CN109626465B - 一种蒸发冷凝装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发冷凝装置，第一循环部配置为对流体进行加热以产生水蒸气，第二循环部配置为至少能够将水蒸气进行冷凝，蒸发冷凝装置能够漂浮于水面以使得第一循环部和第一级第二循环部位于水面之上以及第二级第二循环部位于水面之下，其中：第一循环部至少能够利用太阳能将流体加热以产生第一水蒸气，连接部至少能够利用风能将所述第一水蒸气传输至第二级第二循环部进行冷凝以得到第一冷凝水；在第一循环部的蒸发速率大于第二级第二循环部的冷凝速率的情况下，第一水蒸气能够按照第一循环部与大气环境形成第一热交换的方式形成第二冷凝水，和/或第一水蒸气能够按照第一循环部与第一级第二循环部形成第二热交换的方式形成第三冷凝水。

Description

一种蒸发冷凝装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种蒸发冷凝装置。

背景技术

储存于地球的总储水量约1386×10亿立方米，其中海洋水为1338×10亿立方米，约占全球总水量的96.5％，淡水资源只占到全球总水量的3.5％。而淡水又主要以冰川和深层地下水的形式存在，河流湖泊等人类可以直接利用的的淡水仅占世界总淡水的0.3％。所以缺水已经是全世界城市面临的首要问题，约占世界人口总数40％的80个国家和地区约15亿人口淡水不足，其中26个国家约3亿人极度缺水。此外，预计到2025年，世界上将会有30亿人面临缺水，40个国家和地区淡水严重不足。

随着现代的科技进步，人们开始采取反渗透、热法等方式的海水淡化，力求能够有效解决人类未来淡水的需求。但是传统的海水淡化属于高耗能产业，应用传统海水淡化技术的工厂消耗大量能源并过度依赖于化石燃料能源，导致环境污染和能源紧缺是人类生存亟待解决的两大难题。为了解决化石燃料枯竭和环境污染严重的问题，迫切地需要向传统海水淡化技术中引入诸如太阳能热能此类的可再生能源作为其能量来源。在全球变暖的碳减排压力和化石能源不可持续的危机之下，世界各国以风能、太阳能为代表的可再生能源开发利用步伐日益加快。随着可再生新能源发电占比的不断提高，稳定发电出力波动、增强可调节性、改善电网消纳能力等面临巨大挑战。然而，现有技术中提供的蒸发冷凝设备，其工作方式大多为对水进行单次蒸发冷凝处理，其处理效果往往达不到需求标准，并且现有冷凝管的冷凝效率普遍较低，进一步地导致蒸发冷凝设备的工作效率低下。

同时，目前大量的海岛地区以及偏远地区存在有电力和供水基础设施不足的问题，由于不仅需要高昂的初始建设成本和维护成本，而且不具备有效的操作/维护技术，由此在此类地区建造和操作大型蒸馏冷凝设备不太容易实现。因此，在例如此类能源供需过高且不易建设供水基础设施的地区中，为有效解决海岛的用能、用水问题，迫切地需要发展可再生能源系统与海水淡化结合技术。

例如，公开号为CN107986368A的专利文献公开了一种基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置。本装置通过碟式聚光器的结构变化实现太阳能驱动和风能驱动的有效切换。搅拌叶片下半部分喷涂成黑色，放置在蒸发腔内，通过第一旋转轴及旋转臂与碟式聚光器连接，半球玻璃壳安装在蒸发腔底部，二次抛物聚光器安装在半球玻璃壳外部，且抛物聚光器焦斑位于半球玻璃壳处，半球玻璃壳位于碟式聚光器焦斑位置，蒸发腔内盛放含有大量黑色多孔吸光颗粒的含盐水，直接吸收经聚光器反射形成的高密度光能，受热蒸发在冷凝盘下表面生成淡水。本装置利用受热水蒸气向上浮升特点，沿水蒸气浮升方向布置多个盛水冷凝盘，多次回收水蒸气冷凝时释放的潜热，能够实现水蒸气所含热量分级多次利用。但是其无法有效地利用蒸发冷凝潜热。

发明内容

如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合，其能够执行与“模块”相关联的功能。

针对现有技术之不足，本发明提供一种蒸发冷凝装置，至少包括经连接部彼此连通的第一循环部和第二循环部，所述第一循环部配置为对流体进行加热以产生水蒸气，所述第二循环部配置为至少能够将所述水蒸气进行冷凝，所述蒸发冷凝装置能够漂浮于水面以使得所述第一循环部和第一级第二循环部位于水面之上以及第二级第二循环部位于水面之下，其中：所述第一循环部至少能够利用太阳能将流体加热以产生第一水蒸气，所述连接部至少能够利用风能将所述第一水蒸气传输至所述第二级第二循环部进行冷凝以得到第一冷凝水；在第一循环部的蒸发速率大于第二级第二循环部的冷凝速率的情况下，所述第一水蒸气能够按照所述第一循环部与大气环境形成第一热交换的方式形成第二冷凝水，和/或所述第一水蒸气能够按照所述第一循环部与所述第一级第二循环部形成第二热交换的方式形成第三冷凝水。

