CN110182879A - 一种利用空气中太阳能海水淡化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种利用空气中太阳能海水淡化系统公开了一种通过开放式的通风系统将被太阳辐射的热空气不断的送入，和密闭蒸馏罐内的海水进行热交换，配合冷凝系统进行抽取冷凝，将海水中的水分进行提取的淡化水装置。清洁环保，成本低，便于航海船舶、打捞渔船、淡水资源匮乏的地区使用，且能够配合抽风机对室内进行降温加湿，其特征在于包括密闭蒸馏罐、冷凝系统和通风系统，通风系统的回路穿过密闭蒸馏罐内，冷凝系统的回路一端和密封蒸馏罐顶部连通，另一端从密闭蒸馏罐外侧迂回至密闭蒸馏罐底部后，从密闭蒸馏罐底部穿透并贯穿密闭蒸馏罐顶部，所述冷凝系统和通风系统为开放式回路。

Description

一种利用空气中太阳能海水淡化系统
技术领域
本发明一种利用空气中太阳能海水淡化系统，涉及一种海洋船舶工作过程中，通过利用经过太阳热辐射温度升高的空气，对海水进行淡化的装置，属于海洋工程领域。特别涉及一种通过开放式的通风系统将被太阳辐射的热空气不断的送入，和密闭蒸馏罐内的海水进行热交换，配合冷凝系统进行抽取冷凝，将海水中的水分进行提取的淡化水装置。
背景技术
目前，现有的关于海水淡化只要采用渗析法、蒸馏法、海水冻结法等等，目前最为主流的蒸馏法以及反渗透膜法，其中蒸馏法蒸馏水质好，缺点是耗能高，工艺复杂，设备成本高，目前在运行蒸馏法进行淡水制备，都需要配备锅炉，不能满足远洋渔船、海岛以及内陆盐水湖分散居民使用，反渗透膜法同样存在推广困难，成本高的问题。
在目前，随着新能源的使用，太阳能被广泛推广，但太阳的应用主要是针对光能进行利用，或者直接利用太阳辐射热能进行利用，对于太阳辐射在空气的热能没有利用，0~100℃的空气热容量为0.312千卡/立方米度，10万立方米30℃空气降到20℃时可放出31.2万千卡热量，可蒸馏500多公斤水蒸气。南方海边夏天空气潮湿，30℃空气降温到20℃大约可析出0.013公斤/立方米的淡水，10万立方米空气可析出1300公斤淡水。
本申请人针对上述情况，将空气中的太阳内进行利用，将被太阳辐射温度升高的空气进行利用，和海水进行热交换，提高海水挥发效率，并对挥发水汽进行收集冷凝，解决了海水淡化高能耗、成本高、设备复杂不易于推广的问题。
公开号 CN201545714U公开了一种太阳能高温集热淡化水处理系统，该系统主要包括太阳能高温集热系统、换热器、淡化水处理罐，所述的太阳能高温集热系统主要包括太阳能高温集热槽，在所述的太阳能高温集热槽安装有跟踪传动装置；在所述的淡化水处理罐中由下而上分别设置蒸发器、一级自激淋横管降膜蒸发-冷凝器、二级自激淋横管降膜蒸发-冷凝器、冷凝器，所述的太阳高温集热系统收集的热量通过换热器传递给所述的蒸发器，该装置中采用太阳能直接作为热源通过导热管进行加热挥发，其太阳能集热系统集热面积有限，热交换的能量有限，不能持续不断的进行热量交换，且不能利用空气中的热量，设备体积巨大，不易于推广，且不能对热交换的后的能量进行使用，持续处于高温状态，安全性差。
发明内容
为了改善上述情况，本发明一种利用空气中太阳能海水淡化系统提供了一种通过开放式的通风系统将被太阳辐射的热空气不断的送入，和密闭蒸馏罐内的海水进行热交换，配合冷凝系统进行抽取冷凝，将海水中的水分进行提取的淡化水装置。清洁环保，成本低，便于航海船舶、打捞渔船、淡水支援匮乏的地区使用，且能够配合抽风机对室内进行降温加湿。
本发明一种利用空气中太阳能海水淡化系统是这样实现的，本发明一种利用空气中太阳能海水淡化系统包括密闭蒸馏罐、冷凝系统和通风系统，通风系统的回路穿过密闭蒸馏罐内，冷凝系统的回路一端和密封蒸馏罐顶部连通，
另一端从密闭蒸馏罐外侧迂回至密闭蒸馏罐底部后，从密闭蒸馏罐底部穿透并贯穿密闭蒸馏罐顶部，所述冷凝系统和通风系统为开放式回路；
