CN105460996A - 一种毛细驱动海水淡化蒸发器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种毛细驱动海水淡化蒸发器，包括蒸发器外壳，蒸发器外壳内设有蒸汽腔、热交换机构和海水腔，蒸汽腔一侧设有蒸汽出口，热交换机构包括毛细层和若干换热管束，若干换热管束设置于毛细层顶层，若干换热管束均匀间隔设置于一条直线上，换热管束两端分别设有热源进口和热源出口，海水腔两端分别设有海水进口和海水出口，蒸汽出口、热源进口和海水出口位于同一侧；本发明可用于回收利用60℃以下，如工业废水、废气等低品位热能源的进行海水淡化。

Description

一种毛细驱动海水淡化蒸发器
技术领域
本发明涉及一种毛细驱动海水淡化蒸发器，属于海水淡化技术领域。
背景技术
海水淡化蒸发器是一种将热量传递给海水达到蒸发淡化海水作用的装置；将毛细力应用在海水淡化领域的核心问题，是热源与多孔芯的热量传递的方式问题，专利CN20101016224以环路热管为原型衍生出应用于毛细驱动海水淡化的结构，其在热源应用上使用肋片导热方式，热源与待加热海水间传热距离长,换热热阻大，导致热源温度较高，其传热方式主要受限于导热。从经济型角度出发，该方案成本偏高，并且肋的使用让装置非常复杂；专利CN201410178303提出一种毛细蒸发海水淡化膜，其本质也是一种利用毛细作用减少水的显热存储增加淡水产量的方法，其通过辐射给毛细层传热，达到毛细蒸发的效果。受限于能源密集型行业中热源通常以流体（如热水、蒸汽或烟气等）状态存在，开发出适用于此类热源的淡化系统尤为重要。利用此类热源常规的淡化技术主要是降膜蒸发，依靠泵功将海水从上而下喷淋在通有热流体的外壁，海水外壁受热蒸发产生蒸汽，蒸汽冷凝成淡水。降膜蒸发海水补充依靠泵功完成，并且整个海水补液都被加热到沸点，显热损失较高，热效率低。
毛细驱动海水淡化方法理论可回收利用余热温度在40-60℃间废气或废水等，要利用如此低品位热源，在小温差下获得高传热系数的技术是其转化成工业产品的主要难题，而小温差高效换热的核心问题就是：减少热阻。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种毛细驱动海水淡化蒸发器，是一种可以回收利用60℃以下，如工业废水、废气等低品位热能源的海水淡化技术。
本发明是通过如下的技术方案予以实现的：
一种毛细驱动海水淡化蒸发器，包括蒸发器外壳，所述蒸发器外壳内设有蒸汽腔、热交换机构和海水腔，所述蒸汽腔一侧设有蒸汽出口，所述热交换机构位于蒸汽腔和海水腔之间，所述热交换机构包括毛细层和若干换热管束，所述若干换热管束设置于毛细层顶层，所述若干换热管束均匀间隔设置于一条直线上，所述换热管束顶部与毛细层顶表面平行设置，所述换热管束与蒸汽腔相贴，所述毛细层底部与海水腔相贴，所述换热管束两端分别设有热源进口和热源出口，所述热源进口和热源出口均位于蒸发器上，所述海水腔两端分别设有海水进口和海水出口，所述海水进口和海水出口均位于蒸发器上，所述蒸汽出口、热源进口和海水出口位于同一侧。
上述一种毛细驱动海水淡化蒸发器，其中，所述毛细层由若干毛细材料组成，所述毛细材料由耐腐蚀的金属粉末或亲水性高分子粉末制成。
上述一种毛细驱动海水淡化蒸发器，其中，所述换热管束与毛细层通过烧结实现换热管束与毛细层结合。
上述一种毛细驱动海水淡化蒸发器，其中，所述换热管束由高导热系数材料制成，所述高导热系数材料包括钛、铝和黄铜。
本发明的有益效果为：
本发明换热管束与毛细层间烧结在一起，毛细层作为换热管束的载体，在毛细力作用下将海水由海水腔实时输送到管束外壁，管束内部流通工业废热，海水在管外受热蒸发产生蒸汽；所述的工业废热包括60℃以下，如工业废水、废气等低品位热能源等。
本发明的毛细材料导热系数差，同时具有耐腐蚀性，毛细材料一方面提供毛细力对换热管束补充海水供蒸发，一方面作为保温材料可以减少热量损失，聚集加热管外毛细层中海水，系统启动时间短，产水量大；换热管束是耐海水腐蚀的材料，同时与毛细材料的融合性要好，便于管束与毛细材料能紧密贴合在一起，该设计减少其它换热方式引入的传热温差。
综上，本发明与工厂结合性好，不需对工厂进行改造建设，直接将低温热源通过管束，由于引入毛细蒸发，毛细作用可以自适应热源温度，对工厂余热温度自适应范围广，利用换热管束与毛细材料间的优势，管束可以方便地结合废热，而毛细材料可以为管束提供海水，补液均匀，无需泵功。该设计直接避免了传统淡化方式中降膜蒸发需要加热流入蒸发器中整个海水带来的显热损失，增加淡水产量。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明热交换机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
一种毛细驱动海水淡化蒸发器，包括蒸发器外壳1，所述蒸发器外壳1内设有蒸汽腔2、热交换机构3和海水腔4，所述蒸汽腔2一侧设有蒸汽出口3，所述热交换机构3位于蒸汽腔2和海水腔4之间，所述热交换机构3包括毛细层5和若干换热管束6，所述毛细层5由若干毛细材料组成，所述毛细材料由耐腐蚀的金属粉末或亲水性高分子粉末制成，所述耐腐蚀的金属粉末为316不锈钢粉末或镍粉末，所述亲水性高分子粉末为聚乙烯粉末或亲水性聚氨酯粉末，所述换热管束6由高导热系数材料制成，所述高导热系数材料包括钛、铝和黄铜，所述若干换热管束6设置于毛细层5顶层，所述若干换热管束6均匀间隔设置于一条直线上，所述换热管束6顶部与毛细层5顶表面平行设置，所述换热管束6与毛细层5通过烧结实现换热管束6与毛细层5结合，所述换热管束6与蒸汽腔2相贴，所述毛细层5底部与海水腔4相贴，所述换热管束6两端分别设有热源进口7和热源出口8，所述热源进口7和热源出口8均位于蒸发器1上，所述海水腔4两端分别设有海水进口9和海水出口10，所述海水进口9和海水出口10均位于蒸发器1上，所述蒸汽出口3、热源进口7和海水出口10位于同一侧。
本发明的工作方式为：
本发明换热管束6与毛细层5间烧结在一起，毛细层5作为换热管束6的载体，在毛细力作用下将海水由海水腔4实时输送到换热管束6外壁，换热管束6内部流通工业废热，海水在换热管束6外受热蒸发产生蒸汽；所述的工业废热包括60℃以下，如工业废水、废气等低品位热能源等。
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 (4)