根据一种优选实施方式，所述第一级第二循环部被配置为具有彼此平行的第一热交换面和第二热交换面，其中：在所述第二冷凝水进入所述第一级第二循环部的情况下，所述第二冷凝水能够按照虹吸的方式沿所述第一热交换面流动；所述第一热交换面能够基于所述第二热交换将其上流动的第二冷凝水转变为第二水蒸气，并且在所述第二水蒸气接触所述第二热交换面的情况下，所述第二热交换面能够按照形成第三热交换的方式将其上流动的第二冷凝水转变为第三水蒸气，并将与其接触的第二水蒸气转变为第四冷凝水。

根据一种优选实施方式，所述第一循环部配置为：基于漂浮安装板、透光罩体和所述第一级第二循环部构成第一蒸发空间；所述漂浮安装板经圆环状的第一分隔板分隔为能够以第一蒸发速率蒸发流体的第一区域和能够以第二蒸发速率蒸发流体的第二区域；在第一循环部的蒸发速率小于第二级第二循环部的冷凝速率的情况下，第一区域中的流体能够排至所述第二区域，并且所述第一区域至少能够基于第一蒸发空间与外界环境的压力差而注入流体。

根据一种优选实施方式，所述第一区域中还设置有辅助加热板，所述辅助加热板被配置为：至少具有彼此之间呈第一倾斜夹角的垂直加热板和倾斜加热板以吸收流体反射的太阳光；在所述垂直加热板按照垂直于所述漂浮安装板的方式固定在所述第一区域的情况下，所述倾斜加热板按照朝向所述第一热交换面的方式倾斜设置于所述垂直加热板上。

根据一种优选实施方式，所述第一区域中还设置搅拌叶片，所述垂直加热板设置有流体通道，其中：在第一循环部的蒸发速率小于第二级第二循环部的冷凝速率的情况下，所述第一循环部能够按照所述搅拌叶片旋转以使得第一区域中的流体能够绕第一分隔板的周向方向流动和/或沿第一分隔板的径向方向流动的方式增大蒸发速率。

根据一种优选实施方式，所述第一区域上设置有彼此共轴且均能够绕其自身轴线旋转的第一旋转轴和第二旋转轴，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴能够基于所述风能分别以第一旋转速度和第二旋转速度旋转，其中：第一输送部能量耦合至所述第一旋转轴以使得所述第一水蒸气能够输送至所述第二级第二循环部；第二输送部能量耦合至所述第二旋转轴以使得所述第一冷凝水和所述第四冷凝水能够循环流动至所述第一级第二循环部。

根据一种优选实施方式，所述第二级第二循环部至少包括冷凝管、固定外壳和集水箱，所述固定外壳固定于漂浮安装板的下表面，所述冷凝管设置于所述固定外壳上且其两个端部分别与所述第一输送部和所述第一蒸发空间连通，所述集水箱设置于所述固定外壳上且与所述冷凝管连通，其中：所述第一级第二循环部经所述第二输送部与集水箱构成循环通路，所述第一级第二循环部配置为至少能够吸收冷凝水中的金属离子的工作模式；在集水箱中的冷凝水的金属离子浓度大于设定阈值的情况下，所述集水箱能够经所述第二输送部与所述第一级第二循环部连通。

根据一种优选实施方式，所述第一级第二循环部至少包括储水箱和若干个呈环状的蒸发板，所述蒸发板按照彼此平行的方式间隔设置于所述漂浮安装板上，所述储水箱安装于所有蒸发板的顶部并以此限定出若干个密封的第二蒸发空间，其中：所述透光罩体与所述储水箱连通以使得所述第二冷凝水能够基于其自身重力而流入所述储水箱，蒸发板的两个表面分别限定所述第一热交换面和所述第二热交换面。

根据一种优选实施方式，所述蒸发冷凝装置还包括均连接至控制模块的水位传感器、第一电磁阀和第二电磁阀，其中：所述水位传感器配置为监测第一区域中的流体的液面高度；所述控制模块配置为在所述液面高度小于设定阈值的情况下，开启所述第一电磁阀以使得第一区域中流体排至所述第二区域中，和/或在所述液面高度小于设定阈值的情况下，开启所述第二电磁阀以使得所述第一区域能够基于第一蒸发空间与外界环境的压力差而注入流体。

根据一种优选实施方式，所述蒸发冷凝装置还包括连接至控制模块的离子浓度传感器，其中：所述离子浓度传感器配置为检测集水箱中的冷凝水的金属离子浓度；所述控制模块配置为在所述金属离子浓度大于设定阈值的情况下，触发所述第二输送部的工作以使得集水箱中的冷凝水能够流动至所述储水箱中。

本发明的有益技术效果：

本发明通过设置第一循环器和第二循环器相互配合，使得冷凝器与蒸发器中冷凝热的回收以同时传质传热的形式进行，充分地利用了潜热与湿热转换达到了对流体进行脱盐淡化的目的，结合离子吸附薄膜可以较大程度地去除流体内如钠氯等其他的金属或非金属离子。

