CN107162085A - 一种用于沿海地区的太阳能热水转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，包括蒸发腔、换热箱、太阳能热水器和淡水箱，本装置通过在换热箱内设置换热弯管，有效利用加热海水后产生的水蒸气内的热量对海水进行预加热，进而提高了加工效率，通过太阳能热水器和太阳能空气加热器对海水进行加热，且加热器利用智能电路控制，在电路中设置了欠压保护模块，避免欠压毁损，同时电路使用直流转换器芯片作为控制元件，提高输出电压和电流的稳定性，通过风扇和电热管一起实现空气的加热，大大节省了能源，既得到了大量的淡水，同时方便了后续从海水中制盐加工，通过副腔体和控压管道的设置，使蒸发腔内加热蒸发后剩下的海水浓度进一步增大，进一步方便进行后续的制盐加工。

Description

一种用于沿海地区的太阳能热水转换器

技术领域

本发明涉及热水转换器，具体是一种用于沿海地区的太阳能热水转换器。

背景技术

从海水中取得淡水的过程谓海水淡化，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及可实现盈利的碳酸铵离子交换法。

目前的海水淡化设备大多采用膜法，设备投资大并且需要使用大量的能源，太阳能海水淡化技术是一种利用太阳能提供热源实施海水淡化的新型海水淡化技术，它具有性价比高、对原水水质要求低、低温热源驱动等显著优势，因此，将太阳能集热技术与海水淡化装置结合起来，利用太阳能淡化海水无疑具有广阔的前景，但早期的太阳能海水淡化装置大多结构简单，加工效率不高，无法满足需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，包括蒸发腔、换热箱、太阳能热水器和淡水箱，所述太阳能热水器、淡水箱和蒸发腔依次设置在地面上，所述太阳能热水器由多个太阳能热水管组成，在太阳能热水器顶部设有圆柱形的储存筒，所述储存筒与蒸发腔通过热水输送管相连通，在热水输送管上设有水泵；所述换热箱位于太阳能热水器上方，在换热箱内设有换热弯管，换热弯管一端伸出换热箱上方并安装有第一输送阀，换热弯管另一端伸出换热箱下方并通过第二输送阀与太阳能热水器相连通，在换热箱顶部还设有蒸汽引导管，所述蒸汽引导管另一端固定在蒸发腔顶部并呈向下开口的圆锥状，在蒸汽引导管上设有引流风机，所述淡水箱与换热箱通过管道相连通；所述蒸发腔顶部安装有太阳能空气加热器，太阳能空气加热器设有伸入蒸发腔内的热风管道，在热风管道底部连接有热风输送盘，所述热风输送盘位于蒸发腔内中部；所述蒸发腔内顶面上设有斜顶，在蒸发腔侧面设有与蒸发腔内相连通的副腔体，所述副腔体顶部与斜顶最低处持平，在蒸发腔内还设有控压管道，所述控压管道底部呈开口状并与蒸发腔内相连通，控压管道顶部固定在蒸发腔顶面上，在控压管道内设有与控压管道内壁滑动连接的活塞，所述蒸发腔顶部设有用于控制活塞在竖直方向移动的液压缸，在蒸发腔底部设有高浓海水排出口，所述太阳能空气加热器包括电感L1、芯片IC1、光伏供电模块和三极管V1，所述光伏供电模块的一端分别连接电感L1、电容C1和芯片IC1的引脚2，光伏供电模块的另一端分别连接电容C1、电容C2、电容C3、电阻R3、电热管A、风扇M和芯片IC1的引脚7，二极管D5的阳极连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接电感L1、电容C1的另一端、电容C2的另一端和芯片IC1的引脚2，电感L1的另一端连接二极管D2的阴极和芯片IC1的引脚5，芯片IC1的引脚3连接二极管D3的阳极和电阻R2，电阻R2的另一端连接二极管D4的阴极和电阻R3的另一端，二极管D2的阴极连接二极管D3的阴极、二极管D4的阳极、电容C3的另一端和电热管A的另一端和风扇A的另一端。光伏供电模块包括太阳能板T、储能蓄电池E和二极管D1，太阳能板T的一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1和三极管V1的集电极，三极管V1的基极连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电阻R1和电位器RP1的一个固定端，电位器RP1的滑动端连接电位器RP1的另一个固定端。

