CN106629948A - 一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，冷凝器位于喇叭状集热棚的导流腔内，冷凝器包括多层沿集热棚内壁弧形设置的换热管束，各层换热管束间隔设置；各层换热管束的顶端连通分流管，水泵将海水池中的海水引入分流管中；各层换热管束的末端连通汇流管，汇流管的出口处连通位于底部的海水蓄热层；各层换热管束的末端下方设置有淡水收集槽，各层淡水收集槽由竖直布置的导流内管连通，导流内管的出口处设有淡水导流槽，淡水导流槽的末端连通淡水存储池。本发明将海水用作冷却液，不仅利用海水实现湿热空气的冷凝和淡水的析出，而且对海水起到预热作用，加强了换热效果。

Description

一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器
技术领域
本发明涉及利用太阳能进行发电及海水淡化技术领域，具体涉及一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器。
背景技术
在淡水资源日益匮乏的今天，利用太阳能进行海水或苦咸水的淡化，已愈来愈受到重视。
现有的利用太阳能进行发电及海水淡化装置，如专利200810021605.3公开了一种利用太阳能进行烟囱发电及海水淡化的装置，将太阳能发电和太阳能海水淡化装置组合在一起，虽然提高了太阳能的转换效率，同时能够附加淡水产出，使得海水淡化更具经济效益，但是由于依靠透明盖板来实现水汽冷凝为淡水，利用效率低下，造成热能的无端浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，利用海水实现湿热空气的冷凝和淡水的析出，同时对海水起到预热作用，提高了系统淡水产量。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，冷凝器位于喇叭状集热棚的导流腔内，
冷凝器包括多层沿集热棚内壁弧形设置的换热管束，各层换热管束间隔设置；
各层换热管束的顶端连通分流管，水泵将海水池中的海水引入分流管中；各层换热管束的末端连通汇流管，汇流管的出口处连通位于底部的海水蓄热层；
各层换热管束的末端下方设置有淡水收集槽，各层淡水收集槽由导流内管连通，导流内管的出口处连通淡水存储池。
进一步的，每层换热管束由多个换热管依次排列成绕集热棚竖直中心的圆形。
进一步的，各层换热管束的顶端处于同一水平面，末端处于同一垂直面。
进一步的，分流管包括两个对称连通的扇形第一主干管，两个第一主干管的进水口分别连通水泵，两个第一主干管的半径上设有与各层换热管束顶端对应的圆形第一分支管。
进一步的，汇流管包括对应各层换热管束末端的圆形第二分支管，各层第二分支管通过竖直设置的第二主干管相连通，第二主干管的末端出口连通海水蓄热层。
进一步的，淡水收集槽的一端位于换热管束末端下表面的下方，其表面呈流线形，另一端呈弯勾形与换热管束的末端开口相对。
进一步的，从海水蓄热层内向外部海水池延伸一根管道，在管道内安装限流阀。
进一步的，淡水存储池的上方设有盖板。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明将海水用作冷却液，不仅利用海水实现湿热空气的冷凝和淡水的析出，而且冷凝器反过来对海水起到预热作用，使能量得到充分的利用。分流管和汇流管起到均匀分配流量的作用，加强了换热管束的换热效果，提高了冷凝器的换热效率。
附图说明
图1是本发明冷凝器的结构示意图；
图2是冷凝器中换热管束的截面图；
图3是冷凝器中分流管的俯视图；
图4是冷凝器中汇流管的主视图；
图5是冷凝器中淡水收集槽的结构示意图。
附图标记：1、集热棚；2、换热管束；3、分流管；3-1、第一主干管；3-2、第一分支管；4、水泵；5、汇流管；5-1、第二分支管；5-2、第二主干管6、淡水收集槽；7、导流内管；8、淡水存储池；9、盖板；10、海水蓄热层；11、限流阀；12、隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。
本发明的一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，如图1所示，冷凝器位于喇叭状集热棚1的导流腔内，冷凝器包括多层沿集热棚1内壁弧形设置的换热管束2，各层换热管束2间隔设置；
各层换热管束2的顶端连通分流管3，水泵4将海水池中的海水引入分流管3中；各层换热管束2的末端连通汇流管5，汇流管5的出口处连通位于底部的海水蓄热层11；
各层换热管束2的末端下方设置有淡水收集槽6，各层淡水收集槽6由竖直布置的导流内管7连通，导流内管7的出口处连通淡水存储池8。
在水泵4的作用下将远处海水池中的海水引入分流管3中。分流管3能均匀分配流量，使海水以一定流速均匀流入换热管束2中，经过换热管束2的换热后流入汇流管5，此时海水经预热由汇流管5流入海水蓄热层10中。流入换热管束间隔层内的湿热空气在经过换热时温度下降并析出液态水，液态水沿换热管束2壁流入淡水收集槽6，经导流内管7流入淡水存储池8中收集。
在本实施例中，冷凝器位于集热棚的底部，绕集热棚竖直中心圆形对称设置。集热棚为集热棚盖板与集热棚底板之间形成喇叭状的导流腔；导流腔从下往上逐渐变窄，冷凝器即位于导流腔的竖直中心处。换热管束的截面图如图2所示，每层换热管束由多个换热管依次排列成绕集热棚竖直中心的圆形，各层换热管束从集热棚内壁向内依次间隔设置，相邻两层换热管束之间形成导流通道。各层换热管束的顶端处于同一水平面，末端处于同一垂直面。