附图说明

图1是本发明优选的蒸发冷凝装置的模块化连接关系示意图；

图2是本发明优选的蒸发冷凝装置的结构示意图；

图3是本发明另一种优选的蒸发冷凝装置的结构示意图；

图4是图3中A-A截面的剖视图；

图5是本发明优选的蒸发板与储水箱的连接结构示意图；和

图6是本发明优选的各电子模块的连接关系示意图。

附图标记列表

1：第一循环部 2：第二循环部 3：连接部

4：控制模块 5：供电模块 6：水位传感器

7：离子浓度传感器 8：第二电磁阀 9：辅助加热板

10：搅拌叶片 11：第二排液通道 12：电磁离合器

13：第二旋转轴 14：第二旋转叶片 15：第二输送部

16：第二分隔板 17：储水空间 18：引流空间

19：离子吸附膜 101：蒸发器 102：发热器

103：第一热交换器 104：第一循环器 201：冷凝器

202：制冷器 203：第二热交换器 204：第二循环器

301：连接管 302：流量控制阀

101a：进液口 101b：排气口 101c：漂浮安装板

101d：透光罩体 101e：第一蒸发空间 101f：第一分隔板

104a：第一旋转轴 104b：第一输送部 104c：第一旋转叶片

201a：进气口 201b：排液口 201c：冷凝管

201d：固定外壳 201e：集水箱 1011c：第一区域

1012c：第二区域 1113c：第一平板 1114c：第二平板

1011d：倾斜段 1012d：水平段 1011f：第一排液通道

1012f：第一电磁阀 2a：第二级第二循环部 2b：第一级第二循环部

9a：垂直加热板 9b：倾斜加热板 9c：流体通道

21b：储水箱 22b：蒸发板 23b：第二蒸发空间

24b：第一表面 25b：第二表面

α：第二倾斜夹角 β：第一倾斜夹角

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种蒸发冷凝装置，至少包括第一循环部1和第二循环部2。第一循环部1和第二循环部1经连接部3彼此连通。第一循环部1用于构成加热循环以产生水蒸气。第二循环部2用于构成冷凝循环以将水蒸气冷凝成液态水，进而通过加热蒸发和冷却凝固两个过程实现对例如是海水、含盐废水或工业污水的处理。

优选的，第一循环部1至少包括蒸发器101、发热器102、第一热交换器103。蒸发器101经第一热交换器103连接至发热器102。蒸发器101设置有用于导入流体的进液口101a和排气口101b。待处理含盐水能够通过进液口101a进入蒸发器101内部。第一热交换器103可以与蒸发器101按照集成的方式进行设置，进而第一热交换器103接收到的热量便能够直接用于加热蒸发器101中的待处理含盐水。待处理含盐水加热后产生的水蒸气可以通过排气口101b传输至连接部3中，并最终在连接部3的导向作用下进入第二循环部2中进行冷凝处理。发热器102能够通过利用例如是太阳能、电能、工业废气能、燃烧热能以产生热量。例如，发热器102可以是蒸汽锅炉。

优选的，第二循环部2至少包括冷凝器201、制冷器202和第二热交换器203。冷凝器201经第二热交换器203与制冷器202连通。冷凝器201至少具有进气口201a和排液口201b。蒸发器101的排气口101b通过连接部3与冷凝器201的进气口201a连通，从而使得蒸发器产生的水蒸气能够进入冷凝器201中。制冷器202可以是水循环器，制冷器中的水的温度显著低于水蒸气。第二热交换器203可以与冷凝器201集成设置，进而进入冷凝器中的水蒸气能够在第二热交换器203处发生热交换，进而水蒸气能够冷却凝结为液态水，产生的液态水能够通过排液口201b排出冷凝器201中。

优选的，再次参见图1，第一循环部1还包括第一循环器104，第二循环部2还包括第二循环器204。制冷器202与第二循环器204连接，通过第二循环器204可以将冷却循环水送入制冷器202中。在例如是海岛等能源极度短缺的地区，制冷器202可以按照如下方式进行工作：制冷器202具有由导热性能良好的例如是铜制成的外壳，外壳的形状由圆筒状限定。制冷器202埋入海水中，进而利用海水的温度实现制冷。制冷器204的冷却循环水可以来自于岛上居民的生活用水或者直接为就近的海水。通过第二循环器204能够实现冷却循环水在制冷器202和第二热交换器203彼此之间的循环，更进一步地，通过第二循环器204能够增大或减小冷却循环水的流速。优选的，制冷器202中温度较低的冷却循环水在通过第二热交换器203后温度会升高，温度升高后的冷却循环水可以通过管道传输至发热器102中进行再次升温。

优选的，发热器102的出水端通过第一循环器104连接至第一热交换器103的进水端。第一热交换器103的出水端连接至发热器102的进水端，进而使得发热器、第一循环器和第一热交换器彼此之间能够构成闭合的循环通路。在发热器102中加热后的加热循环水在进入第一热交换器103中进行热交换后，加热循环水的温度降低。优选的，外界的流体也能通过发热器的进水端进入发热器中进行加热。例如，海岛周围的海水或居民的生活用水能够直接进入发热器中进行加热。

优选的，连接部3可以包括连接管301和设置在连接管301上的流量控制阀302。连接管的两个端部分别连接至蒸发器的排气口101b和冷凝器的进气口201a。通过流量控制阀302可以调节水蒸气的传输速度，进而能够将产水率控制在最佳的状态。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

如图2所示，本发明还提供一种蒸发冷凝装置，该装置能够有效利用太阳能和风能进行互补以完成蒸发循环和冷凝循环。该装置至少包括第一循环部1、至少两个第二循环部2和连接部3。第一循环部1和两个第二循环部2均能够进行热交换，进而使得第一循环部1产生的水蒸气能够冷凝。

第一循环部1至少包括蒸发器101、发热器102、第一热交换器103。第一循环部1能够利用太阳能将流体加热以产生第一水蒸气。具体的，第一循环部能够利用其蒸发器将流体加热以产生第一水蒸气。为了便于理解，将第一循环部1的蒸发器101的结构及工作原理进行详细论述。

