CN107117677A - 气液双循环聚光热咸淡水分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气液双循环聚光热咸淡水分离器，主要包括储水箱、热交换单元、晒热单元、蒸发器、集水器。晒热单元由多根水平并行排列的玻璃管串联而成，每根玻璃管底部设置有反光镜；热交换单元包括真空的壳体，以及位于壳体内的盘管，盘管内具有换热管；所述储水箱、换热管、串联的玻璃管、蒸发器、盘管依次连接。储水箱中的水可以依靠水压自流进入换热管，继而进入玻璃管。咸水经过玻璃管曝晒预热之后进入蒸发器。蒸发器将预热过后的咸水继续加热，蒸发成为水蒸气。水蒸气进入盘管，与换热管中的冷咸水进行热交换后，变成冷凝水排入集水器。本发明装置成本低，安装简易，操作性强，在太阳能资源充足地区可达到显著的加热蒸发和冷凝集水效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种气液双循环聚光热咸淡水分离器。
背景技术
南疆地区盐碱水污染严重，但是光热资源丰富。因此，利用太阳能进行咸水淡化对缓解盐碱水污染具有重要的意义。太阳能咸水淡化技术中常用的有太阳能蒸发器和多效闪蒸两种手段。太阳能蒸发器成本低，效率也低；多效闪蒸技术效率高，成本也高。另外，太阳能咸水淡化技术至今仍然具有明显的缺点，即太阳能咸水淡化技术中能源重复利用的问题，太阳能咸水淡化产生的水蒸气进行冷凝时，蒸汽散热所产生的能量大部分被浪费了，直接散发到了空气中。鉴于此，本发明专利将太阳能蒸发器和多级闪蒸技术结合，取长补短，提供一种性价比高的咸水淡化装置。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种气液双循环聚光热咸淡水分离器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种气液双循环聚光热咸淡水分离器，主要包括储水箱、热交换单元、晒热单元和蒸发器；所述晒热单元由多根水平并行排列的玻璃管串联而成，每根玻璃管底部设置有反光镜；所述热交换单元包括真空的壳体，以及位于壳体内的盘管；所述盘管内具有换热管；所述储水箱、换热管、串联的玻璃管、蒸发器、盘管依次连接。
进一步地，所述蒸发器包括蒸发腔，以及均匀布置在蒸发腔外围的多个透镜，所述蒸发腔呈球缺结构，底面中心安装有雾化喷头，雾化喷头与玻璃管出口相连，蒸发腔顶部与盘管进口相连。
进一步地，所述盘管由多根隔热管连接而成。
进一步地，所述换热管通过支架安装在盘管中心位置。
进一步地，所述蒸发器为类球缺结构的蒸发腔，所述蒸发腔的球面由多个多边形透镜拼接而成。
本发明的有益效果是，该气液双循环咸淡水分离器具有晒热单元、热交换单元和蒸发器。晒热单元由玻璃材料制成，不与咸水产生反应，因此不会引入新的污染，并且玻璃管底部设有反射镜，能够增大接收太阳光的面积，提高晒热效率；蒸发器具有聚光热装置，能够在短时间内使咸水温度升高至沸点，蒸发成水蒸气。热交换单元由盘管(通热蒸汽)和换热管(通冷咸水)组成，盘管与换热管两者相套，冷咸水与热蒸汽在换热管壁面处发生热交换，换热面积大且热量不易流失，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；该装置一旦启动之后，就可以利用太阳能光热不间断地产水，产水速度快，产量高。
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
图1是本发明气液双循环聚光热咸淡水分离器的结构示意图；
图2是本发明气液双循环聚光热咸淡水分离器的咸水流动示意图；
图3是本发明气液双循环聚光热咸淡水分离器的热交换单元原理图；
图4是本发明气液双循环聚光热咸淡水分离器的热交换单元结构图；
图5是晒热盘管的结构图；
图6是蒸发器示意图；
图7是雾化喷头示意图；
图8为类球缺结构的蒸发器的示意图；
图中：储水箱1、进水管2、热交换单元3、盘管3-1、换热管3-2、晒热单元4、反光镜4-1、玻璃管4-2、出水管5、蒸发器6、蒸发腔6-1、雾化喷头6-2、菲涅尔透镜7、可调整支架8、抽气泵9、热蒸汽进管10、出水阀11、集水器12。
