CN109264807A - 一种木材凝胶基整体式太阳能海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种木材基海水淡化与太阳能收集综合整体式装置，基本构成为阳光吸收与海水供给模块、海水淡化与收集保温模块、受光位置自动调整与储水模块及支承与调整模块。阳光吸收与海水供给模块近似于屋顶结构布置于装置上部用于透射阳光与供给海水，传感器位于顶测测试光强变化；海水淡化与收集保温模块为木块或凝胶，位于支撑座板上由上部反漏斗式结构定位，传感器分别位于空腔上部以及支撑座板上方；其下方为受光位置自动调整与储水模块，用于存储淡化后的热淡水以及随阳光的变化调整受光位置；最底层支承与调整模块用于装置高度的调整以及装置的固定。本装置优势为绿色环保、结构简约、功能综合、装拆便捷、可适应调整受光位置、成本低廉。

Description

一种木材凝胶基整体式太阳能海水淡化装置

技术领域

本发明涉及到一种太阳能海水淡化装置，具体来说是一种基于木材以及凝胶的吸水性与太阳能综合利用的整体式且成本廉价的太阳能海水淡化装置。

背景技术

地球的储水量是很丰富的，共有14.5亿立方千米之多，其72％的面积覆盖水，但地球上97.5％的水是咸水，不能饮用与灌溉，也很难在工业应用，能直接被人们生产和生活利用的水少得可怜，仅有2.5％的淡水。而在淡水中，将近70％冻结在南极和格陵兰的冰盖中，其余的大部分是土壤中的水分或是深层地下水，难以供人类开采使用。江河、湖泊、水库及浅层地下水等来源的水较易于开采供人类直接使用，但其数量不足世界淡水的1％，约占地球上全部水的0.007％。而我国的情况更为严峻，一方面大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1/4。除了缺水，水污染问题也较突出。根据2010年对我国七大水系断面监测，达到三类水质可以进入自来水厂的最低要求的仅占26.5％，而劣五类水质却高达33％；另一方面，我国浅层地下水资源污染比较普遍，全国浅层地下水大约有50％的地区遭到一定程度的污染，约一半城市市区的地下水污染比较严重。由于工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水、地下水被污染。

淡水资源短缺越来越成为人类面临的严峻挑战，淡水资源的保护与利用与水资源的开发逐渐成为热议话题。解决淡水资源短缺的问题，最重要、最有效的途径之一就是进行海水淡化。常规的海水淡化主要有多级蒸馏、多级闪蒸、压汽蒸馏、反渗透膜法、电渗析法、离子交换法和冷冻法等。这些方法都会带来大量化石燃料的消耗，加重能源危机，同时也会带来更加严重的环境污染。因此，基于对木材的吸水性以及在光照下的蒸发水分的研究提出一种成本低廉、装拆便捷、绿色环保、海水淡化效率高、适用范围广泛的太阳能收集装置，潜力巨大。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉、装拆便捷、绿色环保、适用范围广泛的太阳能海水淡化装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明是一种环保型海水淡化收集机，其特征是：包含了阳光吸收与海水供给模块、海水淡化与收集保温模块、受光位置自动调整与储水模块以及支承与调整模块。其中，阳光吸收与海水供给模块包含供水机构、采光机构以及光敏传感器；海水淡化与收集保温模块包含反漏斗式机构、支撑座、支撑杆、外壳以及压力传感器、红外传感器；受光位置自动调整与储水模块包括循环水路、固定夹、轴承、转动电机、控制箱、太阳能电池板、储水槽、自动排水机构、外壳以及红外传感器；支承与调整模块包含支撑腿以及固定吸盘。

具体来说，阳光吸收与海水供给模块、海水淡化与收集保温模块位于装置上部，是海水淡化的主要工作部分；受光位置自动调整与储水模块以及支承与调整模块则位于装置下部，是整个装置的调整以及支撑部分。用于海水淡化的木块或凝胶块位于装置内部的支撑座上，由反漏斗机构以及支撑座固定于装置中部。阳光吸收与海水供给模块的主体部分为四棱锥结构，四棱锥的四个侧面均采用透光性好的材料保证采光。其中一个侧面上安装光敏传感器，可以实时监测阳光位置的变化，再将信息反馈到控制中心，最终信号传送到受光位置自动调整与储水模块。另一个侧面有外部插入的进水管，海水由进水管注入到海水淡化与收集保温模块中。紧接着向下为海水淡化与收集保温模块，装置主要依靠此模块进行海水的淡化，模块将由上部分注入的海水以水蒸气的形式通过木材或凝胶释放出来再经由上层的透光板液化并收集于此模块中。受光位置自动调整与储水模块与上层海水淡化与收集保温模块通过螺栓进行连接并位于其下方，经过上层淡化后的海水进入储水回路，当水量足够时流入储水箱进行储存，同时该模块外界出水管。出水管由自动控制阀控制储水，传感器位于储水箱内，用于水位报警。同时该模块内接由太阳能电池板供电的电机，在收到由阳光吸收与海水供给模块中的光敏传感器传来的信号时自动转动调整受光位置，实现装置工作效率最大化。最底端的部分为支承与调整模块，支撑腿直接固定在受光位置自动调整与储水模块下方壳体上。主要通过调整可调支撑腿的高度对装置进行整体调整，保证装置运行的平稳性。