所述密闭蒸馏罐为不锈钢罐，内侧壁做防腐处理；
所述密闭蒸馏罐底部置有排污口；
所述密闭蒸馏罐内壁等距置有多个环形散热片；
所述环形散热片为铜片，且和密闭蒸馏罐内壁无缝熔接；
所述密闭蒸馏罐底部置有过滤板；
所述过滤板为多层隔板交错层叠而成；
所述进水管的一端和密闭蒸馏罐底部相连通，进水管上置有连通阀；
所述通风系统包括动力装置和通风管，所述动力装置置于通风管路上，且和通风管路形成开放式回路；
所述通风管穿过密闭蒸馏罐，且通风管外壁和密封蒸馏罐之间密闭连接；
所述通风管轴线和密闭蒸馏罐轴线共线；
所述动力装置为风机、空气泵，所述动力装置靠近密闭蒸馏罐顶端时，采用抽风机；靠近密闭蒸馏罐底端时，采用鼓风机；所述动力装置位于密闭蒸馏罐外侧；
所述通风管上等距置有多个导向板，且导向板位于密闭蒸馏罐内；所述导向板和环形散热片交错分布；
所述冷凝系统包括冷凝管、淡水储存箱、驱动装置，驱动装置置于冷凝管上，且形成开放式回路，冷凝管的一端和密闭蒸馏罐顶部相连通，另一端迂回至密闭蒸馏罐底部，竖直向上延伸，且依次穿透密闭蒸馏罐的底部和顶部，淡水储存箱置于冷凝管下方，且和冷凝管相连通，
所述淡水存储箱上置有出水管；
所述驱动装置为真空泵；
所述通风管和淡水储存箱相连通；
所述过滤筛管置于密闭蒸馏罐内，且和冷凝管一端相连通；
使用时，将海水通过进水管注入密闭蒸馏罐内，使得密闭蒸馏罐内的海水达到1/2-4/5；启动动力装置，通过动力装置将外部气流抽动，将海洋上的热空气从通风管一端进入，并进入密闭蒸馏罐内，从另一端排出，由于热空气温度高于海水温度，所述当热空气进入通风管后，通过导流板和蒸馏罐内海水进行热交换，同时配合环形散热片通过密闭蒸馏罐和外部热空气进行热交换，使得罐内的海水温度升高，然后启动驱动装置，对蒸馏罐内进行负压抽取，将密闭蒸馏罐内的气体抽取排除，随着管内的压强变化，使得海水的吉布斯自由能变化，活性增加，通过空气中的热能使得海水温度升高，水分进而挥发形成水汽，通过驱动装置将挥发的水分抽取，通过冷凝管逐步移动爬伸，进而冷凝成水滴，并落入淡水储存箱内，再进行冷凝时，液化放热，进一步的和冷凝管侧壁的海水进行交换，促进内部温度的升高，通过不断的循环，利用空气中的太阳热能，进行海水淡化，最终冷凝在淡水储存箱内进行汇集，通过出水管进行取用淡水，在通风管进行热交换时，空气的温度下降，空气内的水分会在通风管内壁冷凝，并低落至存淡水储箱内，随时海水汽化，蒸馏罐内残留的海水浓度增加，通过蒸馏罐底部的排污口将其排放，重新注入新的海水，同时，过滤板能够对海水中的藻类等进行过滤，避免堵塞回路，
达到利用空气中太阳能进行海水淡化的目的。
本发明还涉及一种利用空气中的太阳能进行制冷的方法：
1、选取抽风机安装至通风管上，使得风机将室内和通风管相连通；
2、将海水注入密闭蒸馏罐内，在密闭蒸馏罐外侧增加隔热层；
3、启动抽风机和驱动装置，通过抽风机将空气抽取，进入通风管，在通风管内和海水进行热交换，使得热空气温度降低；
4、驱动装置收取使得蒸馏罐内压强变化，海水挥发需要能量降低；
5、驱动装置抽取挥发的水汽进入冷凝管；
6、通风管通过淡水储存箱和冷凝管连通，抽风机在收取空气时，将含有水分的气流抽入，并进行混合吹入室内，使得室内空气湿润、凉爽，且不含有腐蚀性，达到对室内进行降温的目的。
有益效果。
一、利用空气中的太阳热能，对海水进行淡化，降低淡化成本。
二、采用通过负压降低液体的沸点温度，进而降低挥发所需要的能量。
三、能够降低淡化水的工艺流程。
四、设备简单，体积小，适用于海洋船舶使用。
附图说明
图1为本发明一种利用空气中的太阳能进行淡化水的装置结构示意图。
附图中
其中零件为：密闭蒸馏罐（1），风机（2），过滤筛管（3），环形散热片（4），真空泵（5），冷凝管（6），淡水储存箱（7），通风管（8），过滤板（9），进水管（10），导流板（11）。
