B中的冷凝管呈内中外三层螺旋排列，尽可能增大换热面积，冷凝管以肋板(图10中未显示，参考图4中的肋板14)作为支撑，海水通过管壁与冷凝器中分布的淡水蒸汽进行热交换完成海水的第一次预热，之后通过壁1B-2-1上的孔将海水管接入晾晒式的蒸发体2B(蒸发体单层横截面如图2所示)，晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通过柱形下壳体1B-2底部的孔接入热源，晾晒式的蒸发体下部分浸泡在余热回收子系统的浓海水中，余热回收子系统为壁1B-2-1与壁1B-2-2围成的区域，海水通过管壁与浓海水进行热交换完成海水的第二次预热，未浸泡在浓海水中的晾晒式的蒸发体则晾晒于太阳光下，海水管内的海水在上升的过程中通过管壁与吸光性能好的深色织物或多孔弹性材料进行热交换完成海水的第三次预热，经过预热的海水到达晾晒式的蒸发体上部后分成两路，一路接喷淋管7B，另一路接喷头5B，通过喷淋或滴洒的方式将海水喷至晾晒式的蒸发体表面，海水从上向下渗透，晾晒式的蒸发体每层之间有一定的间隙，间隙大小保证内侧喷洒的海水不会溅到透明密闭壳体壁上，同时一定量的太阳辐射可以进入内侧，这样在层与层之间形成降膜蒸发的效果，每一层晾晒式的蒸发体表面的薄海水膜在太阳光和(或)辅助热的作用下蒸发形成淡水蒸汽，外侧的一部分淡水蒸汽在透明密闭壳体内壁上凝结成淡水，一部分淡水蒸汽在晾晒式的蒸发体两侧的温度差的作用下透过晾晒式的蒸发体间隙向内侧流动，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩6B以上部分的淡水蒸汽进入上壳体1B-1内壁凝结，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩6B以下部分的淡水蒸汽进入冷凝器3B中，凝结的淡水进入冷凝器下方由壁1B-2-1围成的淡水回收器，柱形下壳体1B-2内壁凝结的淡水从底部直接输出，未及时蒸发的海水向下流动汇集在余热回收子系统中，形成浓海水池，用来加热将要进行第二次预热的海水，同时浓海水表面进行蒸发，形成的淡水蒸汽和晾晒式的蒸发体内侧的淡水蒸汽合并在一起，晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通过上壳体1B-1顶部的孔导出。
具体实施例3：(带有自然对流循环人为增强系统的柱形海水淡化装置)
本实例将所述的海水淡化装置做成柱形，整体剖面图如图11所示，透明密闭壳体分成上下两个部分，上部分是半球形上壳体1C-1，下部分是柱形下壳体1C-2，均为单层或双层薄壁，两部分结合处密封。海水首先由上水柱8C进入冷凝器3C，冷凝区域为隔离罩6C与碗状的冷凝器外沿3-1(如图12所示)之间的区域，冷凝器3C中的冷凝管呈内中外三层螺旋排列，尽可能增大换热面积，冷凝管以肋板(图11中未显示，参考图4中的肋板14)作为支撑，海水通过管壁与冷凝器中分布的淡水蒸汽进行热交换完成海水的第一次预热，之后通过壁1C-2-2上的孔将海水管接入晾晒式蒸发体2C(蒸发体单层横截面如图2所示)，晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通过柱形下壳体1C-2底部的孔接入热源，晾晒式的蒸发体下部分浸泡在余热回收子系统的浓海水中，余热回收子系统为壁1C-2-1与隔离层15(如图13所示)围成的区域，海水通过管壁与浓海水进行热交换完成海水的第二次预热，未浸泡在浓海水中的晾晒式的蒸发体则晾晒于太阳光下，海水管内的海水在上升的过程中通过管壁与吸光性能好的深色织物或多孔弹性材料进行热交换完成海水的第三次预热，经过预热的海水到达晾晒式的蒸发体上部后分成两路，一路接喷淋管7C，另一路接喷头5C，通过喷淋或滴洒的方式将海水喷至晾晒式的蒸发体表面，海水从上向下渗透，晾晒式的蒸发体每层之间有一定的间隙，间隙大小保证内侧喷洒的海水不会溅到透明密闭壳体壁上，同时一定量的太阳辐射可以进入内侧，这样在层与层之间形成降膜蒸发的效果，每一层晾晒式的蒸发体表面的薄海水膜在太阳光和辅助热的作用下蒸发形成淡水蒸汽，外侧的一部分淡水蒸汽在透明密闭壳体内壁上凝结成淡水，一部分淡水蒸汽在晾晒式的蒸发体两侧的温度差的作用下透过晾晒式的蒸发体间隙向内侧流动，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩6C以上部分的淡水蒸汽进入上壳体1C-1内壁凝结，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩6C以下部分的淡水蒸汽一部分进入冷凝器3C中，凝结的淡水进入冷凝器下方由壁1C-2-2围成的淡水回收器，一部分蒸汽在碗状的冷凝器外沿3-1外侧上凝结，碗状的冷凝器外沿3-1外侧凝结的淡水沿着壁面穿过壁1C-2-2上的孔进入由壁1C-2-2围成的淡水回收器，透明密闭壳体内壁凝结的淡水从底部直接输出，未及时蒸发的海水向下流动汇集在余热回收子系统中，形成浓海水池，用来加热将要进行第二次预热的海水，同时浓海水表面进行蒸发，形成的淡水蒸汽和晾晒式的蒸发体内侧的淡水蒸汽合并在一起，晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通过上壳体1C-1顶部的孔导出。
