CN106517395A - 循环聚光热咸淡水分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环聚光热咸淡水分离器，主要包括进水单元、热交换单元、聚光蒸发单元、冷凝单元，热交换单元包括聚光热盘管和高温蒸汽盘管，高温蒸汽盘管与聚光热盘管相互接触进行热交换，高温蒸汽盘管进口对应聚光热盘管出口，高温蒸汽盘管出口对应聚光热盘管进口，进水单元与聚光热盘管进口相连，冷凝单元与高温蒸汽盘管出口相连，聚光热盘管出口与聚光蒸发单元相连，高温蒸汽盘管进口与聚光蒸发单元相连，聚光蒸发单元设有聚光装置。本发明用于盐碱水的淡水分离，采用两套聚光热系统，有机组合，能量利用率高，蒸馏水产量多，适用于盐碱化地区的盐碱水淡化，具有广泛的市场前景。

Description

循环聚光热咸淡水分离器
技术领域
本发明涉及一种循环聚光热咸淡水分离器。
背景技术
世界上许多地方都缺乏淡水，缺水地区往往是由于强烈的太阳光所致，如新疆南部地区，拥有优质太阳能源和可供淡化的咸水。因此，利用太阳能进行咸水淡化从而解决居民饮用水和农业灌溉问题具有重要的意义。在节能减排技术不断进步的背景下，太阳能蒸发器获取淡水装置成为了当前全球的研究热点。然而，太阳能蒸发器淡化技术至今仍然不能大规模推广利用，究其原因是它的效率低下，无法与传统的工业化盐碱水淡化系统相媲美，而且以往的研究都不能解决太阳能蒸发器淡化技术中能源重复利用的问题，对太阳能蒸发器产生的水蒸气进行冷凝时，蒸汽散热所产生的能量被浪费了，直接散发到了空气中。另外，现有的太阳能蒸发器构造一般是由倾斜玻璃、集热底板、蒸发器、集水装置组成，将太阳能蒸发器置于太阳光照充足的区域，太阳光透过倾斜玻璃进入蒸发器，被集热底板吸收，从而蒸发器内部温度升高产生水蒸气，在重力作用下，水蒸气在倾斜玻璃上凝结而成的水珠汇集流入集水装置。传统的太阳能蒸发器构造过于简单，工作效率过低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种循环聚光热咸淡水分离器。
一种循环聚光热咸淡水分离器，主要包括进水单元、热交换单元、聚光蒸发单元、冷凝单元，热交换单元包括聚光热盘管和高温蒸汽盘管，高温蒸汽盘管与聚光热盘管相互接触进行热交换，高温蒸汽盘管进口对应聚光热盘管出口，高温蒸汽盘管出口对应聚光热盘管进口，进水单元与聚光热盘管进口相连，冷凝单元与高温蒸汽盘管出口相连，聚光热盘管出口与聚光蒸发单元相连，高温蒸汽盘管进口与聚光蒸发单元相连，聚光蒸发单元设有聚光装置。
所述聚光热盘管采用黑色玻璃管，与高温蒸汽盘管接触部分往返弯曲。
所述高温蒸汽盘管采用玻璃管，与聚光热盘管接触部分往返弯曲。
进一步设有支撑板，用于安置聚光热盘管和高温蒸汽盘管，固定盘管的同时保证聚光热盘管面向阳光。
所述聚光热盘管和高温蒸汽盘管相切接触，空隙处采用传热材料填充。
进一步，聚光热盘管出口的端部设有一个自旋喷头，使进水以水平喷流形式进入聚光蒸发单元，通过喷流自旋形成水平对流。
进一步，在聚光蒸发单元内设有抽气泵，用于内部高温蒸汽抽入到高温蒸汽盘管进口。
所述聚光蒸发单元的聚光装置采用三个柱面镜和一个反光镜，从而具有四面聚光热功能。
所述的冷凝单元包括冷凝室和集水器。
本发明的有益效果是，该循环聚光热咸淡水分离器具有聚光热盘管和高温蒸汽盘管，两者重叠进行热交换，充分利用了高温蒸汽的热量给冷咸水加热，使能量利用率更高；并且蒸发单元，不仅能够对热水进行二次加热，还极大地提高了聚热温度，设有自旋喷头和抽气泵，可以促进水蒸气的循环对流换热，大大提高工作效率，而且具有不间断产水功能。
