CN106430384A - 一种利用太阳能进行海水淡化的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用太阳能进行海水淡化的装置，属于太阳能利用和海水淡化领域，该装置主要包括冷凝箱和蛇形管，真空表和液面高度检测装置，本装置主要利用太阳聚光并将其转化为光热能来加热海水，通过制造真空来提高海水的蒸发速率，通过增大冷凝面积使蒸汽充分冷凝，并且充分利用了蒸汽冷凝的潜热来加热即将蒸发的海水，提高了能源利用率，还利用了虹吸原理来调节海水输入量。该装置绿色环保，极大地节省了人力，物力。

Description

一种利用太阳能进行海水淡化的装置
技术领域
本发明涉及太阳能集热和海水淡化淡化领域，尤其涉及到一种利用太阳能进行海水淡化的装置。
背景技术
淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，直接影响着大家的身体健康和国家经济建设，然而含盐度太高而不能直接饮用或灌溉的海水占据了地球上总水量的97％以上。因此为了增大淡水的供应，一条有利的途径就是进行海水或苦咸水的淡化。
现如今海水淡化海水的方法分为冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法，其中冷冻法耗能严重，得到的淡水味道不佳难以使用，电渗析法的能耗情况十分严重，所以市场上运用较少，反渗透法容易产生污垢，清理维护不便，蒸馏法耗能比较严重，但是如果采用太阳聚光能淡化海水，这样就可以解决能耗严重的问题，所以太阳能海水淡化在海水淡化领域内运用越来越广泛。
对于海水淡化，成本是制约其发展的重要因素，目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米，苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米，如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右，河北省沧州市的苦咸水淡化成本为2.5元/立方米左右。在海水淡化中如果可以尽可能提高能量利用率，就可以提高单位时间的产水量，从而在最大程度上降低成本。
发明内容
针对普通海水淡化的能耗高和产水量低，提供一种新型太阳能海水淡化装置，提高能量利用率，提高产淡水量。
本发明是通过如下技术方案得以实现的：
一种利用太阳能进行海水淡化的装置，包括蒸发器、毛细碳纤维管束、聚光镜、蛇形管、冷凝箱、气液分离器和控制器；
所述蒸发器内部设置有毛细碳纤维管束和液面高度检测装置；所述蒸发器上端开口处用聚光镜密封；所述蒸发器与冷凝箱之间通过管道连通，管道上安装有海水泵；
所述冷凝箱内设置有蛇形管；所述蛇形管一端与蒸发器侧壁连通；另一端与气液分离器相连接；所述蛇形管与蒸发器侧壁相连通位置的高度高于蒸发器液面高度；所述冷凝箱通过U型管与海水箱相连通；所述蒸发器通过导线与蒸发器相连接；所述控制器通过导线分别与真空泵、真空表、液面高度检测装置、海水泵相连接。
进一步的，所述蒸发器下端设置有孔，通过节流阀控制蒸发器中的液体进入浓盐水箱。
进一步的，所述气液分离器出口端设置有真空泵。
进一步的，所述蛇形管与蒸发器之间设置有丝网捕沫器。
进一步的，所述海水箱液面高度高于冷凝箱液面高度。
进一步的，所述毛细碳纤维管束为单根毛细碳纤维管并列形成的管束。
进一步的，所述液面高度检测装置为LTC1000型液面高度检测装置。
进一步的，所述冷凝箱截面为边长20cm的正方形，高度为50cm。
进一步的，所述蒸发器截面为边长10cm的正方形，高度为30cm。
1.该装置的大部分能量来源于太阳聚光能，而且装置无需复杂的器件，生产成本低，海水淡化过程经济节能环保。
2.蒸发器中的毛细碳纤维管束将海水吸到其顶部，由聚光斑加热，由于真空泵不断抽取不凝气，使蒸发腔处于负压状态，降低海水的蒸发温度，极大地提高了蒸汽的蒸发速率。
3.冷凝管采用蛇形管，蛇形管拥有较大的冷凝面积，并将其浸没在海水中，极大地提高了冷凝效率，而且冷凝中蒸汽放出潜热来加热海水。
4.该装置充分利用水的位能，省去了泵的同时还节约了能量，例如海水箱与冷凝箱通过U型管，利用虹吸原理自动调节液面高度，蒸发器下部连接浓盐水箱。
5.本装置主要利用聚光镜来对太阳聚光并将其转化为光热能来加热海水，通过真空泵制造真空来提高海水的蒸发速率，通过增大冷凝面积使蒸汽充分冷凝，并且充分利用了蒸汽冷凝的潜热来加热即将蒸发的海水，提高了能源利用率，还利用了虹吸原理来调节海水输入量。该装置绿色环保，极大地节省了人力，物力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
附图标记如下：
1-蒸发器；2-毛细碳纤维管束；3-节流阀；4-浓盐水箱；5-聚光镜；6-丝网捕沫器；7-海水泵；8-淡水箱；9-汽液分离器；10-真空泵；11-蛇形管；12-冷凝箱；13-U型管；14—海水箱；15-真空表；16-液面高度检测装置；17-控制器；18-管道。
具体实施方式
为对本发明做进一步的理解，现结合附图说明：
