CN109970129A - 一种可漂浮界面光热转换太阳能海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可漂浮自由移动太阳能海水蒸发收集装置，基于界面光热转化原理实现太阳能的光热转换获得高效的光热转化率，具体包括冷凝透光模块、装卡模块、淡水收集模块、平衡模块等。装置箱体顶部与透光模块相连接，透光模块与底部装卡模块通过连杆相连，透光模块的顶部装有光敏传感器，通过光敏传感器控制装卡模块上的液压缸实现对太阳能光强的调节，装卡模块通过液压缸与箱体内侧相连，淡水收集模块安装在箱体的四周，箱体外侧通过液压缸与平衡模块相连接，并在箱体四周安装太阳能电池板。本发明该装置具有结构简单、造价低廉、操作便捷、材质绿色、可海面漂浮无需专人维护、免于盐渍清洗、光照强度可随太阳运动瞬态调节等诸多优点。

Description

一种可漂浮界面光热转换太阳能海水淡化装置

技术领域

本发明涉及的是一种海水淡化领域，具体的是一种应用于水面可漂浮的太阳光到蒸发装置表面的界面转化原理的太阳能海水淡化装置。

技术背景

我国淡水资源总量虽然丰富,但人均占有量少。随着我国人口的不断增加,人们生活水平有所提高,供水设施不断建设,用水标准也在不断提高,生活用水量在不断增加,我国在水资源领域仍面临着严峻的问题。在一些沿海城市，人们使用太阳能将海水淡化后进行饮用。

目前已有的太阳能海水淡化装置大都是体积大、结构复杂，需要多人维护，且蒸发效率低。因此急需一种结构简单无需多人维护，高蒸发效率的海水淡化装置。本发明采用界面光热原理将太阳能转化蒸发装置表面热能，大大提高了太阳能的利用效率，同时提高了海水的蒸发效率；本发明结构设计简单，易操作，还可实现海面自由漂浮，无需多人维护；本发明采用有机材料作为蒸发基底，直接从海中吸取海水，无需将海水引进装置内部，可以实现装置内部盐渍免清理，因此，可以提高装置的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于实现，装置在海面自由移动，装置内部盐渍免清理，通过界面光热装换膜提高太阳能的利用效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种可漂浮界面光热转换太阳能海水淡化装置，其特征包括冷凝透光模块、装卡模块、淡水收集模块、平衡模块等。箱体为圆柱形，顶端与冷凝透光模块相连接，框架外侧安装太阳能电池板并且通过液压缸与平衡模块相连，装卡模块通过液压缸与箱体内侧的底部相连，淡水收集模块安装在箱体的四周，顶部透光模块安有用来及时刮掉顶部水雾的器子。箱体底部为空心，可以实现装置在海面漂浮，平衡模块通过液压缸可以控制整个箱体的平衡。

本发明一种可漂浮界面光热转换太阳能海水淡化装置还可以包括：

1、冷凝透光模块顶部装有光敏传感器、电动马达等元器件，光敏传感器与装卡模块上的液压缸相连接，光敏传感器控制装卡模块的液压缸来改变模块顶部与太阳之间的朝向，保证太阳光是一直与模块顶部垂直照射。顶部透光模块上安装有滑道，水雾器安装在滑道上，透光模块上的电动机控制水雾清除器旋转，清除顶部水雾。

2、装卡模块为三层结构，其中间收紧滑块是可以拉动用以卡紧固定有机材料，装卡模块还可以根据需要制造出不同数量的孔洞进行装卡，并且以制造好的装卡模块，还可以根据实际需求通过拉动中间收紧滑块进行关闭。

3、箱体四周通过液压缸与平衡模块相连，平衡模块上装有液压泵，在平衡模块上装有控制液压泵的压力传感器，当箱体向哪一个方向发生倾斜时，倾斜一侧压力会增加，压力传感器控制液压泵驱动液压缸伸长，发生倾斜的反方向压力便会减小，压力传感器便会控制液压缸收缩使箱体摆正，保证装置的平衡。

4.淡水收集模块由淡水收集容器、压力传感器、弹簧等零件组成，淡水收集容器放置在压力传感器上，压力传感器与收集模块外侧门上的指示灯相连接，淡水收集容器中没有淡水或者淡水量较少时，收集模块外侧门上的绿色指示灯亮，随着淡水收集容器中的水量的增加收集容器的重量也会随着增加，当重量达到一定程度时压力传感器工作关闭绿色指示灯，红色指示灯亮表示收集已满。