本发明不仅制造成本低，能源利用率高，持续产水，而且与现有技术相比，工作效率得到明显提升，具有广泛的市场前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是本发明循环聚光热咸淡水分离器的结构示意图；
图2是本发明循环聚光热咸淡水分离器的工作示意图；
图3是自旋喷头的工作原理图；
图4是聚光热盘管与高温蒸汽盘管相切重叠的截面图；
图5是聚光热盘管单独示意图；
图6是高温蒸汽盘管单独示意图；
图中：直立储水箱1、聚光热盘管进口2-1、聚光热盘管出口2-2、高温蒸汽盘管进口3-1、高温蒸汽盘管出口3-2、支撑板4、自旋喷头5、抽气泵6、蒸发器7、柱面镜8、反光镜9、冷凝室10、集水器11。
具体实施方式
如图1所示，一种循环聚光热咸淡水分离器，主要包括进水单元、热交换单元、聚光蒸发单元、冷凝单元。所述的进水单元在图1中主要包括直立储水箱1，开启时可以依靠自流进入聚光热盘管中。所述的冷凝单元包括冷凝室10和集水器11。聚光蒸发单元主要包括聚光装置和蒸发器7。
热交换单元包括聚光热盘管（图5所示）和高温蒸汽盘管（图6所示），高温蒸汽盘管与聚光热盘管相互接触进行热交换，高温蒸汽盘管进口3-1对应聚光热盘管出口2-2，高温蒸汽盘管出口3-2对应聚光热盘管进口2-1，进水单元与聚光热盘管进口2-1相连，冷凝单元与高温蒸汽盘管出口3-2相连，聚光热盘管出口2-2与聚光蒸发单元相连，高温蒸汽盘管进口3-1与聚光蒸发单元相连。聚光热盘管面向太阳光吸热，高温蒸汽盘管则给聚光热盘管提供热量，达到双重加热的目的。聚光热盘管的进口在支撑板4的左前，是冷咸水，聚光热盘管的出口在支撑板4的右后，是热咸水。高温蒸汽盘管进口在支撑板4的右后，是热蒸汽，出口在支撑板4的左前，是冷凝水。高温蒸汽盘管的进口温度比聚光热盘管的出口温度高，热量从高温蒸汽盘管传向聚光热盘管。高温蒸汽盘管的出口温度比聚光热盘管的进口高，热量从高温蒸汽盘管传向聚光热盘管，高温蒸汽盘管放热成冷却水。因此热量一直从高温蒸汽盘管传向聚光热盘管。
所述聚光热盘管采用黑色玻璃管，与高温蒸汽盘管接触部分往返弯曲，用于吸收太阳光热从而加热咸水，且防止咸水的腐蚀。
所述高温蒸汽盘管采用玻璃管，与聚光热盘管接触部分往返弯曲。
进一步设有支撑板4，用于安置聚光热盘管和高温蒸汽盘管，固定盘管的同时保证聚光热盘管面向阳光。
所述聚光热盘管和高温蒸汽盘管相切接触，空隙处采用传热材料填充。
进一步，聚光热盘管出口2-2的端部设有一个自旋喷头5，使进水以水平喷流形式进入聚光蒸发单元，通过喷流自旋形成水平对流，利用紊动扩散提高气液分离效率。
进一步，在聚光蒸发单元内设有抽气泵6，用于内部高温蒸汽抽入到高温蒸汽盘管进口3-1。
蒸发器7由玻璃材料制成，经过密闭处理，防止漏气，并可以免受咸水的腐蚀。聚光装置采用三个柱面镜8和一个反光镜9，从而具有四面聚光热功能。
冷凝室10由绝热箱体与集水装置组成，绝热箱体与外界隔热，保持箱体内温度处于较低状态，并置于通风处散热，使得水蒸气遇冷能够凝结。冷凝室10内产生的净水由集水器11收集。
图2中，聚光热盘管出口2-2热咸水以喷流形式进入蒸发器。根据风车原理，风车型自旋喷头5由于喷射雾状流体产生了推动力，使得喷头自旋转。喷流自旋在蒸发器7内部产生扰动，抽气泵6抽走高温蒸汽，一喷一抽形成对流，利用紊动扩散提高气液分离效率。
图3中显示从上往下看时，自旋喷头5的构造，自旋喷头5喷射雾状流体产生了水平推动力，使得喷头自旋转，在蒸发器7内部产生扰动。自旋喷头5位置高于蒸发器7内的液面，并且平行于水面自旋，保证水平方向喷射水雾的同时不会下面水体阻力的干扰。