蒸发器101至少包括漂浮安装板101c和透光罩体101d。透光罩体101d固定在漂浮安装板101c上进而能够限定出用于蒸发海水的呈密封状的第一蒸发空间101e。漂浮安装板101c被配置为具有一定的浮力以使得整个蒸发器101能够漂浮于海面上。漂浮安装板101c上可以设置至少一个进液口101a，透光罩体101d上可以设置至少一个排气口101b。海水可以通过进液口101a传输而均匀地分布于漂浮安装板101c的上表面上。发热器102和第一热交换器103可以由漂浮安装板101c上表面上的吸光材料限定，吸光材料能够吸收太阳能而升温，进而能够起到加热海水的目的，进而可以得到第一水蒸气。海水加热后产生的水蒸气能够通过设置于透光罩体101d上的排气口101b排出第一蒸发空间101e。

优选的，蒸发器101还包括第一分隔板101f。第一分隔板101f的形状由圆环形限定。漂浮安装板101c经第一分隔板分隔为内侧的第一区域1011c和外侧的第二区域1012c，其中，第一区域1011c中设置有能够吸收太阳能的吸光材料从而使得海水的蒸发在该区域中产生。第一分隔板101a上设置有进液口101a，进液口101a贯穿漂浮安装板101c，进而当漂浮安装板漂浮于海面上时，进液口与漂浮安装板的下侧连通使得通过进液口能够将海水吸入第一区域1011c中。

优选的，再次参见图2，透光罩体101d至少具有与漂浮安装板呈第二倾斜夹角α的倾斜段1011d以及与漂浮安装板彼此平行的水平段1012d。第一输送部104b可以安装在水平段1012d上以保持其水平状态。倾斜段1011d的尾端延伸至第二区域1011c后与储水箱21b连接。第一蒸发空间101e中产生的部分水蒸气可以在倾斜段1011d上凝结为水滴后在重力的作用下沿倾斜段而进入储水箱21b中进行暂存。

优选的，第二区域1012c被配置为在第一区域1011c中的海水的含盐量超过设定阈值的情况下，能够对第一区域1011c中的海水进行存储。储存于第二区域的高盐浓度海水例能够在第二区域中进行持续缓慢的蒸发以最终得到海盐，或者第二区域中的高浓度海水能够在再次接收高浓度海水之前进行外排，从而能够有效地避免第一区域中的海水完全蒸干而产生结晶盐，结晶盐的持续累积会影响海水的蒸发速率。例如，在第一分隔板101f上可以设置小型抽吸泵，小型抽吸泵可以被配置为被需蓄电池驱动。蓄电池可以通过第一旋转轴的旋转而进行充电，进而可以实现海水由第一区域向第二区域的传输。

优选的，蒸发器101补充海水的工作原理为：漂浮安装板101c在接收太阳光的照射后升高其温度，进而对第一蒸发空间101e中的气体进行加热，加热后的气体能够基于其膨胀以及第一输送部104b的输送而排出第一蒸发空间101e，从而使得第一蒸发空间101e的压强减小，进而位于漂浮安装板101c下侧的海水能够基于压力差而由进液口101a进入第一区域1011c中。海水能够持续进入蒸发器中直至蒸发器与外界之间没有压力差为止。或者，第一分隔板101f中可以设置抽水泵，通过抽水泵将漂浮安装板下侧的海水吸入第一蒸发空间中。

优选的，连接部3可以通过第一循环器进行限定，进而使得连接部能够利用风能将第一水蒸气传输至第二级第二循环部2a中进行冷凝以得到第一冷凝水。为了便于理解，将第一循环器的结构和工作原理进行详细论述。

优选的，再次参见图2，第一循环器104至少包括第一旋转轴104a、第一输送部104b和第一旋转叶片104c。第一旋转轴104a的一个端部转动连接至漂浮安装板101c，第一旋转轴104a的另一个端部按照贯穿透光罩体101d的方式外露于第一蒸发空间101e之外。第一旋转轴的轴向方向垂直与漂浮安装板的上表面。第一输送部104b按照外露于第一蒸发空间101e之外且贯穿第一旋转轴的方式设置于透光罩体上。第一输送部104b呈中空状并且排气口101b通过管道与第一输送部104b连通，从而使得第一蒸发空间101e中的第一水蒸气能够转移至第一输送部104b中。若干个第一旋转叶片104c按照外露于第一蒸发空间101e之外的方式设置于第一旋转轴104a上，在第一旋转叶片受到风的吹刮作用时其能够带动第一旋转轴旋转。优选的，第一输送部104b上还设置有排气管，通过第一旋转轴的旋转能够对第一输送部的中空型腔进行挤压压缩，进而能够实现对第一蒸发空间101e的抽吸，从而使得第一水蒸气能够进行传输。第一输送部104b的具体结构可以与现有的螺杆泵的结构类似，进而在此不再对其具体结构作细化描述。