本发明的优势在于：①本发明采用模块化的组合结构，装拆便捷、适用范围广泛，可根据太阳光强度调整吸热面角度进而提升海水淡化蒸发效率的绿色装置；②本发明由多级结构相连，以及多处卡槽连接，基于木材以及凝胶的吸水性以及蒸发效率进行海水淡化，具有无污染与资源利用率高的优势；③本发明对于环境的要求度较低，几乎可用于任何地带；④本发明占地面积小，便于拆装，操作简单，方便随身携带，同时克服了其他海水淡化装备的显著缺陷；⑤本发明显区别于传统的海水淡化装置，是一种新型的绿色无污染的淡化海水途径；⑥本发明造价较低，成本相对低廉，同时方便更换零部件，适合大批量生产及使用，社会效益深远。

附图说明

图1是本发明整体模型图

图2是本发明的结构示意图

图3是阳光吸收与海水供给模块结构示意图

图4是海水淡化与收集保温模块结构示意图

图5是受光位置自动调整与储水模块结构示意图

图6是支承与调整模块结构示意图

具体实施方式

下面结合结构示意图通过具体实施方式对本发明进行说明。

本发明是一种基于木材以及凝胶的吸水性与太阳能综合利用的绿色海水淡化与太阳能吸收装置，其特征是：包含了阳光吸收与海水供给模块、海水淡化与收集保温模块、受光位置自动调整与储水模块以及支承与调整模块。其中，阳光吸收与海水供给模块包含供水机构、采光机构以及光敏传感器；海水淡化与收集保温模块包含反漏斗式机构、支撑座、支撑杆、外壳以及压力传感器、红外传感器；受光位置自动调整与储水模块包括循环水路、固定夹、轴承、转动电机、控制箱、太阳能电池板、储水槽、自动排水机构、外壳以及红外传感器；支承与调整模块包含支撑腿以及固定吸盘。

本装置的工作原理为：装置置于工作环境中时，先人为的调整好支承与调整模块并将装置组装成形，再通过受光位置自动调整与储水模块自动调整好受光角度。此时再通过阳光吸收与海水供给模块的进水管加入足量的需要淡化的海水，之后海水淡化与收集保温模块中的木块或凝胶先将水通过内部的筛管结构吸收至木块或凝胶的表面，再经过光照将表面的水加热成为水蒸气。水蒸气在阳光吸收与海水供给模块上的四棱锥结构处液化为液态淡水，淡水在经过收集管路储存到海水淡化与收集保温模块中，同时液化时放出的热量也储存在淡水中，最终实现海水淡化以及太阳能的收集。此外随着一天中不同时间阳光的位置变化，受光位置自动调整与储水模块可使装置自动改变受光角度，使得海水淡化以及太阳能收集效率大大提高。

以下是装置各个部分的组成结构及工作原理：

如下图1～6所示，本发明主要包含包含了阳光吸收与海水供给模块I、海水淡化与收集保温模块II、受光位置自动调整与储水模块III以及支承与调整模块IV。阳光吸收与海水供给模块I与海水淡化与收集保温模块II是整个装置的核心部分，用于淡化海水并收集保温，主要包含供水机构、光敏传感器、采光机构、反漏斗式机构、支撑座、支撑杆、外壳、压力传感器、红外传感器；受光位置自动调整与储水模块III负责跟随太阳位置的变化，改变木块或凝胶的受光照方向，主要包含循环水路、固定夹、轴承、转动电机、控制箱、太阳能电池板、储水槽、自动排水机构、外壳以及红外传感器；外壳采用透明且保温效果好的材料，有效为整体装置供电同时保证淡水的温度；支承与调整模块IV采用可调整的支撑腿，用于保证装置稳定运行以及可人为调整装置的高度以及角度。

结合图2，阳光吸收与海水供给模块I位于装置顶部，通过螺丝及卡槽固定于海水淡化与收集保温模块II外壳6上。采光机构3采用透光且热导率低的材料，可实现采光的同时尽量保证热量不损失。海水淡化与收集保温模块II通过螺栓连接同海水淡化与收集保温模块II的外壳14紧密相连，同时淡水通过两模块间的管路由上层输送至下一层。受光位置自动调整与储水模块III通过螺丝及卡槽固定于支承与调整模块IV的支撑腿27上，最终组成完整的装置。该装置彼此模块之间联系紧密，整体却互不干涉。