太阳光通过冷凝透光模块照射在有机材料的光热转换膜上产生热量使有机物表面海水蒸发至冷凝透光模块冷凝成小液滴，小液滴通过水雾清除器流进淡水收集器，进行淡水收集。冷凝透光模块上光敏传感器控制液压缸使冷凝透光模块顶部的光敏传感器感受到的光照强度始终不变，箱体底部设计成空心结构，可以实现装置在海面漂浮，平衡模块负责整个装置的平衡。

本发明的优势在于：本发明以太阳能为能量来源，节能环保；以有机材料如木材、秸秆等作为蒸发基底，无需进行内部盐渍清理；光敏传感器控制冷凝透光模块随太阳的转动而转动可以其顶部受到的光照强度始终不变，采用界面光热转换膜可以提高太阳光的光热装换效率；箱体底部设计成空心结构可实现海面自由漂浮；装置结构简单，造价低廉，操作简单无需专人看护。

附图说明

图1为冷凝透光模块结构示意图

图2为箱体侧面及淡水收集模块结构示意图

图3为装卡模块及装置整体结构俯视图

图4为卡紧部分结构示意图

图5为平衡模块结构示意图

图6为装置整体的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

结合图1～6，本发明装置由光敏传感器11、水雾清除器12、亚克力有机玻璃13、可伸缩连杆14、步进电机15、轴承16、空心连杆17、淡水提取门21、集水漏斗22、淡水收集器23、压力传感器24、弹簧25、液压泵31、界面光热转化膜32、液压缸33、拉手34、收紧滑块35、圆形钢板36、滚轮37弹簧38、液压缸41、浮子42、箱体51、太阳能电池板52和一些必要的连接件。将亚克力有机玻璃13制作成圆锥形在其内部装有滑道安装水雾清除器12，在其顶部安装光敏传感器11，在光敏传感器11下方安装步进电动机15，步进电动机15通过空心连杆17与水雾清除器12相连接构成冷凝透光模块；淡水收集器23放置在托盘上，托盘通过弹簧25与压力传感器24相连接构成淡水收集模块；将圆形钢板36焊接上下两层中间空心的装卡底盘，并在装卡底盘上开有若干小孔用以装载有机物，装卡底盘中间空心处安装收紧滑块35，在装卡底盘四周装有液压缸33构成装卡模块；浮子42与液压缸41构成平衡模块，平衡模块上装有压力传感器。箱体51为圆柱形，分为外侧、中间、内侧，外侧通过液压缸41与平衡模块相连接，并在外侧四周安装有太阳能电池板52，中间安装淡水收集模块，内部与装卡模块上的液压缸33相连接，冷凝透光模块四周通过可伸缩连杆14与箱体51顶部外侧相连接，冷凝透光模块顶部步进电动机15下方安装有轴承16，轴承16与空心连杆17相连接，空心连杆17下方安装在装卡模块顶部。

具体工作原理：随着水雾的增加，PLC控制步进电动机15驱动水雾清除器12将冷凝透光模块顶部水雾清除，清除掉的水沿着水雾清除器上的沟槽流进集水漏斗22。冷凝透光模块顶部光敏传感器11控制装卡模块上的液压缸33推动装卡模块，装卡模块通过连杆控制冷凝透光模块的顶部始终与太阳光线垂直。平衡模块上的液压缸41连接在箱体51上，当箱体51发生倾斜时，发生倾斜一侧所对应平衡模块上的压力便会增加，压力传感器便会控制平衡模块上的液压缸41工作，使箱体保持竖直，不会因为倾斜而侧翻。淡水顺着集水漏斗22流进淡水收集收集器23，当淡水收集器23中淡水达到一定重量时，淡水收集器23下方所对应的压力传感器24便会控制淡水集水器23上方的集水漏斗22的阀门关闭，停止收集，同时还会控制淡水收集器23外侧淡水提取门21上的灯由绿变红，太阳能电池板52则为整个装置提供电能。

结合图1与图6，冷凝透光模块由光敏传感器11、水雾清除器12、亚克力有机玻璃13、可伸缩连杆14、步进电机15、轴承16、空心连杆17组成；亚克力有机玻璃13制作成圆锥形去掉顶部尖端位置，光敏传感器11安装在其顶部，步进电动机15安装在光敏传感器下方，步进电动机15的转子下端安装轴承16，轴承16下端安装空心连杆17，在亚克力有机玻璃13四周安装可伸缩连杆14。

冷凝透光模块具体工作原理：太阳光透过亚克力有机玻璃13照射在界面光热转化膜32上，界面光热转化膜32温度升高，将有机物上的海水转变成水蒸气，蒸发的水蒸气在冷凝透光模块顶部冷凝，随着冷凝水雾聚集增加，PLC便会控制步进电动机15通过连杆控制水雾清除器12将顶部水雾清除掉，保证冷凝透光模块的透光性。