图4中，示意了聚光热盘管和高温蒸汽盘管的叠放位置，两者相切。高温蒸汽盘管管径比聚光热盘管的管径粗，是聚光热盘管的1.5倍左右。从而，一根高温蒸汽盘管可与两根聚光热盘管相切，同时对空隙处进行传热材料填充，保证传热质量。聚光热盘管的咸水吸收太阳光热后，出口温度能够达到70-75度左右，进入蒸发器后经过二次聚光热，温度可以达到90度以上，热咸水变成高温蒸汽被抽入高温蒸汽盘管。高温蒸汽温度可达90-95度，因此在高温蒸汽盘管入口处温度最高，比聚光热盘管的出口温度高很多，热量从高温蒸汽盘管3入口传向聚光热盘管出口。而聚光热盘管的入口为冷咸水，温度最低，所以热量仍然由高温蒸汽盘管的出口传向聚光热盘管。

Claims (9)

1.一种循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于：主要包括进水单元、热交换单元、聚光蒸发单元、冷凝单元，热交换单元包括聚光热盘管和高温蒸汽盘管，高温蒸汽盘管与聚光热盘管相互接触进行热交换，高温蒸汽盘管进口（3-1）对应聚光热盘管出口（2-2），高温蒸汽盘管出口（3-2）对应聚光热盘管进口（2-1），进水单元与聚光热盘管进口（2-1）相连，冷凝单元与高温蒸汽盘管出口（3-2）相连，聚光热盘管出口（2-2）与聚光蒸发单元相连，高温蒸汽盘管进口（3-1）与聚光蒸发单元相连，聚光蒸发单元设有聚光装置。
2.根据权利要求1所述的循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，所述聚光热盘管采用黑色玻璃管，与高温蒸汽盘管接触部分往返弯曲。
3.根据权利要求1所述的循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，所述高温蒸汽盘管采用玻璃管，与聚光热盘管接触部分往返弯曲。
4.根据权利要求1所述的循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，进一步设有支撑板（4），用于安置聚光热盘管和高温蒸汽盘管，固定盘管的同时保证聚光热盘管面向阳光。
5.根据权利要求1所述的循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，所述聚光热盘管和高温蒸汽盘管相切接触，空隙处采用传热材料填充。
6.根据权利要求1所述的循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，进一步，聚光热盘管出口（2-2）的端部设有一个自旋喷头（5），使进水以水平喷流形式进入聚光蒸发单元，通过喷流自旋形成水平对流。
7.根据权利要求1所述的循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，进一步，在聚光蒸发单元内设有抽气泵（6），用于内部高温蒸汽抽入到高温蒸汽盘管进口（3-1）。
8.根据权利要求1所述的循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，所述聚光蒸发单元的聚光装置采用三个柱面镜（8）和一个反光镜（9），从而具有四面聚光热功能。
9.根据权利要求1所述的循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，所述的冷凝单元包括冷凝室（10）和集水器（11）。
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