与实施例2不同，本实例中带有自然对流循环人为增强系统。碗状的隔离层15与碗状的冷凝器外沿16之间形成了收敛型间隙，冷凝器3C两侧可以通过壁1C-2-2上的若干圆周孔形成气流通道，利用区域之间温度的差异以及热蒸汽与干空气比重的差异，形成一个人为增强的自然对流循环。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置，其特征在于：其包括透明密闭壳体(1)、晾晒式的蒸发体(2)、冷凝器(3)、余热回收子系统(4)、隔离罩(6)、上水柱(8)、连通器(12)、淡水回收器；
所述透明密闭壳体(1)分为上壳体和下壳体两部分，上壳体为半球形壳体，下壳体为半球形壳体或为圆柱体，上壳体和下壳体结合处密封，所述晾晒式的蒸发体(2)内置于所述透明密封壳体(1)内，所述晾晒式的蒸发体(2)内部设有海水预热管，海水预热管的外部由吸光性能好的深色织物或者多孔弹性材料构成，所述隔离罩(6)置于所述冷凝器(3)上部，隔离罩(6)的外沿尺寸要求大于碗状的冷凝器外沿(3-1)
的尺寸，所述晾晒式的蒸发体(2)置于所述透明密闭壳体(1)内，且所述晾晒式的蒸发体(2)位于所述冷凝器(3)和隔离罩(6)外围，
冷凝器(3)中的冷凝管呈内外两层或内中外三层螺旋排列，所述透明密闭壳体(1)与所述连通器(12)为一体式结构或者为分体式结构；
所述上水柱(8)连接所述冷凝器(3)的入口，海水通过管壁与所述冷凝器(3)中分布的淡水蒸汽进行热交换，所述冷凝器(3)的出口通过所述连通器(12)与所述晾晒式的蒸发体(2)的入口连接，通过所述连通器(12)的第一孔(12-1)将海水接入所述晾晒式的蒸发体(2)，所述晾晒式的蒸发体(2)每层之间有间隙，所述晾晒式的蒸发体(2)下部分浸泡在余热回收子系统(4)的浓海水中，海水通过管壁与浓海水进行热交换，未浸泡在浓海水中的晾晒式的蒸发体(2)晾晒于太阳光下，海水在上升的过程中通过管壁与吸光性能好的深色织物或多孔弹性材料进行热交换完成海水的预热，所述晾晒式的蒸发体(2)的海水出口连接喷淋设备，通过所述喷淋设备将海水喷至所述晾晒式的蒸发体(2)表面，凝结的淡水进入冷凝器下方的淡水回收器。
2.根据权利要求1所述的一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置，其特征在于：透明密闭壳体(1)由透光性能好的单层或双层玻璃或/和塑料制成。
3.根据权利要求1所述的一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置，其特征在于：所述晾晒式的蒸发体(2)内部还包括辅助加热管，所述辅助加热管与所述海水预热管相接触，深色织物或多孔弹性材料中包裹海水预热管和辅助加热管，辅助加热管通过电加热体、热气体或热流体加热晾晒式的蒸发体使得晾晒式的蒸发体升温，所述晾晒式的蒸发体(2)中的辅助加热管通过所述连通器(12)的第三孔(12-3)接入热源。
4.根据权利要求1所述的一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置，
其特征在于：所述喷淋设备包括喷头(5)和喷淋管(7)。
5.根据权利要求1所述的一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置，
其特征在于：还包括套杯(9)、碗状的隔离层(10)、垫环(11)，所述碗状的隔离层(10)与碗状的冷凝器外沿(3-1)之间形成收敛型间隙，
冷凝器(3)两侧通过所述垫环(11)上的若干圆周孔和套杯(9)上相对应的圆周孔形成气流通道，利用区域之间温度的差异以及热蒸汽与干空气比重的差异，形成一个人为增强的自然对流循环。
6.根据权利要求1所述的一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置，
其特征在于：还包括肋板(14)，所述冷凝管以肋板(14)作支撑。
7.根据权利要求3所述的一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置，
其特征在于：所述上壳体顶部设有孔，所述晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通过上壳体顶部的孔导出。
8.一种利用权利要求1至7任意一项具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置进行海水淡化的方法，其特征在于：海水先经上水柱(8)进入冷凝器(3)内，海水通过管壁与冷凝器(3)中分布的淡水蒸汽进行热交换完成海水的第一次预热，之后通过连接器件将海水管接入晾晒式的蒸发体(2)，晾晒式的蒸发体中的辅助加热管通热源，晾晒式的蒸发体下部分浸泡在余热回收子系统(4)的浓海水中，海水通过管壁与浓海水进行热交换完成海水的第二次预热，未浸泡在浓海水中的晾晒式的蒸发体则晾晒于太阳光下，海水管内的海水在上升的过程中通过管壁与吸光性能好的深色织物或多孔弹性材料(2-1)进行热交换完成海水的第三次预热，经过预热的海水到达晾晒式的蒸发体上部后，通过喷淋或/和滴洒的方式将海水喷至晾晒式的蒸发体表面，海水从上向下渗透，晾晒式的蒸发体每层之间有间隙，间隙大小保证内侧喷洒的海水不会溅到透明密闭壳体壁上，同时一定量的太阳辐射可以进入内侧，每一层晾晒式的蒸发体表面的薄海水膜在太阳光和辅助热的作用下蒸发形成淡水蒸汽，外侧的一部分淡水蒸汽在透明密闭壳体(1)内壁上凝结成淡水，