结合图2与图6，淡水收集模块由淡水提取门21、集水漏斗22、淡水收集器23、压力传感器24、弹簧25组成，集水漏斗22底部装有电子阀门，电子阀门下方是淡水收集器23，淡水收集器23放在托盘上，托盘下方通过弹簧25与压力传感器24相连接，压力传感器24控制电子阀门及淡水收集器所对应取水门上的指示灯。

淡水收集模块具体工作原理：淡水通过水雾清除器12流进集水漏斗14，集水漏斗14通过电子阀门将淡水注入到淡水收集器中，随着淡水收集器中水的质量的增加，淡水收集器31的压力也会随之加大，当压力达到一定时压力传感器便会控制电子阀门关闭停止集水，控制指示灯由绿转红。

结合图3、图4及图6，装卡模块由液压泵31、界面光热转化膜32、液压缸33、拉手34、收紧滑块35、圆形钢板36、滚轮37、弹簧38组成，圆形钢板36焊接成三层并且圆形钢板36可根据需求制作出不同数量的有机物装卡孔及拉手滑道，在圆形铁板36中间安装收紧滑块35，收紧滑块35上设计有锁死卡，在收紧滑块35上方安装拉手34，下方安装滚轮37，通过弹簧38连接在圆形钢板36上。

装卡模块具体工作原理：将有机材料安装在装卡孔处，通过拉收紧滑块35上的拉手34，收紧滑块35便会伸长同时被锁死结构锁死。可以使装卡孔中的有机物固定在装卡模块上，装卡模块上的液压缸33与箱体51内部相连接。冷凝透光模块通过空心连杆17与装卡模块相连接，光敏传感器11控制装卡模块上的液压缸33，当太阳光线与光敏传感器不垂直照射时，光敏传感器11控制装卡模块上的液压泵31，液压泵31控制液压缸33推动装卡模块，装卡模块通过空心连17杆驱动冷凝透光模块使其顶部与太阳光线垂直。

结合图5与图6，平衡模块由浮子41、液压缸42组成，平衡模块上的液压缸42与箱体外侧连接，在平衡模块每个液压缸底部装有压力传感器，浮子设计成空心圆环，浮子顶端设有凹槽，用来安放液压缸，液压缸可在凹槽内实现180°旋转。

平衡模块具体工作原理：当箱体向那一侧发生倾斜时哪一侧的压力便会增加，压力传感器便会控制平衡模块上的液压泵，液压泵会驱动发生倾斜方向上的液压缸42伸长，在倾斜反方向的压力传感器便会控制液压泵驱动液压缸42收缩，使装置继续保持平衡状态。

Claims (4)

1.一种可漂浮界面光热转换太阳能海水淡化装置，其特征包括冷凝透光模块、装卡模块、淡水收集模块、平衡模块等。箱体顶端与冷凝透光模块相连接，框架外侧安装太阳能电池板并且通过液压缸与平衡模块相连，装卡模块通过液压缸与箱体内侧的底部相连，淡水收集模块安装在箱体的四周，顶部透光模块安有用来及时刮掉顶部水雾的水雾清除器。箱体底部为空心，可以实现装置在海面漂浮，平衡模块通过液压缸可以控制整个箱体的平衡。

2.根据权利要求1所述的可漂浮界面光热转换太阳能海水淡化装置，其特征是：冷凝透光模块顶部装有光敏传感器与电动马达，通过连杆与底部装卡模块相连接，光敏传感器与装卡模块的液压缸相连接，光敏传感器控制装卡模块的液压缸来改变模块顶部与太阳之间的朝向，保证太阳光是始终与装置顶部垂直照射。顶部透光模块上安装有滑道，水雾器安装在滑道上，冷凝透光模块上的电动机控制水雾器旋转，清除顶部水雾。

3.根据权利要求1所述的可漂浮界面光热转换太阳能海水淡化装置，其特征是：装卡模块为三层结构，其中间安装收紧滑块可以拉动以卡紧固定有机材料装卡模块还可以根据需要制造出不同数量孔洞进行装卡，并且以制造好的装卡模块，还可以根据实际需求通过拉动中间收紧滑块进行关闭。

4.根据权利要求1所述的可漂浮界面光热转换太阳能海水淡化装置，其特征是：箱体四周通过液压缸与平衡模块相连，平衡模块上装有液压泵，在模块的顶部装有控制液压泵的压力传感器，当箱体向某个方向发生偏转时，发生偏转的反方向压力减小，压力传感器控制液压缸收缩使箱体摆正，使装置保证平衡。