CN105439348A - 一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置，包括蒸凝壳体和“三明治”结构淡化机构，所述蒸凝壳体为开口的盒装结构，蒸凝壳体的开口端设有透明挡板，蒸凝壳体内设有支撑架，“三明治”结构淡化机构固定在支撑架上，将蒸凝壳体内部分成位于上部的蒸汽腔和位于下部的淡水腔，结构紧凑，不需要外加动力和电力输入便可以实现海水淡化，系统设计简单，利用毛细力实现海水的实时补给；利用阳面蒸发产生蒸汽，阴面凝结回收潜热，实现能量二次利用，提高淡水产量。

Description

一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置

技术领域

本发明涉及一种海水淡化装置，具体涉及一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置。

背景技术

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。常见的热法海水淡化技术中低温多效法运行温度最低，可以实现最低的热源温度也在70^oC以上。而如此高温的蒸汽，对现代电厂而言，仍然具有一定的做功能力。传统海水淡化设备初期投资大、能耗大、成本高，这一直被视为是海水淡化难以大规模推广使用的主要问题

利用常规能源进行海水淡化需要消耗大量的化石燃料，同时还会释放出大量的温室气体，对环境十分不利。全球能源资源不足，已难以应对海水淡化过程中消耗的巨大能量。发展低成本、低能耗、环境友好的海水淡化系统具有重要意义。太阳能作为一种取之不尽的资源，研究利用太阳能进行海水淡化具有重要的社会意义和经济价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置，结构紧凑，不需要外加动力和电力输入便可以实现海水淡化。系统设计简单，利用毛细力实现海水的实时补给；利用阳面蒸发产生蒸汽，阴面凝结回收潜热，实现能量二次利用，提高淡水产量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置，包括蒸凝壳体和“三明治”结构淡化机构；

所述蒸凝壳体为开口的盒装结构，蒸凝壳体的开口端设有透明挡板，蒸凝壳体内设有支撑架，“三明治”结构淡化机构固定在支撑架上，将蒸凝壳体内部分成位于上部的蒸汽腔和位于下部的淡水腔；

所述“三明治”结构淡化机构包括自上而下分布的亲水层、毛细吸水层和强化凝结层，所述亲水层以金属粉末烧结体或亲水性有机高分子材料制备而成，亲水层的孔径为3-8微米，所述毛细吸水层以金属粉末烧结体或亲水性有机高分子材料制备而成，毛细吸水层的孔隙率大于60%，孔径为30-80微米，所述强化凝结层为金属板，金属板的上表面与毛细吸水层相贴合，金属板的下表面进行纳米处理；

所述蒸凝壳体上设有第一进水口和第一出水口，进水管道穿过第一进水口与毛细吸水层相连通，出水管道穿过第一出水口与毛细吸水层相连通，所述进水管道与出水管道之间存在水头压差。

一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置，其中，所述支撑架包括支撑架主体和固定杆，所述固定杆固定在支撑架主体外壁上，固定杆固定在蒸凝壳体内壁上，所述支撑架主体包括两个第一侧板和两个第二侧板，两个第一侧板和两个第二侧板相对设置固定成一体，使支撑架主体内形成淡化机构放置腔，支撑架主体底部设有一圈支撑板，所述“三明治”结构淡化机构放置在淡化机构放置腔内，强化凝结层放置在支撑板上，所述两个第一侧板上分别设有第二进水口和第二出水口，所述进水管道穿过第一进水口与第二进水口相连接，使其与毛细吸水层相连通，出水管道穿过第一出水口与第二出水口相连接，使其与毛细吸水层相连通。

本发明的有益效果为：

1.利用“三明治”结构的毛细材料。中间吸水层用于海水通道，上层亲水层为阳面吸收太阳能蒸发，下层强化凝结层为阴面，回收冷凝潜热。由于蒸发表现出毛细蒸发，减少显热存储，相比传统太阳能海水淡化方法，淡化量可提高1.5~3倍。同时冷凝发生在阴面，吸水层中海水吸收冷凝热，减少了海水在蒸发的预热过程，进一步利于蒸发。仅从预热显热能量这部分考虑，由于设计阴面凝结回收潜热提高产水量约20%。

2.充分利用微纳米技术优势，中间采用50微米的吸水层，水渗透性优，实现毛细补水和渗透排盐。而亲水层巧妙使用微米级的亲水材料，毛细抽吸力，能从吸水层中抽取海水，吸收太阳能蒸发。在强化凝结层，对凝结表面做纳米修饰，强化凝结核心，促进蒸汽在阴面冷凝。

3.海水补液通过毛细作用完成，过程中无需外加动力。蒸汽凝结后在重力作用下自然滴落。

附图说明

图1为本发明剖视图。

图2为本发明支撑架俯视图。

图3为本发明支撑架剖视图。

具体实施方式

如图1所示一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置，包括蒸凝壳体1和“三明治”结构淡化机构2；

所述蒸凝壳体1为开口的盒装结构，蒸凝壳体1的开口端设有透明挡板3，蒸凝壳体1内设有支撑架4，“三明治”结构淡化机构2固定在支撑架上4，将蒸凝壳体1内部分成位于上部的蒸汽腔5和位于下部的淡水腔6；

所述“三明治”结构淡化机构2包括自上而下分布的亲水层7、毛细吸水层8和强化凝结层9，所述亲水层7以金属粉末烧结体或亲水性有机高分子材料制备而成，亲水层的孔径为3-8微米，所述毛细吸水层8以金属粉末烧结体或亲水性有机高分子材料制备而成，毛细吸水层8的孔隙率大于60%，孔径为30-80微米，所述强化凝结层9为金属板，金属板的上表面与毛细吸水层相贴合，金属板的下表面进行纳米处理；

所述蒸凝壳体1上设有第一进水口10和第一出水口11，进水管道12穿过第一进水口10与毛细吸水层8相连通，出水管道13穿过第一出水口11与毛细吸水层8相连通，所述进水管道12与出水管道13之间存在水头压差。

如图2、图3所示所述支撑架4包括支撑架主体14和固定杆15，所述固定杆15固定在支撑架主体14外壁上，固定杆15固定在蒸凝壳体1内壁上，所述支撑架主体14包括两个第一侧板16和两个第二侧板17，两个第一侧板16和两个第二侧板17相对设置固定成一体，使支撑架主体14内形成淡化机构放置腔18，支撑架主体14底部设有一圈支撑板19，所述“三明治”结构淡化机构2放置在淡化机构放置腔18内，强化凝结层9放置在支撑板19上，所述两个第一侧板16上分别设有第二进水口20和第二出水口21，所述进水管道12穿过第一进水口10与第二进水口20相连接，使其与毛细吸水层8相连通，出水管道13穿过第一出水口11与第二出水口21相连接，使其与毛细吸水层8相连通。

本发明的工作原理如下：

海水自进水管道进入毛细吸水层，阳光22穿过透明挡板照射到亲水层上，亲水层通过毛细吸力将海水从毛细吸水层中抽上来，受热变成水蒸气，向下循环至强化凝结层上，在强化凝结层上遇冷变成淡水水滴滴落在淡水腔内。

利用“三明治”结构的毛细材料。中间吸水层用于海水通道，上层亲水层为阳面吸收太阳能蒸发，下层强化凝结层为阴面，回收冷凝潜热。由于蒸发表现出毛细蒸发，减少显热存储，相比传统太阳能海水淡化方法，淡化量可提高1.5~3倍。同时冷凝发生在阴面，吸水层中海水吸收冷凝热，减少了海水在蒸发的预热过程，进一步利于蒸发。仅从预热显热能量这部分考虑，由于设计阴面凝结回收潜热提高产水量约20%。

充分利用微纳米技术优势，中间采用百微米级的吸水层，水渗透性优，实现毛细补水和渗透排盐。而亲水层巧妙使用微米级的亲水材料，毛细抽吸力，能从吸水层中抽取海水，吸收太阳能蒸发。在强化凝结层，对凝结表面做纳米修饰，强化凝结核心，促进蒸汽在阴面冷凝。

海水补液通过毛细作用完成，过程中无需外加动力。蒸汽凝结后在重力作用下自然滴落。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置，其特征为，包括蒸凝壳体和“三明治”结构淡化机构；

所述蒸凝壳体为开口的盒装结构，蒸凝壳体的开口端设有透明挡板，蒸凝壳体内设有支撑架，“三明治”结构淡化机构固定在支撑架上，将蒸凝壳体内部分成位于上部的蒸汽腔和位于下部的淡水腔；

所述“三明治”结构淡化机构包括自上而下分布的亲水层、毛细吸水层和强化凝结层，所述亲水层以金属粉末烧结体或亲水性有机高分子材料制备而成，亲水层的孔径为3-8微米，所述毛细吸水层以金属粉末烧结体或亲水性有机高分子材料制备而成，毛细吸水层的孔隙率大于60%，孔径为30-80微米，所述强化凝结层为金属板，金属板的上表面与毛细吸水层相贴合，金属板的下表面进行纳米处理；

所述蒸凝壳体上设有第一进水口和第一出水口，进水管道穿过第一进水口与毛细吸水层相连通，出水管道穿过第一出水口与毛细吸水层相连通，所述进水管道与出水管道之间存在水头压差。

2.如权利要求1所述的一种利用太阳能实现海水淡化的集成装置，其特征为，所述支撑架包括支撑架主体和固定杆，所述固定杆固定在支撑架主体外壁上，固定杆固定在蒸凝壳体内壁上，所述支撑架主体包括两个第一侧板和两个第二侧板，两个第一侧板和两个第二侧板相对设置固定成一体，使支撑架主体内形成淡化机构放置腔，支撑架主体底部设有一圈支撑板，所述“三明治”结构淡化机构放置在淡化机构放置腔内，强化凝结层放置在支撑板上，所述两个第一侧板上分别设有第二进水口和第二出水口，所述进水管道穿过第一进水口与第二进水口相连接，使其与毛细吸水层相连通，出水管道穿过第一出水口与第二出水口相连接，使其与毛细吸水层相连通。