一部分淡水蒸汽在晾晒式的蒸发体两侧的温度差的作用下透过晾晒式的蒸发体间隙向内侧流动，加快蒸发速度，晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩(6)以上部分的淡水蒸汽进入透明密闭壳体(1)的上壳体内壁凝结，
晾晒式的蒸发体内侧的隔离罩(6)以下部分的淡水蒸汽一部分进入冷凝器(3)中，一部分在碗状的冷凝器外沿(3-1)外侧上凝结，碗状的冷凝器外沿(3-1)和冷凝器(3)中的凝结的淡水进入冷凝器下方的淡水回收器，透明密闭壳体内壁凝结的淡水从底部直接输出，未及时蒸发的海水向下流动汇集在余热回收子系统(4)中，形成浓海水池，用来加热将要进行第二次预热的海水，同时浓海水表面进行蒸发，形成的淡水蒸汽和晾晒式的蒸发体内侧的淡水蒸汽合并在一起。
9.根据权利要求8所述的一种利用具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置进行海水淡化的方法，其特征在于：添加自然对流循环人为增强系统，即通过在内置碗状的冷凝器外沿(3-1)外侧形成收敛型间隙，利用区域之间温度的差异以及热蒸汽与干空气比重的差异，形成一个增强的自然的对流循环。
10.根据权利要求8所述的一种利用具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置进行海水淡化的方法，其特征在于：添加辅助加热系统，即在晾晒式的蒸发体内部添加一路管路，通过电加热体、热气体或热流体加热晾晒式的蒸发体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510201538.3A CN104828890B (zh) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | 一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510201538.3A CN104828890B (zh) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | 一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104828890A CN104828890A (zh) | 2015-08-12 |
| CN104828890B true CN104828890B (zh) | 2017-01-04 |
Family
ID=53807150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510201538.3A Expired - Fee Related CN104828890B (zh) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | 一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104828890B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106915791B (zh) * | 2017-03-20 | 2020-05-08 | 北京理工大学 | 具有聚光直热功能的卧式偏心套管太阳能海水淡化装置 |
| CN108870798B (zh) * | 2017-05-12 | 2020-07-14 | 浙江大学 | 辐射制冷颗粒和蒸气凝结回收装置 |
| CN107416932A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-12-01 | 孔令斌 | 一种热能太阳能双能源海水淡化装置 |
| CN109809512B (zh) * | 2017-11-21 | 2022-01-25 | 北京佑陆科技有限公司 | 温差流体交互降落式海水淡化方法与装置 |
| CN108314121B (zh) * | 2018-04-17 | 2023-06-09 | 美丽国土（北京）生态环境工程技术研究院有限公司 | 苦咸水淡化装置及苦咸水淡化方法 |
| WO2021064780A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 義章 宮里 | スチーム発生装置 |
| CN113429052B (zh) * | 2021-07-09 | 2021-12-14 | 中国人民解放军92578部队 | 一种基于滚动式液滴表面蒸发的水清洁系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4431546A1 (de) * | 1994-09-05 | 1996-03-07 | Jakob Dr Ing Hois | Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Meerwasser |
