CN105819530A - 一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，包括蒸发器（1），所述蒸发器（1）的外围包裹有冷凝器（2），所述冷凝器（2）的外围包裹有冷却腔（3），所述蒸发器（1）内部设置有可上下往复运动的活塞（4），单向阀（6）贯穿所述冷凝器（2）连通所述蒸发器（1）和冷却腔（3），所述蒸发器（1）通过压力继电器（5）与所述冷凝器（2）相连通，所述压力继电器（5）的开关位于所述蒸发器（1）的内壁中上部，所述蒸发器（1）的外壁绝热，所述蒸发器（1）的内壁和外壁之间设置有加热丝。本发明提供的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，结构紧凑，易于操作，高效连续产水，能够独立使用。

Description

一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置
技术领域
本发明涉及一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，属于海水淡化技术领域。
背景技术
水是生命之源，水资源短缺问题是制约经济与社会发展的世界性问题，地球上淡水资源仅占水资源总量的2.7%，目前环境问题导致地下水和江河湖泊淡水不同程度污染不能饮用，在一些孤立的海上岛屿以及长期航行在海上的货轮，清洁的淡水资源更是贫乏，寻求新的水资源成为解决淡水贫乏的有效途径，海水资源储量丰富，目前通过海水淡化可以实现淡水资源的开源增流，可以有效解决水资源的供需矛盾问题，保障居民饮水供给。传统海水淡化方式产水效率低，设备体积大，结构分散，占地面积大，并且不能连续生产，故结构紧密型高效的海水淡化装置应当提上日程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构紧凑，易于操作，高效连续产水，能够独立使用的结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置；进一步地，本发明提供一种自下而上循环降低冷凝器壁温度同时待淡化海水自身温度升高预热，减少蒸发器能耗，节约能源的结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置；更进一步地，本发明提供一种可有效防止盐分进入冷凝器内部的结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置；更进一步地，本发明提供一种冷凝器散热效果好的结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，包括蒸发器，所述蒸发器的外围包裹有冷凝器，所述冷凝器的外围包裹有冷却腔，所述蒸发器内部设置有可上下往复运动的活塞，单向阀贯穿所述冷凝器连通所述蒸发器和冷却腔，所述蒸发器通过压力继电器与所述冷凝器相连通，所述压力继电器的开关位于所述蒸发器的内壁中上部，所述蒸发器的外壁绝热，所述蒸发器的内壁和外壁之间设置有加热丝，所述冷凝器顶端设置有空气出口阀门，所述冷凝器底端设置有淡水出口阀门，所述冷却腔的底端设置有冷却海水入口阀门。
所述单向阀位于所述蒸发器的中上部。
所述活塞通过驱动机构与动力源相连；所述驱动机构和动力源均位于所述蒸发器的外部。
所述压力继电器的出口处设置有滤网，所述滤网外侧安装盐分收集箱，所述压力继电器、滤网和盐分收集箱均位于所述冷凝器内部。
所述活塞包括活塞面和活塞杆，所述活塞杆顶端连接所述活塞面中部，所述活塞杆底端密闭式穿过所述蒸发器底端并与所述驱动机构相连。
所述活塞面为倾斜面并与所述蒸发器内壁相接触；所述活塞面与所述蒸发器内腔仿形。
所述冷凝器内壁上分布有若干散热筋片。
所述蒸发器为柱状。
本发明的海水淡化过程为：
蒸发器中海水的蒸发阶段：冷却腔中的冷却海水通过单向阀喷入蒸发器，在蒸发器中被加热后通过外接动力源活塞拉伸，降低蒸发器中压力，实现闪蒸生成湿热蒸汽，当湿热蒸汽充满蒸发器后通过外接动力源压缩活塞，增大蒸发器中压力，当压力达到蒸发器壁上压力继电器的设定压力时，压力继电器开启，湿热蒸汽从压力继电器中喷发进入冷凝器，同时盐分也从压力继电器喷入盐分收集箱；
冷凝器中湿热蒸汽的冷凝阶段：湿热蒸汽为空气和水分的混合体，从压力继电器中喷入冷凝器中的湿热蒸汽在冷凝器中被冷却分离后生成淡水和干空气，同时冷凝器壁温度升高，淡水最终从底部淡水出口阀门流出，密度远远比淡水密度低的空气向上汇聚在空气出口阀门最终从空气出口阀门排出；
冷凝器的降温和能量回收阶段：冷凝器外围为冷却腔，冷却腔中为冷却海水，冷却海水自下而上在冷凝器外围循环流动以降低冷凝器壁温度同时冷却海水温度升高。
本发明提供的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，用于浓海水淡化产生淡水和盐，本发明从内到外依次布置蒸发器、冷凝器和冷却腔的设置，结构紧凑，占地面积小，适合于小型移动设备（如船只）的海水淡化操作；活塞的设置，使本发明产水速度快，产水效率高且易于操作；单向阀贯穿冷凝器连通蒸发器和冷却腔的设置，使用待淡化冷却海水降低冷凝器壁温度，同时待淡化冷却海水温度升高变为预热的温海水，打开单向阀后温海水进入蒸发器中，减少加热丝能耗，节约能源；单向阀位于蒸发器的中上部的设置，使待淡化冷却海水自下而上在冷凝器外围循环流动，快速给冷凝器降温；滤网和盐分收集箱的设置，可有效防止盐分进入冷凝器内部；散热筋片的设置，使冷凝器散热效果好，降温速度快，实现高效连续产水。