优选的，第二循环部2包括第二级第二循环部2a和第一级第二循环部2b。为了便于理解，将第二级第二循环部2a和第一级第二循环部2b的结构及工作原理进行详细论述。

优选的，如图2所示，第二级第二循环部2a至少包括冷凝管201c、固定外壳201d和集水箱201e。固定外壳201d呈中空状并且安装在漂浮安装板101c的下表面上。冷凝管201c呈弯曲状并固定于固定外壳201d中，在漂浮安装板放置于海面上时，冷凝管201c能够与位于漂浮安装板下侧的海水接触，从而能够通过自然环境中的海水起到冷却水蒸气的目的。冷凝管的两个端部分别与第一输送部104b和第一蒸发空间101e连通。冷凝管呈上下起伏的弯曲状，第一水蒸气在沿冷凝管流动过程中会产生第一冷凝水，产生的第一冷凝水能够堆积在冷凝管的底部。冷凝管中未完全冷凝的第一水蒸气能够通过循环的方式再次回到第一蒸发空间101e中进行再次处理。集水箱201e固定安装在固定外壳201d的底部，并且冷凝管的底部通过导管与集水箱201e连通，进而使得堆积在冷凝管底部的第一冷凝水能够基于其自身的重力作用而进入集水箱201e中暂存。因此，第二级第二循环部2a的冷凝器201可以由集水箱201e和固定外壳201d共同限定。第二级第二循环部2a的制冷器202和第二热交换器203均可以由设置于固定外壳中的呈弯曲状态且与海水接触的冷凝管201c限定。第二级第二循环部2a的第二循环器204可以由第一输送部104b限定。

优选的，如图2所示，第一级第二循环部2b至少包括储水箱21b和若干个蒸发板22b。蒸发板22b的形状均由圆环状限定。蒸发板22b按照其轴向方向与漂浮安装板彼此垂直的方式固定在漂浮固定板的上表面上。蒸发板22b彼此嵌套并且间隔设定距离。储水箱21b设置在蒸发板的上部，并且通过储水箱21b能够将蒸发板彼此之间的空间限定为呈密封状的第二蒸发空间23b。直径最小的蒸发板与第一蒸发空间彼此贴合接触以使得第一蒸发空间中的水蒸气能够在该蒸发板上冷凝。具体的，第一级第二循环部2b被配置为具有彼此平行的第一热交换面和第二热交换面。即每一个蒸发板具有靠近第一蒸发空间101e的第一表面24b和远离第一蒸发空间101e的第二表面25b。蒸发板的第二表面25b可以是第一热交换面，蒸发板的第一表面24b可以是第二热交换面。蒸发板能够按照虹吸的方式将储水箱21b中的冷凝水吸出以沿蒸发板而从上至下的运动。例如，蒸发板和储水箱之间能够设置一根棉绳，棉绳贴附在蒸发板的第二表面25b上，通过棉绳便能够将储水箱中水源源不断的吸入第二蒸发空间中，从而蒸发板的两侧能够发生热交换，即蒸发板的第一表面24b发生冷凝，蒸发板的第二表面25b发生蒸发，通过蒸发板的再次蒸发能够对海水进行多次蒸发冷凝处理，进而有效地降低其中的杂质或离子含量。进而第一热交换面能够基于第二热交换将其上流动的第二冷凝水转变为第二水蒸气，并且在第二水蒸气接触第二热交换面的情况下，第二热交换面能够按照形成第三热交换的方式将其上流动的第二冷凝水转变为第三水蒸气，并将与其接触的第二水蒸气转变为第四冷凝水。

优选的，在第一循环部1的蒸发速率大于第二级第二循环部2a的冷凝速率的情况下，第一水蒸气能够按照第一循环部1与大气环境形成第一热交换的方式形成第二冷凝水，和/或第一水蒸气能够按照第一循环部1与第一级第二循环部2b形成第二热交换的方式形成第三冷凝水。具体的，第一循环部1产生的第一水蒸气在上升过程中会与透光罩体101d发生接触，由于透光罩体内外两侧的温度彼此不同，进而能够产生第一热交换，而使得第一水蒸气能够在透光罩体上冷凝以形成第二冷凝水。第一级第二循环部2b的最内侧的蒸发板22b与第一蒸发空间抵靠接触，当其第二表面上通过虹吸的方式形成冷凝水的流动时，第一水蒸气能够通过该蒸发板而产生第二热交换，进而形成第三冷凝水。通过设置第一热交换和第二热交换能够使得第一水蒸气产生多次热交换，首先能够提高太阳能的利用率，其次，当处于无风而使得第一循环器无法提供流体的输送动力时，其也能够通过辅助的热交换而产生冷凝水。