| TW401647B (en) * | 1996-06-19 | 2000-08-11 | Ebara Corp | Desalting apparatus and method for operating such process |
| DE29806344U1 (de) * | 1998-04-07 | 1998-10-08 | NAN Gesellschaft für Meßtechnik und Pilotanlagen mbH, 47877 Willich | Meerwasserentsalzungsanlage |
| CN2670339Y (zh) * | 2003-12-05 | 2005-01-12 | 刘朝 | 太阳能蒸馏塔 |
| CN101049981A (zh) * | 2007-05-05 | 2007-10-10 | 张玉宝 | 一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法 |
| CN201080439Y (zh) * | 2007-08-23 | 2008-07-02 | 滨海环保装备（天津）有限公司 | 一种低温多效海水淡化装置无阀门布水系统 |
| DE202008011970U1 (de) * | 2008-09-09 | 2008-11-13 | Seidler, Karl-Heinz | Solare Meerwasserentsalzungsanlage mit Kraftwerk |
| CN201610388U (zh) * | 2009-12-25 | 2010-10-20 | 中国神华能源股份有限公司 | 海水淡化用降膜式冷凝器 |
| CN102225787B (zh) * | 2011-05-17 | 2012-10-17 | 浙江大学 | 一种复合式太阳能海水淡化装置及方法 |
-
2015
- 2015-04-24 CN CN201510201538.3A patent/CN104828890B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104828890A (zh) | 2015-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104828890B (zh) | 一种具有主动冷凝功能的晾晒式海水淡化装置及方法 | |
| US20040060808A1 (en) | Advective solar collector for use in multi-effect fluid distillation and power co-generation | |
| CN103964526B (zh) | 一种太阳能微聚光毛细蒸发海水淡化膜 | |
| CN104591327B (zh) | 回路热管式圆筒型太阳能海水淡化装置 | |
| CN107096246A (zh) | 常压下海水淡化的蒸馏方法和装置 | |
| CN108285186A (zh) | 一种太阳能海水淡化装置 | |
| CN102942232A (zh) | 一种旋转自供热式海水淡化方法 | |
| CN106927531A (zh) | 半浸没式太阳能海水淡化系统 | |
| CN101838023A (zh) | 太阳能蒸馏海水淡化及原水净化工艺 | |
| CN105152253B (zh) | 一种太阳能海水淡化装置 | |
| CN103359799A (zh) | 双通道烟囱装置及海水淡化装置和形成双气流通道的方法 | |
| CN201201906Y (zh) | 真空玻璃集热管式太阳能蒸馏海水淡化净水装置 | |
| CN104074236A (zh) | 污水挥发清除与大气形态转化采水装置 | |
| Dev et al. | Solar distillation | |
| CN106241926B (zh) | 一种太阳能双级加热海水淡化装置 | |
| CN112624238A (zh) | 一种内外凝结式太阳能蒸馏海水淡化系统 | |
| CN1331764C (zh) | 太阳能烟囱间接冷凝换热制备淡水及风力发电综合系统 | |
| CN208883529U (zh) | 基于织物毛细作用的盘式太阳能蒸发装置 | |
| CN103449547B (zh) | 串列式多级等温加热多效回热加湿除湿太阳能海水淡化机 | |
| CN103693699B (zh) | 具有自回热功能的多效竖管螺旋亲水透气蒸馏装置 | |
| CN208008495U (zh) | 一种太阳能蒸发器 | |
| CN207632540U (zh) | 一种鼓泡加湿减湿海水淡化装置 | |
| CN102745756A (zh) | 工厂化污水挥发清除与大气形态转化采水装置 | |
| CN206793064U (zh) | 海水淡化的常压蒸馏装置 | |
| CN108163917A (zh) | 一种海水淡化方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate 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: 20170104 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |