CN109292873A - 适用于船上的海水淡化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于船上的海水淡化装置及方法，包括设于支撑台上的透明水箱，设于透明水箱内的呈向下拱起的圆锥形的透明导流板，设于透明导流板下端的接水盒，位于接水盒下方并与接水盒联通的储水箱，设于支撑台上的若干块用于将阳光反射到透明水箱上的反光板，设于透明水箱前侧的若干条集热管；各条集热管上端和下端均与透明水箱联通，还包括进水管，进水管与水泵连接，水箱中设有水位传感器，水位传感器和水泵均与控制器电连接。本发明具有节省能源，不易损坏，适合在船上使用的特点。

Description

适用于船上的海水淡化装置及方法

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，尤其是涉及一种价格低，节省能源，不易损坏的适用于船上的海水淡化装置及方法。

背景技术

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，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。

我国已建和即将建成的工程累计海水淡化能力约为60万吨/日，从政策规划来看，未来十年内行业市场容量有5 倍以上的成长空间，前景较为乐观。淡化海水成本已降到4-5元/吨，经济可行性已经大大提升，考虑到未来技术进步带来的成本下降，以及策扶等因素，未来海水淡化产业有望出现爆发式增长。

通常的舰船上采用反渗透式海水淡化器获得饮用水，但是，对于近海作业的小型水面舰船，由于近海水质较差，反渗透式海水淡化器的海水淡化效果较差，价格昂贵，耗电量大，海水淡化器很容易损坏。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的反渗透式海水淡化器容易损坏，价格昂贵，耗电量大的不足，提供了一种价格低，节省能源，不易损坏的适用于船上的海水淡化装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于船上的海水淡化装置，包括设于支撑台上的透明水箱，设于透明水箱内的呈向下拱起的圆锥形的透明导流板，设于透明导流板下端的接水盒，位于接水盒下方并与接水盒联通的储水箱，设于支撑台上的若干块用于将阳光反射到透明水箱上的反光板，设于透明水箱前侧的若干条集热管；各条集热管上端和下端均与透明水箱联通，还包括进水管，进水管与水泵连接，水箱中设有水位传感器，水位传感器和水泵均与控制器电连接。

本发明的各条集热管吸收太阳光的热能，加热海水，加热后的海水流进透明水箱中，透明水箱中的水流入各条集热管中，海水不断循环，从而使透明水箱中的海水变热；

同时，太阳光直接照射到透明水箱中的海水，各块反光板将太阳光反射到透明水箱中，使透明水箱中的海水温度进一步升高；

随着海水温度的上升，水蒸气不断蒸发，在透明导流板上凝结为水滴，水滴沿透明导流板向下流动，进入接水盒中，蒸馏水流入储水盒中，得到经过淡化的淡水；设备价格低，节省能源，不易损坏，适合在船上使用。

作为优选，还包括若干个位于透明水箱上方的辅助加热装置，每个辅助加热装置均包括支撑架，设于支撑架上的盛有砂砾的倾斜筒，设于倾斜筒上的透明盖板，设于透明盖板上方的支撑架上的面向太阳的凸透镜，设于支撑架上的用于带动倾斜筒转动的第一电机；倾斜筒底部设有开口，开口上设有电磁阀，支撑架上设有与开口相对应的导流管；透明水箱中设有U形管，U形管上设有若干个交错排列的通孔，每个通孔的尺寸均小于砂砾的尺寸，U形管上部内设有第二电机，与第二电机连接的软轴伸入U形管中，软轴上设有螺旋叶片；U形管的入口分别与各个辅助加热装置的导流管连接，U形管的出口分别与各个辅助加热装置的回流管连接，每个回流管和每个导流管上均设有电子阀门，透明水箱中设有第一温度传感器，倾斜筒外侧面上设有第二温度传感器，第一温度传感器、第二电机、各个第二温度传感器、各个第一电机、各个电磁阀和各个电子阀门均与控制器电连接。

有时候，光靠集热管和反光板加热海水，还不能使海水达到100℃，水蒸气蒸发的速度有限，影响了海水淡化的速度，此时，可以利用一直在预加热的辅助加热装置中的温度较高的沙砾给透明水箱中的海水加热，从而使透明水箱中产生更多的水蒸气，确保淡水净化顺利进行。

作为优选，地面上设有用于带动支撑架旋转的第三电机，支撑架上设有用于带动凸透镜旋转的第四电机；第三电机和第四电机均与控制器电连接。

作为优选，支撑台上设有若干条立柱，各条立柱均与透明水箱底部连接；透明水箱包括上端开口的圆筒和设于圆筒上的透明盖板；

接水盒呈上端开口的圆形，设于接水盒的底板内表面中部的连接柱与透明导流板下端连接，接水盒上边缘与透明导流板之间设有间隙。

各条立柱的设置，使透明水箱下端悬空，从而使反光板反射的阳光可以从透明水箱底部和下部进入其中。

一种适用于船上的海水淡化装置的方法，包括如下步骤：

透明水箱中盛有海水，海水进入各条集热管中，各条集热管吸收太阳光的热能，加热海水，加热后的海水流进透明水箱中，透明水箱中的水流入各条集热管中，海水不断循环，从而使透明水箱中的海水变热；

同时，太阳光直接照射到透明水箱中的海水，各块反光板将太阳光反射到透明水箱中，使透明水箱中的海水温度进一步升高；

随着海水温度的上升，水蒸气不断蒸发，在透明导流板上凝结为水滴，水滴沿透明导流板向下流动，进入接水盒中，蒸馏水流入储水盒中，得到经过淡化的淡水；

水位传感器检测透明水箱中的水位，控制器中设有水位阈值W，当检测到的水位低于W时，控制器控制水泵工作，给透明水箱中加水T时间后，控制水泵停止工作。

一种适用于船上的海水淡化装置的方法，还包括如下步骤：

（6-1）对于每个辅助加热装置均自动进行如下砂砾加热操作：

凸透镜将太阳光汇聚到倾斜筒中，凸透镜的焦点位于砂砾上，太阳光给倾斜筒中的砂砾加热，控制器控制第一电机电动倾斜筒旋转，从而使倾斜筒中的砂砾在重力作用下自动移动位置，砂砾的温度逐渐上升，达到100℃以上；

（6-2）第一温度传感器检测透明水箱中的海水的温度，各个第二温度传感器分别检测各个倾斜筒的温度，当透明水箱中的海水温度低于100℃时，控制器控制温度超过100℃并且温度最高的辅助加热装置A的倾斜筒的第一电机停止工作、电磁阀打开，控制辅助加热装置A的导流管和回流管上的电子阀门均打开，砂砾在重力作用下进入U形管中，砂砾与海水进行热交换，控制器控制第二电机工作，使U形管中的软轴带动砂砾移动，使辅助加热装置A的砂砾热交换完成后，回到倾斜筒中；从而使海水升温，提高产生水蒸气的速度。

作为优选，地面上设有用于带动支撑架旋转的第三电机，支撑架上设有用于带动凸透镜旋转的第四电机；第三电机和第四电机均与控制器电连接；还包括如下步骤：

控制器控制第三电机从每天早上太阳升起至晚上太阳落山跟随太阳的移动而转动，控制第四电机改变凸透镜的俯仰角度，使凸透镜始终正对太阳。

因此，本发明具有如下有益效果：设备价格低，节省能源，不易损坏，适合在船上使用；稳定性好，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的一种局部剖视图；

图2是本发明的辅助加热装置的一种局部剖视图；

图3是本发明的一种原理框图。

图中：透明水箱1、透明导流板2、接水盒3、储水箱4、反光板5、辅助加热装置6、第三电机7、水泵8、第一温度传感器9、控制器10、U形管11、第二电机12、支撑架61、倾斜筒62、凸透镜63、第一电机64、电磁阀65、导流管66、回流管67、电子阀门661、第四电机101、支撑台102、立柱103、第二温度传感器104。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例是一种适用于船上的海水淡化装置，包括设于支撑台102上的透明水箱1，设于透明水箱内的呈向下拱起的圆锥形的透明导流板2，设于透明导流板下端的接水盒3，位于接水盒下方并与接水盒联通的储水箱4，设于支撑台上的3块用于将阳光反射到透明水箱上的反光板5，设于透明水箱前侧的若干条集热管；各条集热管上端和下端均与透明水箱联通，还包括进水管，进水管与水泵8连接，水箱中设有水位传感器，如图3所示，水位传感器和水泵均与控制器10电连接。支撑台上设有6条立柱103，各条立柱均与透明水箱底部连接；透明水箱包括上端开口的圆筒和设于圆筒上的透明盖板；

接水盒呈上端开口的圆形，设于接水盒的底板内表面中部的连接柱与透明导流板下端连接，接水盒上边缘与透明导流板之间设有间隙。

一种适用于船上的海水淡化装置的方法，包括如下步骤：

透明水箱中盛有海水，海水进入各条集热管中，各条集热管吸收太阳光的热能，加热海水，加热后的海水流进透明水箱中，透明水箱中的水流入各条集热管中，海水不断循环，从而使透明水箱中的海水变热；

同时，太阳光直接照射到透明水箱中的海水，各块反光板将太阳光反射到透明水箱中，使透明水箱中的海水温度进一步升高；

随着海水温度的上升，水蒸气不断蒸发，在透明导流板上凝结为水滴，水滴沿透明导流板向下流动，进入接水盒中，蒸馏水流入储水盒中，得到经过淡化的淡水；

水位传感器检测透明水箱中的水位，控制器中设有水位阈值W=2米，当检测到的水位低于2米时，控制器控制水泵工作，给透明水箱中加水5分钟后，控制水泵停止工作。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有结构，如图2所示，还包括5个位于透明水箱上方的辅助加热装置6，每个辅助加热装置均包括支撑架61，设于支撑架上的盛有砂砾的倾斜筒62，设于倾斜筒上的透明盖板，设于透明盖板上方的支撑架上的面向太阳的凸透镜63，设于支撑架上的用于带动倾斜筒转动的第一电机64；倾斜筒底部设有开口，开口上设有电磁阀65，支撑架上设有与开口相对应的导流管66；透明水箱中设有U形管11，U形管上设有多个交错排列的通孔，每个通孔的尺寸均小于砂砾的尺寸，U形管上部内设有第二电机12，与第二电机连接的软轴伸入U形管中，软轴上设有螺旋叶片；U形管的入口分别与各个辅助加热装置的导流管连接，U形管的出口分别与各个辅助加热装置的回流管67连接，每个回流管和每个导流管上均设有电子阀门661，透明水箱中设有第一温度传感器9，倾斜筒外侧面上设有第二温度传感器104，如图3所示，第一温度传感器、第二电机、各个第二温度传感器、各个第一电机、各个电磁阀和各个电子阀门均与控制器电连接。5个辅助加热装置均位于透明水箱上方，使沿回流管回流的砂砾中的水会自动流回透明水箱中，回流入倾斜筒中的砂砾含水较少，方便辅助加热装置对砂砾再次加热。还包括如下步骤：

（6-1）对于每个辅助加热装置均自动进行如下砂砾加热操作：

凸透镜将太阳光汇聚到倾斜筒中，太阳光给倾斜筒中的砂砾加热，控制器控制第一电机电动倾斜筒旋转，从而使倾斜筒中的砂砾在重力作用下自动移动位置，砂砾的温度逐渐上升，达到100℃以上；

（6-2）第一温度传感器检测透明水箱中的海水的温度，各个第二温度传感器分别检测各个倾斜筒的温度，当透明水箱中的海水温度低于100℃时，控制器控制温度超过100℃并且温度最高的辅助加热装置A的倾斜筒的第一电机停止工作、电磁阀打开，控制辅助加热装置A的导流管和回流管上的电子阀门均打开，砂砾在重力作用下进入U形管中，砂砾与海水进行热交换，控制器控制第二电机工作，使U形管中的软轴带动砂砾移动，使辅助加热装置A的砂砾热交换完成后，回到倾斜筒中；从而使海水升温，提高产生水蒸气的速度，生产淡水。

实施例3

实施例3包括实施例2的所有结构和方法部分，实施例3的地面上设有用于带动支撑架旋转的第三电机7，支撑架上设有用于带动凸透镜旋转的第四电机101；如图3所示，第三电机和第四电机均与控制器电连接。

还包括如下步骤：

控制器控制第三电机从每天早上太阳升起至晚上太阳落山跟随太阳的移动而转动，控制第四电机改变凸透镜的俯仰角度，使凸透镜始终正对太阳。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种适用于船上的海水淡化装置，其特征是，包括设于支撑台（102）上的透明水箱（1），设于透明水箱内的呈向下拱起的圆锥形的透明导流板（2），设于透明导流板下端的接水盒（3），位于接水盒下方并与接水盒联通的储水箱（4），设于支撑台上的若干块用于将阳光反射到透明水箱上的反光板（5），设于透明水箱前侧的若干条集热管；各条集热管上端和下端均与透明水箱联通，还包括进水管，进水管与水泵（8）连接，水箱中设有水位传感器，水位传感器和水泵均与控制器（10）电连接。

2.根据权利要求1所述的适用于船上的海水淡化装置，其特征是，还包括若干个位于透明水箱上方的辅助加热装置（6），每个辅助加热装置均包括支撑架（61），设于支撑架上的盛有砂砾的倾斜筒（62），设于倾斜筒上的透明盖板，设于透明盖板上方的支撑架上的面向太阳的凸透镜（63），设于支撑架上的用于带动倾斜筒转动的第一电机（64）；倾斜筒底部设有开口，开口上设有电磁阀（65），支撑架上设有与开口相对应的导流管（66）；透明水箱中设有U形管（11），U形管上设有若干个交错排列的通孔，每个通孔的尺寸均小于砂砾的尺寸，U形管上部内设有第二电机（12），与第二电机连接的软轴伸入U形管中，软轴上设有螺旋叶片；U形管的入口分别与各个辅助加热装置的导流管连接，U形管的出口分别与各个辅助加热装置的回流管（67）连接，每个回流管和每个导流管上均设有电子阀门（661），透明水箱中设有第一温度传感器（9），倾斜筒外侧面上设有第二温度传感器（104），第一温度传感器、第二电机、各个第二温度传感器、各个第一电机、各个电磁阀和各个电子阀门均与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的适用于船上的海水淡化装置，其特征是，地面上设有用于带动支撑架旋转的第三电机（7），支撑架上设有用于带动凸透镜旋转的第四电机（101）；第三电机和第四电机均与控制器电连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的适用于船上的海水淡化装置，其特征是，支撑台上设有若干条立柱（103），各条立柱均与透明水箱底部连接；透明水箱包括上端开口的圆筒和设于圆筒上的透明盖板；

接水盒呈上端开口的圆形，设于接水盒的底板内表面中部的连接柱与透明导流板下端连接，接水盒上边缘与透明导流板之间设有间隙。

5.一种基于权利要求1所述的适用于船上的海水淡化装置的方法，其特征是，包括如下步骤：

透明水箱中盛有海水，海水进入各条集热管中，各条集热管吸收太阳光的热能，加热海水，加热后的海水流进透明水箱中，透明水箱中的水流入各条集热管中，海水不断循环，从而使透明水箱中的海水变热；

同时，太阳光直接照射到透明水箱中的海水，各块反光板将太阳光反射到透明水箱中，使透明水箱中的海水温度进一步升高；

随着海水温度的上升，水蒸气不断蒸发，在透明导流板上凝结为水滴，水滴沿透明导流板向下流动，进入接水盒中，蒸馏水流入储水盒中，得到经过淡化的淡水；

水位传感器检测透明水箱中的水位，控制器中设有水位阈值W，当检测到的水位低于W时，控制器控制水泵工作，给透明水箱中加水T时间后，控制水泵停止工作。

6.一种基于权利要求2所述的适用于船上的海水淡化装置的方法，其特征是，还包括如下步骤：

（6-1）对于每个辅助加热装置均自动进行如下砂砾加热操作：

凸透镜将太阳光汇聚到倾斜筒中，凸透镜的焦点位于砂砾上，太阳光给倾斜筒中的砂砾加热，控制器控制第一电机电动倾斜筒旋转，从而使倾斜筒中的砂砾在重力作用下自动移动位置，砂砾的温度逐渐上升，达到100℃以上；

（6-2）第一温度传感器检测透明水箱中的海水的温度，各个第二温度传感器分别检测各个倾斜筒的温度，当透明水箱中的海水温度低于100℃时，控制器控制温度超过100℃并且温度最高的辅助加热装置A的倾斜筒的第一电机停止工作、电磁阀打开，控制辅助加热装置A的导流管和回流管上的电子阀门均打开，砂砾在重力作用下进入U形管中，砂砾与海水进行热交换，控制器控制第二电机工作，使U形管中的软轴带动砂砾移动，使辅助加热装置A的砂砾热交换完成后，回到倾斜筒中；从而使海水升温，提高产生水蒸气的速度。

7.根据权利要求6所述的适用于船上的海水淡化装置的方法，地面上设有用于带动支撑架旋转的第三电机，支撑架上设有用于带动凸透镜旋转的第四电机；第三电机和第四电机均与控制器电连接；其特征是，还包括如下步骤：

控制器控制第三电机从每天早上太阳升起至晚上太阳落山跟随太阳的移动而转动，控制第四电机改变凸透镜的俯仰角度，使凸透镜始终正对太阳。