实施例3

本实施例是对前述实施例的进一步改进，重复的内容不再赘述。

优选的，第一循环部1配置为：基于漂浮安装板101c、透光罩体101e和第一级第二循环部2b构成第一蒸发空间101e。漂浮安装板101c经圆环状的第一分隔板101f分隔为能够以第一蒸发速率蒸发流体的第一区域1011c和能够以第二蒸发速率蒸发流体的第二区域1012c；在第一循环部1的蒸发速率小于第二级第二循环部2a的冷凝速率的情况下，第一区域1011c中的流体能够排至所述第二区域1012c，并且第一区域1011c至少能够基于第一蒸发空间101e与外界环境的压力差而注入流体。具体的，如图3和图4所示，漂浮安装板101c具有第一平板1113c和第二平板1114c。第一平板1113c与水平段1012d的垂直距离小于第二平板1114c与水平段的垂直距离。第一分隔板101f上设置有第一排液通道1011f，通过第一排液通道1011f可以将第一区域和第二区域连通，进而使得第一区域中的高浓度海水能够进入第二区域中。第一排液通道1011f中设置有第一电磁阀1012f，通过第一电磁阀能够控制第一排液通道的开启和关闭。具体的，蒸发冷凝装置还可以包括控制模块4、供电模块5、水位传感器6、离子浓度传感器7和第二电磁阀8。控制模块4和供电模块5可以按照集成的方式内置于漂浮安装板中。水位传感器6设置于第一分隔板101f上以对第一区域1011c中的海水的液面高度进行监测。第二电磁阀8设置于进液口101a中以控制海水的注入。水位传感器、第一电磁阀和第二电磁阀均电连接至控制模块。当水位传感器监测到第一区域中的海水的液面高度小于第一设定阈值时，此时表明第一区域中的海水的含盐量已达到饱和临界点，再继续蒸发则会析出结晶盐，从而控制模块控制第一电磁阀1012f开启以将第一区域中的高浓度海水排至第二区域中。控制模块4配置为在液面高度小于设定阈值的情况下，开启第一电磁阀1012f以使得第一区域1011c中流体排至第二区域1012c中，和/或在液面高度小于设定阈值的情况下，开启第二电磁阀8以使得第一区域1011c能够基于第一蒸发空间101e与外界环境的压力差而注入流体。具体的，当水位传感器检测到第一区域中的海水的液面高度小于第二设定阈值时，此时表明第一区域中的高浓度海水已基本排干净，进而控制模块关闭第一电磁阀并将第二电磁阀开启，位于漂浮安装板之下的海水便会通过进液口101a注入第一区域中。当水位传感器监测到第一区域中的液面高度大于第三阈值时，可以判断第一区域已基本注满新鲜海水，进而控制模块关闭第二电磁阀以使得进液口关闭。

优选的，再次参见图3和图4，第一区域1011c内还设置有若干个辅助加热板9。辅助加热板被配置为：至少具有彼此之间呈第一倾斜夹角β的垂直加热板9a和倾斜加热板9b以吸收流体反射的太阳光；在垂直加热板9a按照垂直于漂浮安装板101c的方式固定在第一区域1011c的情况下，倾斜加热板9b按照朝向第一热交换面的方式倾斜设置于垂直加热板9a上。具体的，辅助加热板9的平行于漂浮安装板的横截面的形状由圆环转限定。辅助加热板9按照彼此嵌套且间隔设定距离的方式固定设置于漂浮安装板上。辅助加热板9的垂直于漂浮安装板的横截面的形状由弯折状限定。如图3所示，辅助加热板9具有垂直加热板9a和倾斜加热板9b。垂直加热板9a与倾斜加热板9b彼此之间限定出第一倾斜夹角β。辅助加热板9的表面上也可以设置有吸光材料，通过吸光材料能够将太阳光转换为热能，进而使得辅助加热板的温度提高，从而能够对第一区域中的海水进行加热蒸发。倾斜加热板9b按照朝向外侧的第一分隔板101f的方式进行设置，进而当太阳光照射到第一区域的海水水面上时，通过倾斜加热板吸收海水水面反射的太阳光，进而能够提高太阳光的利用效率，能够提高蒸发产水效率。同时，朝向第一分隔板倾斜设置的倾斜加热板9b也能够起到对第一水蒸气进行导向的作用，能够让部分第一水蒸气充分地与透光罩体和蒸发板进行接触，尤其是在太阳光照充足而使得第一蒸发空间的蒸发速率大于第二级第二循环部的冷凝速度时，能够有效利用第一水蒸气的蒸发冷凝潜热。优选的，倾斜加热板9b按照朝向第一级第二循环部2b倾斜的方式与垂直加热板9a共同限定出第一倾斜夹角β，从而使得在第一平板1113c上产生的水蒸气能够在倾斜加热板9b的导向作用下朝向第一级第二循环不2b移动。排气口101b设置在靠近第一旋转轴104a的位置处。通过上述设置方式，至少能够达到如下技术效果：一者，由第一平板1113c产生的水蒸气通过倾斜加热板的导向作用，至少能够部分地与第一级第二循环部2b接触，进而能够触发水蒸气与第一级第二循环部彼此之间的热交换。在光照条件好而产生大量水蒸气的情况下，能够保证充足的水蒸气与第一级第二循环部进行热交换。二者，如图3所示，在透光罩体101d上冷凝后的冷凝水会沿着倾斜段1011d流入第一级第二循环部中，而排气口101b设置在水平段1012d上，在水蒸气从排气口101b中流出的过程中，冷凝水的流动方向与水蒸气的流动方向相反，使得一部分水蒸气能够在流动过程中与冷凝水接触，进而能够促使该部分水蒸气冷凝。三者，参见图3，由于搅拌叶片的存在，使得搅拌叶片10所接触的部位其蒸发速率要高于其两侧的区域，排气口101b设置在搅拌叶片10的正上方，从而使得搅拌叶片10所对应的区域中产生的水蒸气能够第一时间从排气口101b排出。当光照条件足够好以使得产生的水蒸气无法及时从排气口中排出时，搅拌叶片10所对应区域所产生的水蒸气会沿倾斜段1011d朝向第一级第二循环部流动，进而能够加强倾斜加热板9b所对应的区域中产生的水蒸气的流动性，进而能够更进一步的保证足够的水蒸气与第一级第二循环部产生热交换。

优选的，如图4所示，第一区域1011c中还设置搅拌叶片10，垂直加热板9a设置有流体通道9c，其中：在第一循环部1的蒸发速率小于第二级第二循环部2a的冷凝速率的情况下，第一循环部1能够按照搅拌叶片10旋转以使得第一区域1011c中的流体能够绕第一分隔板101f的周向方向流动和/或沿第一分隔板101f的径向方向流动的方式增大蒸发速率。具体的，每一个辅助加热板9上均设置有至少一个流体通道9c。通过流体通道能够将辅助加热板分隔而成的若干个子蒸发空间连通，进而使得海水能够沿漂浮安装板的径向方向流动。第一旋转轴104a上设置有至少两个搅拌叶片10。通过第一旋转轴的转动能够带动搅拌叶片的旋转，进而能够海水起到搅拌的作用，从而能够提高海水的蒸发速率。当第一区域中的海水达到临界结晶状态时，其蒸发速度会显著下降，并且进一步进行蒸发会产生结晶盐，结晶盐的产生会进一步影响蒸发速率，因此需要通过搅拌叶片可以使得海水蒸发加热均匀，并且能够通过搅拌叶片将海水由第一区域排至第二区域中。

优选的，参见图3和图6，第一区域1011c上设置有彼此共轴且均能够绕其自身轴线旋转的第一旋转轴104a和第二旋转轴13，第一旋转轴104a和第二旋转轴13能够基于风能分别以第一旋转速度和第二旋转速度旋转，其中：第一输送部104b能量耦合至第一旋转轴104a以使得第一水蒸气能够输送至第二级第二循环部2a。第二输送部15能量耦合至第二旋转轴13以使得第一冷凝水和第四冷凝水能够循环流动至第一级第二循环部2b。具体的，第二平板1114c上设置有若干个第二排液通道11。第二排液通道通过管道与集水箱201e连通，进而使得第一级第二循环部2b中的冷凝水能够基于其自身的重力作用而传输至集水箱中进行暂存。优选的，第一旋转轴104a还通过电磁离合器12与第二旋转轴13转动连接。第二旋转轴13上设置有若干个第二旋转叶片14。第二旋转轴13上还设置有第二输送部15。第一旋转轴和第二旋转轴的不同速度可以通过第一旋转叶片和第二旋转叶片的尺寸不同来实现。例如，第一旋转叶片尺寸越大，其受风面积越大，进而能够产生更大的旋转速度。集水箱201e能够经第二输送部15与储水箱21b连通。集水箱201e中设置有离子浓度传感器7，并且离子浓度传感器7以及电磁离合器12均与控制模块4电连接。在离子浓度传感器7监测到集水箱中的冷凝水所含的例如是金属离子的浓度超过设定阈值时，集水箱201e能够经第二输送部15与第一级第二循环部2b连通。例如，当电磁离合器通电共作时，第一旋转轴和第二旋转彼此啮合而以相同旋转速度同步旋转。控制模块能够控制电磁离合器断电而使得第一旋转轴和第二旋转轴彼此之间产生相对运动，即第一旋转轴与第二旋转轴彼此之间的旋转速度不同，进而能够使得第二输送部工作，从而对集水箱产生抽吸作用而将集水箱中的冷凝水传输至储水箱21b中进行循环处理。

优选的，第一级第二循环部2b经第二输送部15与集水箱201e构成循环通路。第一级第二循环部2b配置为至少能够吸收冷凝水中的金属离子的工作模式。例如，如图5所示，储水箱21b经第二分隔板16分隔为储水空间17和引流空间18。储水空间17与透光罩体101d连接，进而透光罩体上凝结的冷凝水滴能够进入储水空间17中进行暂存，同时集水箱201e中的冷凝水也能够通过第二输送部15循环回流至储水空间17中。引流空间18中设置有若干个蒸发板22b。蒸发板的第一表面24b上设置有离子吸附膜19。在第一表面上的冷凝水在基于其自身重力的作用而向下运动的过程中能够被离子吸附膜19进行再次吸附处理，进而能够将冷凝水中的金属离子进行进一步滤除。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种蒸发冷凝装置，至少包括经连接部(3)彼此连通的第一循环部(1)和第二循环部(2)，所述第一循环部(1)配置为对流体进行加热以产生水蒸气，所述第二循环部(2)配置为至少能够将所述水蒸气进行冷凝，其特征在于，所述第二循环部(2)包括第二级第二循环部(2a)和第一级第二循环部(2b)，所述蒸发冷凝装置能够漂浮于水面以使得所述第一循环部(1)和第一级第二循环部(2b)位于水面之上以及第二级第二循环部(2a)位于水面之下，其中：

所述第一循环部(1)至少能够利用太阳能将流体加热以产生第一水蒸气，所述连接部(3)至少能够利用风能将所述第一水蒸气传输至所述第二级第二循环部(2a)进行冷凝以得到第一冷凝水；

在第一循环部(1)的蒸发速率大于第二级第二循环部(2a)的冷凝速率的情况下，所述第一水蒸气能够按照所述第一循环部(1)与大气环境形成第一热交换的方式形成第二冷凝水，和/或

所述第一水蒸气能够按照所述第一循环部(1)与所述第一级第二循环部(2b)形成第二热交换的方式形成第三冷凝水，

所述第一级第二循环部(2b)被配置为具有彼此平行的第一热交换面和第二热交换面，其中：

在所述第二冷凝水进入所述第一级第二循环部(2b)的情况下，所述第二冷凝水能够按照虹吸的方式沿所述第一热交换面流动；

所述第一热交换面能够基于所述第二热交换的方式将其上流动的第二冷凝水转变为第二水蒸气，并且

在所述第二水蒸气接触所述第二热交换面的情况下，所述第二热交换面能够按照形成第三热交换的方式将其上流动的第二冷凝水转变为第三水蒸气，并将与其接触的第二水蒸气转变为第四冷凝水。

2.如权利要求1所述的蒸发冷凝装置，其特征在于，所述第一循环部(1)配置为：

基于漂浮安装板(101c)、透光罩体(101d)和所述第一级第二循环部(2b)构成第一蒸发空间(101e)；

所述漂浮安装板(101c)经圆环状的第一分隔板(101f)分隔为能够以第一蒸发速率蒸发流体的第一区域(1011c)和能够以第二蒸发速率蒸发流体的第二区域(1012c)；

在第一循环部(1)的蒸发速率小于第二级第二循环部(2a)的冷凝速率的情况下，第一区域(1011c)中的流体能够排至所述第二区域(1012c)，并且所述第一区域(1011c)至少能够基于第一蒸发空间(101e)与外界环境的压力差而注入流体。

3.如权利要求2所述的蒸发冷凝装置，其特征在于，所述第一区域(1011c)中还设置有辅助加热板(9)，所述辅助加热板(9)被配置为：

至少具有彼此之间呈第一倾斜夹角(β)的垂直加热板(9a)和倾斜加热板(9b)以吸收流体反射的太阳光；

在所述垂直加热板(9a)按照垂直于所述漂浮安装板(101c)的方式固定在所述第一区域(1011c)的情况下，所述倾斜加热板(9b)按照朝向所述第一热交换面的方式倾斜设置于所述垂直加热板(9a)上。

4.如权利要求3所述的蒸发冷凝装置，其特征在于，所述第一区域(1011c)中还设置搅拌叶片(10)，所述垂直加热板(9a)设置有流体通道，其中：

在第一循环部(1)的蒸发速率小于第二级第二循环部(2a)的冷凝速率的情况下，所述第一循环部(1)能够按照所述搅拌叶片(10)旋转以使得第一区域(1011c)中的流体能够绕第一分隔板(101f)的周向方向流动和/或沿第一分隔板(101f)的径向方向流动的方式增大蒸发速率。

5.如权利要求4所述的蒸发冷凝装置，其特征在于，所述第一区域(1011c)上设置有彼此共轴且均能够绕其自身轴线旋转的第一旋转轴(104a)和第二旋转轴(13)，所述第一旋转轴(104a)和所述第二旋转轴(13)能够基于所述风能分别以第一旋转速度和第二旋转速度旋转，其中：

第一输送部(104b)能量耦合至所述第一旋转轴(104a)以使得所述第一水蒸气能够输送至所述第二级第二循环部(2a)；

第二输送部(15)能量耦合至所述第二旋转轴(13)以使得所述第一冷凝水和所述第四冷凝水能够循环流动至所述第一级第二循环部(2b)。

6.如权利要求5所述的蒸发冷凝装置，其特征在于，所述第二级第二循环部(2a)至少包括冷凝管(201c)、固定外壳(201d)和集水箱(201e)，所述固定外壳(201d)固定于漂浮安装板(101c)的下表面，所述冷凝管(201c)设置于所述固定外壳(201d)上且其两个端部分别与所述第一输送部(104b)和所述第一蒸发空间(101e)连通，所述集水箱(201e)设置于所述固定外壳(201d)上且与所述冷凝管(201c)连通，其中：

所述第一级第二循环部(2b)经所述第二输送部(15)与集水箱(201e)构成循环通路，所述第一级第二循环部(2b)配置为至少能够吸收冷凝水中的金属离子的工作模式；

在集水箱(201e)中的冷凝水的金属离子浓度大于设定阈值的情况下，所述集水箱(201e)能够经所述第二输送部(15)与所述第一级第二循环部(2b)连通。

7.如权利要求6所述的蒸发冷凝装置，其特征在于，所述第一级第二循环部(2b)至少包括储水箱(21b)和若干个呈环状的蒸发板(22b)，所述蒸发板(22b)按照彼此平行的方式间隔设置于所述漂浮安装板(101c)上，所述储水箱(21b)安装于所有蒸发板(22b)的顶部并以此限定出若干个密封的第二蒸发空间(23b)，其中：

所述透光罩体(101d)与所述储水箱(21b)连通以使得所述第二冷凝水能够基于其自身重力而流入所述储水箱(21b)，

蒸发板(22b)的两个表面分别限定所述第一热交换面和所述第二热交换面。

8.如权利要求7所述的蒸发冷凝装置，其特征在于，所述蒸发冷凝装置还包括均连接至控制模块(4)的水位传感器(6)、第一电磁阀(1012f)和第二电磁阀(8)，其中：

所述水位传感器(6)配置为监测第一区域(1011c)中的流体的液面高度；

所述控制模块(4)配置为在所述液面高度小于设定阈值的情况下，开启所述第一电磁阀(1012f)以使得第一区域(1011c)中流体排至所述第二区域(1012c)中，和/或

在所述液面高度小于设定阈值的情况下，开启所述第二电磁阀(8)以使得所述第一区域(1011c)能够基于第一蒸发空间(101e)与外界环境的压力差而注入流体。

9.如权利要求8所述的蒸发冷凝装置，其特征在于，所述蒸发冷凝装置还包括连接至控制模块(4)的离子浓度传感器(7)，其中：

所述离子浓度传感器(7)配置为检测集水箱(201e)中的冷凝水的金属离子浓度；

所述控制模块(4)配置为在所述金属离子浓度大于设定阈值的情况下，触发所述第二输送部(15)的工作以使得集水箱(201e)中的冷凝水能够流动至所述储水箱(21b)中。

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