具体实施方式
如图1所示，一种气液双循环聚光热咸淡水分离器，主要包括储水箱1、热交换单元3、晒热单元4和蒸发器6；所述晒热单元4由多根水平并行排列的玻璃管4-2串联而成，每根玻璃管4-2底部设置有反光镜4-1；所述热交换单元3包括真空的壳体，以及位于壳体内的盘管3-1；所述盘管3-1内具有换热管3-2；所述储水箱1、换热管3-2、串联的玻璃管4-2、蒸发器6、盘管3-1依次连接。储水箱1中的水可以依靠水压自流进入换热管3-2，继而进入玻璃管4-2。咸水经过玻璃管4-2曝晒预热之后进入蒸发器6。蒸发器6将预热过后的咸水继续加热，达到沸点，蒸发成为水蒸气。水蒸气进入盘管3-1，与换热管3-2中的冷咸水进行热交换后，变成冷凝水排除，图中设置了集水器12对冷凝水进行收集。
其中，如图5所示，并行排列的玻璃管4-2有利于增加咸水流动路径，从而增强咸水晒热时间和温度，并且玻璃管与咸水之间不会发生反应，减少了次生污染的风险，同时，底部的反光镜4-1可反射太阳光进入玻璃管内，进一步增加玻璃管的受热面积，使玻璃管的下半部分也可以接受阳光照射。通过本发明的装置，可以在太阳能资源充足地区达到显著的加热蒸发和冷凝集水效果，另外，该装置成本低，安装简易，操作性强，适合咸水污染严重的落后地区。
如图6所示，所述蒸发器6包括蒸发腔6-1，以及均匀布置在蒸发腔6-1外围的多个菲涅尔透镜7，所述蒸发腔6-1呈球缺结构，底面中心安装有雾化喷头6-2，雾化喷头6-2与玻璃管4-2出口通过出水管5相连，蒸发腔6-1顶部与盘管3-1进口相连。预热后的咸水经雾化喷头6-2处理成喷雾，液态的喷雾在蒸发腔6-1内受到菲涅尔透镜7聚集的光热照射后，温度迅速升高达到沸点，并且由于雾状的液体质量小，密度轻，极易形成水蒸气，从而咸水液体变成水蒸气气体效率极高；图中在蒸发腔6-1与盘管3-1之间的热蒸汽进管10上还设置了抽气泵9，用于引导水蒸气的流向，同时吸走蒸发腔6-1内的气体，形成负压，降低液-气转化温度(降低沸点)。
上述蒸发器可以采用如图8所示的类球缺结构的蒸发腔代替，所述蒸发腔的球面由多个五边形透镜和多个六边形透镜拼接而成。该结构其实将图6中的腔体和菲涅尔透镜7合为一体，节省空间，节省耗材，且能大大提高蒸发效率。
如图4所示，所述盘管3-1由多根隔热管连接而成。隔热管保证了热交换只发生在管内，防止热量往外流失，充分利用了水蒸气的热量加热冷咸水，提高能量利用率，根据实际工况，两根盘管首尾相接，可以组装成任何尺寸的换热单元，拆装方便且成本低，免去了大模块的复杂昂贵的加工费用；另一方面，所述换热管3-2通过支架安装在盘管3-1中心位置，保证换热面积最大化，避免换热管3-2与盘管3-1接触影响换热效果，最终提高换热效果。
Claims (5)
1.一种气液双循环聚光热咸淡水分离器，其特征在于，主要包括储水箱(1)、热交换单元(3)、晒热单元(4)和蒸发器(6)；所述晒热单元(4)由多根水平并行排列的玻璃管(4-2)串联而成，每根玻璃管(4-2)底部设置有反光镜(4-1)；所述热交换单元(3)包括真空的壳体，以及位于壳体内的盘管(3-1)；所述盘管(3-1)内具有换热管(3-2)；所述储水箱(1)、换热管(3-2)、串联的玻璃管(4-2)、蒸发器(6)、盘管(3-1)依次连接。
2.根据权利要求1所述的咸淡水分离器，其特征在于，所述蒸发器(6)包括蒸发腔(6-1)，以及均匀布置在蒸发腔(6-1)外围的多个透镜，所述蒸发腔(6-1)呈球缺结构，底面中心安装有雾化喷头(6-2)，雾化喷头(6-2)与玻璃管(4-2)出口相连，蒸发腔(6-1)顶部与盘管(3-1)进口相连。
3.根据权利要求1所述的咸淡水分离器，其特征在于，所述盘管(3-1)由多根隔热管连接而成。
4.根据权利要求1所述的咸淡水分离器，其特征在于，所述换热管(3-2)通过支架安装在盘管(3-1)中心位置。
5.根据权利要求1所述的咸淡水分离器，其特征在于，所述蒸发器(6)为类球缺结构的蒸发腔，所述蒸发腔的球面由多个多边形透镜拼接而成。
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