1.一种毛细驱动海水淡化蒸发器，包括蒸发器外壳，其特征为，所述蒸发器外壳内设有蒸汽腔、热交换机构和海水腔，所述蒸汽腔一侧设有蒸汽出口，所述热交换机构位于蒸汽腔和海水腔之间，所述热交换机构包括毛细层和若干换热管束，所述若干换热管束设置于毛细层顶层，所述若干换热管束均匀间隔设置于一条直线上，所述换热管束顶部与毛细层顶表面平行设置，所述换热管束与蒸汽腔相贴，所述毛细层底部与海水腔相贴，所述换热管束两端分别设有热源进口和热源出口，所述热源进口和热源出口均位于蒸发器上，所述海水腔两端分别设有海水进口和海水出口，所述海水进口和海水出口均位于蒸发器上，所述蒸汽出口、热源进口和海水出口位于同一侧。
2.如权利要求1所述的一种毛细驱动海水淡化蒸发器，其特征为，所述毛细层由若干毛细材料组成，所述毛细材料由耐腐蚀的金属粉末或亲水性高分子粉末制成。
3.如权利要求1所述的一种毛细驱动海水淡化蒸发器，其特征为，所述换热管束与毛细层通过烧结实现换热管束与毛细层结合。
4.如权利要求1所述的一种毛细驱动海水淡化蒸发器，其特征为，所述换热管束由高导热系数材料制成，所述高导热系数材料包括钛、铝和黄铜。
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