具体实施方式：
本发明一种利用空气中太阳能海水淡化系统是这样实现的，本发明一种利用空气中太阳能海水淡化系统包括密闭蒸馏罐（1）、冷凝系统和通风系统，通风系统的回路穿过密闭蒸馏罐（1）内，冷凝系统的回路一端和密封蒸馏罐顶部连通，
另一端从密闭蒸馏罐（1）外侧迂回至密闭蒸馏罐（1）底部后，从密闭蒸馏罐（1）底部穿透并贯穿密闭蒸馏罐（1）顶部，所述冷凝系统和通风系统为开放式回路；
所述密闭蒸馏罐（1）为不锈钢罐，内侧壁做防腐处理，不锈钢材质能够更好的将外部空气中的热量进行传导，和罐内的海水进行热交换，调高热交换效率；
所述密闭蒸馏罐（1）底部置有排污口，能够将过滤板（9）过来的异物以及浓海水进行排放；
所述密闭蒸馏罐（1）内壁等距置有多个环形散热片（4），能够形成多层的热交换区域，并沿着密闭蒸馏罐（1）径向进行扩散，提高了交换范围；；
所述环形散热片（4）为铜片，且和密闭蒸馏罐（1）内壁无缝熔接，通过材质和工艺减少热交换中的热损耗，提高热传导率；
所述密闭蒸馏罐（1）底部置有过滤板（9），对海水中的异物藻类进行过滤，避免附着在导流板（11）和环形散热片（4）上，影响热交换效率；
所述过滤板（9）为多层隔板交错层叠而成，能够通过多层结构对海水进行分割过滤，提高过滤效果；
所述通风系统包括动力装置和通风管（8），所述动力装置置于通风管（8）路上，且和通风管（8）路形成开放式回路；
所述通风管（8）轴线和密闭蒸馏罐（1）轴线共线，能够使得热空气从密闭蒸馏罐（1）中部流过，使得各处热交换均匀，同时中部位置海水温度最低，更易于热交换的进行；
所述导向板和环形散热片（4）交错分布，和环形散热板之间形成迂回的通道，增加了海水和导向板、环形散热片（4）的接触面积、时间长度，增加了热交换率；
所述冷凝系统包括冷凝管（6）、淡水储存箱（7）、驱动装置，驱动装置置于冷凝管（6）上，且形成开放式回路，冷凝管（6）的一端和密闭蒸馏罐（1）顶部相连通，另一端迂回至密闭蒸馏罐（1）底部，竖直向上延伸，且依次穿透密闭蒸馏罐（1）的底部和顶部，淡水储存箱（7）置于冷凝管（6）下方，且和冷凝管（6）相连通，
所述通风管（8）和淡水储存箱（7）相连通，能够对进入的热空气在热交换中产生的冷凝水进行收集，提高淡化效率；
使用时，将海水通过进水管（10）注入密闭蒸馏罐（1）内，使得密闭蒸馏罐（1）内的海水达到2/3；启动动力装置，通过动力装置将外部气流抽动，将海洋上的热空气从通风管（8）一段进入，并进过密闭蒸馏罐（1）内，从另一端排出，由于热空气温度高于海水温度，所述当热空气进入通风管（8）后，通过导流板（11）和蒸馏罐内海水进行热交换，同时配合环形散热片（4）通过密闭蒸馏罐（1）和外部热空气进行热交换，使得罐内的海水温度升高，然后启动驱动装置，对蒸馏罐内进行负压抽取，将密闭蒸馏罐（1）内的气体抽取排除，随着管内的压强变化，使得海水的吉布斯自由能变化，活性增加，通过空气中的热能使得海水温度升高，水分进而挥发形成水汽，通过驱动装置将挥发的水分抽取，通过冷凝管（6）逐步移动爬伸，进而冷凝成水滴，并落入淡水储存箱（7）内，再进行冷凝时，液化放热，进一步的和冷凝管（6）侧壁的海水进行交换，促进内部温度的升高，通过不断的循环，利用空气中的太阳热能，进行海水淡化，最终冷凝在淡水储存箱（7）内进行汇集，通过出水管进行取用淡水，在通风管（8）进行热交换时，空气的温度下降，空气内的水分会在通风管（8）内壁冷凝，并低落至存淡水储箱内，随时海水汽化，蒸馏罐内残留的海水浓度增加，通过蒸馏罐底部的排污口将其排放，重新注入新的海水，同时，过滤板（9）能够对海水中的藻类等进行过滤，避免堵塞回路，
达到利用空气中太阳能进行海水淡化的目的。
本发明还涉及一种利用空气中的太阳能进行制冷的方法：
1、选取抽风机（2）安装至通风管（8）上，使得风机（2）将室内和通风管（8）相连通；