本发明阳光吸收与海水供给模块I、海水淡化与收集保温模块II结构及工作原理如下：

本发明中，阳光吸收与海水供给模块I和海水淡化与收集保温模块II是整个装置的核心部分用于海水的淡化以及太阳能收集，主要包含了供水开关1、供水管2、采光保温外壳3、手动除水雾门4、光敏传感器5、海水淡化与收集保温模块外壳6、反漏斗式机构7、淡水收集管8、输水管9、水位传感器10、压力传感器11、支撑座12以及固定杆13。结合图3、4，供水开关1固定于供水管2上，控制海水的供给，供水管2采用紧配合固定于采光保温外壳3上，手动除水雾门4由合页固定于采光保温外壳3上，以便除去反应生成的水雾，光敏传感器5固定于壳体上实时监测阳光位置的变化，海水与阳光经由这些机构组成的阳光吸收与海水供给模块I进入装置中。反漏斗式机构7由卡槽固定于海水淡化与收集保温模块外壳6上，同时支撑座12由四根固定杆13固定于海水淡化与收集保温模块外壳6，二者相互配合共同将木块或凝胶定位，同时保证淡水液化后流入淡水收集管8中；压力传感器11安装在支撑座12上，可监控木块或凝胶质量变化从而便于及时更换，水位传感器10位于壳体6内侧用于保证加入的海水足以维持装置的运行。通过图1可以看出，上述结构在装置内部具有有序排列，极大地提高了空间利用率与工作效率。

一种绿色海水淡化与太阳能吸收装置，其受光位置自动调整与储水模块III的结构及工作原理如下：

本发明中，结合图1、2、5，受光位置自动调整与储水模块III为装置中的自动调整以及产物储存部分，通过螺栓紧固安装于海水淡化与收集保温模块外壳6下部，主要包含：受光位置自动调整与储水模块III壳体14、淡水管路15、出水控制盒上块16、出水控制盒盒体17、出水管18、控制弹簧19、调整电机20、调整轴承21、管路固定夹22、储水管路23、水位传感器24、供电太阳能板25以及控制箱26。淡水管路15位于受光位置自动调整与储水模块III壳体14上，其主要为接收来自上层的淡水。出水控制盒上块16、出水控制盒盒体17、出水管18以及控制弹簧19位于装置外部其主要作用是当装置内的淡水收集到一定程度时自动排出装置外。其中原理为当淡水水位到一定程度时在水的作用下控制弹簧19受力压缩，使出水控制盒上块16下移从而使出水管18连通，进行排水。调整电机20与调整轴承21同壳体14连接，当光照变化时，光敏传感器5发出信号，电机20在供电太阳能板25供电条件下，带动电机上层装置转动，实现装置位置的自动调整，同时反馈到控制箱26中，其与电机同层。上层传入的淡水经用管路固定夹22固定的储水管路23中短暂储存后，流入壳体14下腔中，实现淡水的储存。其中壳体与箱体的材料均采用保温透光材料。上述模块保证了装置的高效工作以及产物的贮存。

一种绿色海水淡化与太阳能吸收装置，结合图6，其支承与调整模块IV位于装置的最底层，包括：支撑调整部分27、支撑部分28以及固定吸盘29。支撑部分28固定于支撑调整部分27上，再由其与上层结构连接，而且支撑部分28可在支撑调整部分27的空槽内自由调整，从而实现装置高度与角度的调整，使其适用于多种场合。吸盘结构大大提升了整体装置的稳定性。该模块与其他部分结构一样，均为可拆卸式，方便更换与调整。

Claims (3)

1.一种基于木材的整体式海水淡化与太阳能收集装置，其特征为：基本结构为阳光吸收与海水供给模块，是提供装置运行条件的主要部分，位于装置的最顶端；海水淡化与收集保温模块同阳光吸收与海水供给模块紧密相连位于其下部，其固定木块或凝胶的反漏斗型结构与壳体通过紧配合相连，支撑底座通过四根杆结构与外壳相连，最底层的淡水收集回路通过固定架固定在下层板上，其为装置的主要工作部分，用于实现海水的淡化以及收集淡水与太阳能。这两个模块为装置的主要组成部分，二者相互联系，实现了利用绿色方法淡化海水以及自然资源的高效利用。

2.根据权利要求1所述的一种基于木材的整体式海水淡化与太阳能收集装置，其特征为：受光位置自动调整与储水模块位于海水淡化与收集保温模块与阳光吸收与海水供给模块下部，通过螺栓连接与其紧密相连，其内部设置有电机，电机由太阳能电池板供电，同时装置的控制系统也位于该层中。外部引出一根出水管，出水管通过管道中部的自动控制阀向外排水；传感器位于储水槽内，用于水位报警。模块的主要作用为贮存装置产生的淡水，同时可根据阳光的位置变化实时调整木块或凝胶受光方向；支承与调整模块位于装置的最底部，由高度可人为调整的支撑腿与受光位置自动调整与储水模块底部相连，用以支撑与调整装置的高度，其通过支撑腿末端的吸盘固定于所处的环境中。上述模块为装置的调整部分，主要为使装置在不同工作环境下，能通过人为与自动相结合的方式使装置效率达到最高。

3.根据权利要求1所述的一种基于木材的整体式海水淡化与太阳能收集装置，其特征为：实际使用时，装置可随意拆卸，组装方便，没有污染物的产生，使用时仅需逐层安装，通过吸盘固定与较平缓处。其工作主要依赖于木材自身对水的吸收效果以及太阳能的利用，真真切切实现绿色净水，装置的自动调整机制可实现工作效率最大化，无需人工实时监控，装置的组成结构简单，便于拆卸，维修方便。