分流管的结构图如图3所示，分流管水平设置，包括两个对称连通的扇形第一主干管3-1，两个第一主干管3-1的进水口分别连通水泵，两个第一主干管3-1的半径上设有与各层换热管束顶端对应的圆形第一分支管3-2。在水泵4作用下，海水池的海水从分流管3斜对角线上两侧汇入外围第一主干管3-1中，海水沿着外围第一主干管管道的四个入口进入内部第一分支管管道中，各层第一分支管相互连通，第一分支管管道下部有连接口，每个连接口与换热管束相连，保证海水均匀的流入换热管束2中。分流管3能均匀分配流量，使海水以一定流速均匀流入换热管束2中，加强了换热管束的换热效果，提高了冷凝器的换热效率。
汇流管的结构如图4所示，汇流管5竖直设置，包括对应各层换热管束末端的圆形第二分支管5-1，各层第二分支管5-1通过竖直设置的第二主干管5-2相连通，第二主干管5-2的末端出口连通海水蓄热层11。每层第二分支管呈圆环形且每一层半径相同，每一层第二分支管上有连接口，每个连接口与换热管束2末端出口相连，海水在通过汇流管5后流入海水蓄热层中。汇流管起到均匀分配流量的作用，加强了换热管束的换热效果，提高了冷凝器的换热效率。
为控制海水蓄热层内海水量，从海水蓄热层内向外部海水池延伸一根管道，在管道内安装限流阀11。限流阀11控制流入海水蓄热层的流量，保证海水蓄热层处于同一水平高度。
淡水收集槽6的结构如图5所示，淡水收集槽的一端位于换热管束末端下表面的下方，其表面呈流线形，可以减少湿热空气气流阻碍，其另一端呈弯勾形与换热管束的末端开口相对，减少淡水蒸发，且弯勾高度和换热管束直径相当，避免阻碍气流。一层淡水收集槽就是由如图所示截面沿集热棚中心竖直轴旋转360度而成。淡水收集槽6整体位于换热管束2的右下方，顺着换热管束的弧形坡度放置，形成包覆换热管束2末端开口的形状，使沿换热管束上表面及下表面留下的淡水落入淡水收集槽6中。每层淡水收集槽6在底部开口，使淡水可以下流，在各层淡水收集槽6开口处连接导流内管7，使淡水通过导流内管7下流。
淡水存储池8位于集热棚底部，淡水存储池8与海水蓄热层10之间竖直设置有隔板12。淡水存储池的上方设有盖板9，由于盖板9的存在能减少淡水的蒸发损失。
本发明冷凝器进行海水淡化的工作原理为：海水蓄热层10中的海水在太阳能照射下蒸发为湿热空气，湿热空气沿集热棚1内导流腔进入冷凝器中。同时，远处海水池中的海水在水泵4的作用下进入分流管3，海水经分流管3均匀流入各层换热管束2中，湿热空气在经过换热管束2时将一部分热量交换给海水，因此湿热空气温度下降并且析出液态水。液态水沿着换热管束2外表面流下被淡水收集槽6收集，淡水收集槽6呈弯勾形且过渡平缓，对热气流流动干扰很小，收集到的淡水的蒸发损失小，最后淡水沿着导流内管7流入淡水储存池8中。
流经换热管束2的海水吸收了湿热空气的热量而升温，沿着汇集管5流入海水蓄热层10中，因此海水蓄热层中的海水有一定的初始温度，冷凝器对于海水起到预热作用。在白天，海水蓄热层中的海水温度继续升高使蒸发加剧，因此有源源不断的湿热空气进入冷凝器中。汇集管5向外部延伸的水管起到控制流量的作用，当海水蓄热层超过额定高度时，限流阀11停止限流，将多余海水排到外部海水池中。
本发明将海水用作冷却液，不仅利用海水实现湿热空气的冷凝和淡水的析出，而且冷凝器反过来对海水起到预热作用，使能量得到充分的利用。分流管和汇流管起到均匀分配流量的作用，加强了换热管束的换热效果，提高了冷凝器的换热效率。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，冷凝器位于喇叭状集热棚的导流腔内，
冷凝器包括多层沿集热棚内壁弧形设置的换热管束，各层换热管束间隔设置；
各层换热管束的顶端连通分流管，水泵将海水池中的海水引入分流管中；各层换热管束的末端连通汇流管，汇流管的出口处连通位于底部的海水蓄热层；
各层换热管束的末端下方设置有淡水收集槽，各层淡水收集槽由竖直布置的导流内管连通，导流内管的出口处连通淡水存储池。
2.根据权利要求1所述的一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，每层换热管束由多个换热管依次排列成绕集热棚竖直中心的圆形。
3.根据权利要求1所述的一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，各层换热管束的顶端处于同一水平面，末端处于同一垂直面。
4.根据权利要求1所述的一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，分流管包括两个对称连通的扇形第一主干管，两个第一主干管的进水口分别连通水泵，两个第一主干管的半径上设有与各层换热管束顶端对应的圆形第一分支管。
5.根据权利要求1所述的一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，汇流管包括对应各层换热管束末端的圆形第二分支管，各层第二分支管通过竖直设置的第二主干管相连通，第二主干管的末端出口连通海水蓄热层。
6.根据权利要求1所述的一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，淡水收集槽的一端位于换热管束末端下表面的下方，其表面呈流线形，另一端呈弯勾形与换热管束的末端开口相对。
7.根据权利要求1所述的一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，从海水蓄热层内向外部海水池延伸一根管道，在管道内安装限流阀。
8.根据权利要求1所述的一种烟囱型太阳能发电及海水淡化装置用冷凝器，其特征是，淡水存储池的上方设有盖板。
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