2、将海水注入密闭蒸馏罐（1）内，在密闭蒸馏罐（1）外侧增加隔热层；
3、启动抽风机（2）和驱动装置，通过抽风机（2）将空气抽取，进入通风管（8），在通风管（8）内和海水进行热交换，使得热空气温度降低；
4、驱动装置收取使得蒸馏罐内压强变化，海水挥发需要能量降低；
5、驱动装置抽取挥发的水汽进入冷凝管（6）；
6、通风管（8）通过淡水储存箱（7）和冷凝管（6）连通，抽风机（2）在收取空气时，将含有水分的气流抽入，并进行混合吹入室内，使得室内空气湿润、凉爽，且不含有腐蚀性，达到对室内进行降温的目的。

Claims (10)

1.一种利用空气中太阳能海水淡化系统，包括密闭蒸馏罐、冷凝系统和通风系统，通风系统的回路穿过密闭蒸馏罐内，冷凝系统的回路一端和密封蒸馏罐顶部连通，另一端从密闭蒸馏罐外侧迂回至密闭蒸馏罐底部后，从密闭蒸馏罐底部穿透并贯穿密闭蒸馏罐顶部，所述冷凝系统和通风系统为开放式回路，其特征在于通过开放式的通风系统将被太阳辐射的热空气不断的送入，和密闭蒸馏罐内的海水进行热交换，配合冷凝系统进行抽取冷凝，将海水中的水分进行提取的淡化水。
2.根据权利要求1所述的一种利用空气中太阳能海水淡化系统，其特征在于所述通风系统包括动力装置和通风管，所述动力装置置于通风管路上，且和通风管路形成开放式回路，所述通风管穿过密闭蒸馏罐，且通风管外壁和密封蒸馏罐之间密闭连接，所述过滤筛管置于密闭蒸馏罐内，且和冷凝管一端相连通。所述通风管和淡水储存箱相连通。
3.根据权利要求2所述的一种利用空气中太阳能海水淡化系统，其特征在于所述密闭蒸馏罐为不锈钢罐，内侧壁做防腐处理，所述密闭蒸馏罐底部置有排污口，所述密闭蒸馏罐内壁等距置有多个环形散热片。
4.根据权利要求2所述的一种利用空气中太阳能海水淡化系统，其特征在于所述动力装置为风机、空气泵，所述动力装置靠近密闭蒸馏罐顶端时，采用抽风机；靠近密闭蒸馏罐底端时，采用鼓风机；所述动力装置位于密闭蒸馏罐外侧。
5.根据权利要求1所述的一种利用空气中太阳能海水淡化系统，其特征在于所述冷凝系统包括冷凝管、淡水储存箱、驱动装置，驱动装置置于冷凝管上，且形成开放式回路，冷凝管的一端和密闭蒸馏罐顶部相连通，另一端迂回至密闭蒸馏罐底部，竖直向上延伸，且依次穿透密闭蒸馏罐的底部和顶部，淡水储存箱置于冷凝管下方，且和冷凝管相连通，所述淡水存储箱上置有出水管。
6.根据权利要求3所述的一种利用空气中太阳能海水淡化系统，其特征在于所述环形散热片为铜片，且和密闭蒸馏罐内壁无缝熔接。
7.根据权利要求3所述的一种利用空气中太阳能海水淡化系统，其特征在于所述密闭蒸馏罐底部置有过滤板，所述过滤板为多层隔板交错层叠而成。
8.根据权利要求2所述的一种利用空气中太阳能海水淡化系统，其特征在于所述通风管上等距置有多个导向板，且导向板位于密闭蒸馏罐内；所述导向板和环形散热片交错分布。
9.根据权利要求2所述的一种利用空气中太阳能海水淡化系统，其特征在于所述通风管轴线和密闭蒸馏罐轴线共线，所述进水管的一端和密闭蒸馏罐底部相连通，进水管上置有连通阀。
10.一种利用空气中的太阳能进行制冷的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）选取抽风机安装至通风管上，使得风机将室内和通风管相连通；
2）将海水注入密闭蒸馏罐内，在密闭蒸馏罐外侧增加隔热层；
3）启动抽风机和驱动装置，通过抽风机将空气抽取，进入通风管，在通风管内和海水进行热交换，使得热空气温度降低；
4）驱动装置收取使得蒸馏罐内压强变化，海水挥发需要能量降低；
5）驱动装置抽取挥发的水汽进入冷凝管；
6）通风管通过淡水储存箱和冷凝管连通，抽风机在收取空气时，将含有水分的气流抽入，并进行混合吹入室内，使得室内空气湿润、凉爽，且不含有腐蚀性。
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