作为本发明进一步的方案：所述太阳能热水器与地面呈65°角倾斜安装。

作为本发明再进一步的方案：所述换热弯管为蛇形管。

作为本发明再进一步的方案：所述芯片IC1的型号为XL6013。

作为本发明再进一步的方案：所述太阳能板T为单晶硅太阳能板。

作为本发明再进一步的方案：所述二极管D5为稳压二极管。

作为本发明再进一步的方案：所述电阻R1和电位器RP1组成分压模块。

作为本发明再进一步的方案：所述蓄电池E的额定电压为12V。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置通过在换热箱内设置换热弯管，有效利用加热海水后产生的水蒸气内的热量对海水进行预加热，进而提高了加工效率，通过太阳能热水器和太阳能空气加热器对海水进行加热，且加热器利用智能电路控制，在电路中设置了欠压保护模块，避免欠压毁损，同时电路使用直流转换器芯片作为控制元件，提高输出电压和电流的稳定性，通过风扇和电热管一起实现空气的加热，大大节省了能源，既得到了大量的淡水，同时方便了后续从海水中制盐加工，并且通过副腔体和控压管道的设置，使蒸发腔内加热蒸发后剩下的海水浓度进一步增大，进一步方便进行后续的制盐加工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为太阳能空气加热器的电路图；

图3为光伏供电模块的电路图。

图中1-蒸发腔，11-高浓海水排出口，12-斜顶，13-副腔体，2-换热箱，21-换热弯管，22-第一输送阀，23-第二输送阀，24-蒸汽引导管，25-引流风机，3-储存筒，31-热水输送管，4-太阳能热水器，5-淡水箱，6-太阳能空气加热器，61-热风管道，62-热风输送盘，7-控压管道，71-液压缸，72-活塞。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例中，一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，包括蒸发腔1、换热箱2、太阳能热水器4和淡水箱5，所述太阳能热水器4、淡水箱5和蒸发腔1依次设置在地面上，所述太阳能热水器4由多个太阳能热水管组成，太阳能热水器4与地面呈65°角倾斜安装，在太阳能热水器4顶部设有圆柱形的储存筒3，所述储存筒3与蒸发腔1通过热水输送管31相连通，在热水输送管31上设有水泵；所述换热箱2位于太阳能热水器4上方，在换热箱2内设有换热弯管21，所述换热弯管21为蛇形管，换热弯管21一端伸出换热箱2上方并安装有第一输送阀22，换热弯管21另一端伸出换热箱2下方并通过第二输送阀23与太阳能热水器4相连通，在换热箱2顶部还设有蒸汽引导管24，所述蒸汽引导管24另一端固定在蒸发腔1顶部并呈向下开口的圆锥状，在蒸汽引导管24上设有引流风机25，所述淡水箱5与换热箱2通过管道相连通；所述蒸发腔1顶部安装有太阳能空气加热器6，在太阳能空气加热器6内还设有电加热器用于辅助加热，太阳能空气加热器6设有伸入蒸发腔1内的热风管道61，在热风管道61底部连接有热风输送盘62，所述热风输送盘62位于蒸发腔1内中部；所述蒸发腔1内顶面上设有斜顶12，在蒸发腔1侧面设有与蒸发腔1内相连通的副腔体13，所述副腔体13顶部与斜顶12最低处持平，在蒸发腔1内还设有控压管道7，所述控压管道7底部呈开口状并与蒸发腔1内相连通，控压管道7顶部固定在蒸发腔1顶面上，在控压管道7内设有与控压管道7内壁滑动连接的活塞72，所述蒸发腔1顶部设有用于控制活塞72在竖直方向移动的液压缸71，在蒸发腔1底部设有高浓海水排出口11；

进行海水的淡化处理时，海水首先通过第一输送阀22、换热弯管21和第二输送阀23到达太阳能热水器4内利用太阳能进行加热，加热后的水进入储存筒3内后通过热水输送管31进入蒸发腔1内，通过太阳能空气加热器6对空气进行加热，加热后的高温空气由热风管道61和热风输送盘62送入蒸发腔1内，使加热后的海水再次升温，水受热蒸发，启动引流风机带动水蒸气通过蒸汽引导管24进入换热箱2内，水蒸气与换热弯管21内的海水热交换后冷凝形成的淡水最终进入淡水箱5内收集，而换热弯管21内的海水被预加热，进而提高了热量的利用率，提高了加工效率，蒸发腔1内经过加热剩下的含盐浓度高的海水最终通过高浓海水排出口11排出，将高浓海水排出前，关闭蒸汽引导管24和热水输送管31，通过液压缸71控制活塞72迅速上升使蒸发腔1内气压瞬间下降，使水沸点降低，进而再次蒸发一部分水分，此部分蒸发的水分上升后到达斜顶12处冷凝呈液滴并在重力作用下沿斜顶12下滑最终落入副腔体13内，进而使蒸发腔1内剩下的海水浓度进一步增大，方便进行后续的制盐加工。