一种利用太阳能进行海水淡化的装置，包括蒸发器1、毛细碳纤维管束2、聚光镜5、蛇形管11、冷凝箱12、气液分离器9；
所述蒸发器1内部设置有毛细碳纤维管束2和液面高度检测装置16；所述蒸发器1上端开口处用聚光镜5密封；所述蒸发器1与冷凝箱12之间通过管道18连通，管道18上安装有海水泵7；所述冷凝箱12内设置有蛇形管11；所述蛇形管11一端与蒸发器1侧壁连通；另一端与气液分离器9相连接；所述蛇形管11与蒸发器1侧壁相连通位置的高度高于蒸发器1液面高度；所述冷凝箱12通过U型管13与海水箱14相连通；所述真空表15通过导线与蒸发器1相连接；所述控制器17通过导线分别与真空泵10、真空表15、液面高度检测装置16、海水泵7相连接。所述蒸发器1下端设置有孔，通过节流阀3控制蒸发器1中的液体进入浓盐水箱4。所述气液分离器9出口端设置有真空泵10。所述蛇形管11与蒸发器1之间设置有丝网捕沫器6；所述丝网捕沫器6与蛇形管11相连通。所述海水箱14液面高度高于冷凝箱12液面高度。所述毛细碳纤维管束2为单根毛细碳纤维管并列形成的管束。所述液面高度检测装置16为LTC1000型液面高度检测装置。所述冷凝箱12截面为边长20cm的正方形，高度为50cm。所述蒸发器1截面为边长10cm的正方形，高度为30cm。
结合附图1，毛细碳纤维管束2将蒸发器1中的海水吸附至毛细碳纤维管束2的上表面，通过聚光镜5，可选CPC太阳能聚光器，在聚光镜吸收太阳光，从而加热海水，使蒸发器1中的海水蒸发形成蒸汽，蒸汽进入蛇形管11内，并通过丝网捕沫器6分离气体中的雾沫，再经过置于冷凝箱12中的部分蛇形管11对蒸汽进行冷却，蒸汽经过汽液分离器9冷凝后产生的淡水流入淡水箱8，未冷凝气体通过真空泵10排出。
通过虹吸原理将海水箱14中的海水吸入冷凝箱12，蛇形管11内蒸汽冷凝释放的潜热将其中海水加热后，通过海水泵7将加热后的海水输入蒸发器1中，装置运行过程中，使节流阀3保持一定开度，在重力作用下，蒸发器1中底部的海水流入浓盐水箱4。
真空表15测量出蒸发腔中的压力，以此来控制真空泵10的转速，如果压力过大，则增大真空泵10的转速，如果压力过小，就降低真空泵10的转速。液面高度测量装置16检测蒸发器1中的液面高度来控制海水泵7的转速，如果液面增高则降低转速，反之亦然。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，包括蒸发器(1)、毛细碳纤维管束(2)、聚光镜(5)、蛇形管(11)、冷凝箱(12)、气液分离器(9)和控制器(17)；
所述蒸发器(1)内部设置有毛细碳纤维管束(2)和液面高度检测装置(16)；所述蒸发器(1)上端开口处用聚光镜(5)密封；所述蒸发器(1)与冷凝箱(12)之间通过管道(18)连通，管道(18)上安装有海水泵(7)；
所述冷凝箱(12)内设置有蛇形管(11)；所述蛇形管(11)一端与蒸发器(1)侧壁连通；另一端与气液分离器(9)相连接；所述蛇形管(11)与蒸发器(1)侧壁相连通位置的高度高于蒸发器(1)液面高度；所述冷凝箱(12)通过U型管(13)与海水箱(14)相连通；所述蒸发器(1)通过导线与真空表(15)相连接；所述控制器(17)通过导线分别与真空泵(10)、真空表(15)、液面高度检测装置(16)、海水泵(7)相连接。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，所述蒸发器(1)下端设置有孔，通过节流阀(3)控制蒸发器(1)中的液体进入浓盐水箱(4)。
3.根据权利要求1所述的利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，所述气液分离器(9)出口端设置有真空泵(10)。
4.根据权利要求1所述的利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，所述蛇形管(11)与蒸发器(1)之间设置有丝网捕沫器(6)；所述丝网捕沫器(6)与蛇形管(11)相连通。
5.根据权利要求1所述的利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，所述海水箱(14)液面高度高于冷凝箱(12)液面高度。
6.根据权利要求1至5任一项所述的利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，所述毛细碳纤维管束(2)为单根毛细碳纤维管并列形成的管束。
7.根据权利要求1所述的利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，所述液面高度检测装置(16)为LTC1000型液面高度检测装置。
8.根据权利要求1所述的利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，所述冷凝箱(12)截面为边长20cm的正方形，高度为50cm。
9.根据权利要求1所述的利用太阳能进行海水淡化的装置，其特征在于，所述蒸发器(1)截面为边长10cm的正方形，高度为30cm。
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