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中散热筋片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1~图2所示，一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，主要由蒸发器1，冷凝器2，冷却腔3，活塞4，压力继电器5，单向阀6，空气出口阀门7，淡水出口阀门8，冷却海水入口阀门9，驱动机构10，动力源11，滤网12和盐分收集箱13组成，其中蒸发器1内置可运动活塞4，蒸发器1壁上安装单向阀6和压力继电器5，蒸发器1壁内安装加热丝，蒸发器1外壁绝热，包裹在蒸发器1外围的两个腔依次为冷凝器2和冷却腔3；单向阀6穿过冷凝器2连通着蒸发器1和冷却腔3形成冷却海水入口通路，冷却海水在蒸发器1中被加热后拉伸活塞4可实现海水闪蒸生成湿热蒸汽和盐分；蒸发器1通过压力继电器5与冷凝器2形成热蒸汽通路，压缩活塞4可将蒸发器1内壁上盐分刮下并触动压力继电器5，此时湿热蒸汽从蒸发器1进入冷凝器2，同时盐分也通过压力继电器5喷入盐分收集箱13，为防止盐分喷入冷凝器2在压力继电器5出口安装滤网12，滤网12外侧安装盐分收集箱13，湿热蒸汽在冷凝器2中被冷却分离后变成淡水和干空气同时冷凝器2壁温度升高，淡水在冷凝器2底部汇聚后从淡水出口阀门8排出，密度比水小的干空气向上汇聚后从冷凝器2顶端空气出口阀门7排出；冷凝器2外围为冷却腔3，冷却海水从冷却腔3底端的冷却海水入口阀门9自下而上循环降低冷凝器2壁温度同时自身温度升高。
蒸发器1为柱状绝热材料制成，防止与外界热交换，截面可为任意形状。
蒸发器1壁内安装加热丝，实现海水的加热，蒸发器1内置与器壁紧密接触的活塞4，活塞4为倾斜面，拉伸活塞4可实现热海水的闪蒸并生成湿热蒸汽和盐分，压缩活塞4触发压力继电器5可实现湿热蒸汽的排放。
冷凝器2壁为易传热材料制成，冷凝器2内壁紧密分布散热筋片14，加快散热，当压缩蒸发器1中活塞4触发压力继电器5后，湿热蒸汽和盐分便从压力继电器5中喷出。
压力继电器5出口分布滤网12，防止盐分喷入冷凝器2，滤网12外侧安装盐分收集箱13。
驱动机构10连接在活塞杆和动力源11之间，从而实现活塞杆的往复运动；动力源11给活塞杆的往复运动提供动力。
蒸发器1中产生的热蒸汽从压力继电器5进入冷凝器2后冷凝后变成淡水和干空气，淡水从冷凝器2底部淡水出口阀门8流出，干空气从冷凝器2顶部空气出口阀门7排出；冷却腔3置于冷凝器2外围，冷却海水从冷却海水入口阀门9进入冷却腔3，冷却海水围绕着冷凝器2循环后冷凝器2中湿热蒸汽冷凝形成淡水、干空气。
活塞4置于蒸发器1中且与蒸发器1内壁紧密接触，浓海水在蒸发器1中被加热后通过驱动机构10调节活塞4的位置可实现浓海水的闪蒸和湿热蒸汽的排放，活塞杆通过驱动机构10连接着动力源11，动力源11通过带动驱动机构10运动从而实现活塞4的往复运动；活塞4为倾斜面，在压缩湿热蒸汽过程中盐分也从蒸发器1内壁被刮下并在倾斜面较低处堆积。
单向阀6的作用是只允许冷却腔3中冷却海水进入蒸发器1而不允许蒸发器1中水回流到冷却腔3。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，其特征在于：包括蒸发器（1），所述蒸发器（1）的外围包裹有冷凝器（2），所述冷凝器（2）的外围包裹有冷却腔（3），所述蒸发器（1）内部设置有可上下往复运动的活塞（4），单向阀（6）贯穿所述冷凝器（2）连通所述蒸发器（1）和冷却腔（3），所述蒸发器（1）通过压力继电器（5）与所述冷凝器（2）相连通，所述压力继电器（5）的开关位于所述蒸发器（1）的内壁中上部，所述蒸发器（1）的外壁绝热，所述蒸发器（1）的内壁和外壁之间设置有加热丝，所述冷凝器（2）顶端设置有空气出口阀门（7），所述冷凝器（2）底端设置有淡水出口阀门（8），所述冷却腔（3）的底端设置有冷却海水入口阀门（9）。
2.根据权利要求1所述的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，其特征在于：所述单向阀（6）位于所述蒸发器（1）的中上部。
3.根据权利要求1所述的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，其特征在于：所述活塞（7）通过驱动机构（10）与动力源（11）相连；所述驱动机构（10）和动力源（11）均位于所述蒸发器（1）的外部。
4.根据权利要求1所述的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，其特征在于：所述压力继电器（5）的出口处设置有滤网（12），所述滤网（12）外侧安装盐分收集箱（13），所述压力继电器（5）、滤网（12）和盐分收集箱（13）均位于所述冷凝器（2）内部。
5.根据权利要求3所述的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，其特征在于：所述活塞（4）包括活塞面和活塞杆，所述活塞杆顶端连接所述活塞面中部，所述活塞杆底端密闭式穿过所述蒸发器（1）底端并与所述驱动机构（10）相连。
6.根据权利要求5所述的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，其特征在于：所述活塞面为倾斜面并与所述蒸发器（1）内壁相接触；所述活塞面与所述蒸发器（1）内腔仿形。
7.根据权利要求1所述的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，其特征在于：所述冷凝器（2）内壁上分布有若干散热筋片（14）。
8.根据权利要求1所述的一种结构紧密型高效活塞往复式海水淡化装置，其特征在于：所述蒸发器（1）为柱状。
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