本发明的工作原理是：本装置通过在换热箱2内设置换热弯管21，有效利用加热海水后产生的水蒸气内的热量对海水进行预加热，进而提高了加工效率，通过太阳能热水器4和太阳能空气加热器6对海水进行加热，大大节省了能源，既得到了大量的淡水，同时方便了后续从海水中制盐加工，并且通过副腔体13和控压管道7的设置，使蒸发腔1内加热蒸发后剩下的海水浓度进一步增大，进一步方便进行后续的制盐加工。

其中，太阳能空气加热器的内部具体电路如图2和3所示，图3是图2中的光伏供电模块，太阳能板T完成光电转换并通过止逆二极管D1将电能输出，其中一部分储存在蓄电池E中，另一部分加在由三极管V1、电阻R1、电位器RP1和二极管D5组成的欠压保护模块，当蓄电池E中的电压充足时，经过电阻R1、二极管D5后的电压能够使得三极管V1导通，后面的电路得电，电热管A和风扇M均启动，电热管可以加热空气，风扇可以将电热管产生的热气扩散，不会造成局部过热而远处空气温度较低的情况，电位器RP1可以方便的调节蓄电池E的欠压临界值，芯片IC1为固定频率PWM升压DC-DC转换器，电路通过电阻R3测量输出电流并实现电流控制，在正常情况下，输出电流由芯片IC1内部参考电压除以电阻R3的阻值决定，芯片IC1内部通过电阻3脚的开启和关断从而达到调节输出电流的目的。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，包括蒸发腔、换热箱、太阳能热水器和淡水箱，其特征在于，所述太阳能热水器、淡水箱和蒸发腔依次设置在地面上，所述太阳能热水器由多个太阳能热水管组成，在太阳能热水器顶部设有圆柱形的储存筒，所述储存筒与蒸发腔通过热水输送管相连通，在热水输送管上设有水泵；所述换热箱位于太阳能热水器上方，在换热箱内设有换热弯管，换热弯管一端伸出换热箱上方并安装有第一输送阀，换热弯管另一端伸出换热箱下方并通过第二输送阀与太阳能热水器相连通，在换热箱顶部还设有蒸汽引导管，所述蒸汽引导管另一端固定在蒸发腔顶部并呈向下开口的圆锥状，在蒸汽引导管上设有引流风机，所述淡水箱与换热箱通过管道相连通；所述蒸发腔顶部安装有太阳能空气加热器，太阳能空气加热器设有伸入蒸发腔内的热风管道，在热风管道底部连接有热风输送盘，所述热风输送盘位于蒸发腔内中部；所述蒸发腔内顶面上设有斜顶，在蒸发腔侧面设有与蒸发腔内相连通的副腔体，所述副腔体顶部与斜顶最低处持平，在蒸发腔内还设有控压管道，所述控压管道底部呈开口状并与蒸发腔内相连通，控压管道顶部固定在蒸发腔顶面上，在控压管道内设有与控压管道内壁滑动连接的活塞，所述蒸发腔顶部设有用于控制活塞在竖直方向移动的液压缸，在蒸发腔底部设有高浓海水排出口，所述太阳能空气加热器包括电感L1、芯片IC1、光伏供电模块和三极管V1，所述光伏供电模块的一端分别连接电感L1、电容C1和芯片IC1的引脚2，光伏供电模块的另一端分别连接电容C1、电容C2、电容C3、电阻R3、电热管A、风扇M和芯片IC1的引脚7，二极管D5的阳极连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接电感L1、电容C1的另一端、电容C2的另一端和芯片IC1的引脚2，电感L1的另一端连接二极管D2的阴极和芯片IC1的引脚5，芯片IC1的引脚3连接二极管D3的阳极和电阻R2，电阻R2的另一端连接二极管D4的阴极和电阻R3的另一端，二极管D2的阴极连接二极管D3的阴极、二极管D4的阳极、电容C3的另一端和电热管A的另一端和风扇A的另一端；光伏供电模块包括太阳能板T、储能蓄电池E和二极管D1，太阳能板T的一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1和三极管V1的集电极，三极管V1的基极连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电阻R1和电位器RP1的一个固定端，电位器RP1的滑动端连接电位器RP1的另一个固定端。

2.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，其特征在于，所述太阳能热水器与地面呈65°角倾斜安装。

3.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，其特征在于，所述换热弯管为蛇形管。

4.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，其特征在于，所述芯片IC1的型号为XL6013。

5.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，其特征在于，所述太阳能板T为单晶硅太阳能板。

6.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，其特征在于，所述二极管D5为稳压二极管。

7.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，其特征在于，所述电阻R1和电位器RP1组成分压模块。

8.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的太阳能热水转换器，其特征在于，所述蓄电池E的额定电压为12V。