CN110498465B - 聚光海水淡化装置以及海水淡化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了聚光海水淡化装置以及海水淡化方法。本发明提出了一种海水淡化装置，包括：半椭球形的太阳能集热罩，太阳能集热罩的内壁底部有淡水收集槽，淡水收集槽在太阳能集热罩的底部限定出蒸发平面，淡水收集槽中设置有淡水出水口，淡水出水口与淡水储存单元相连，其中，太阳能集热罩的b轴的长度大于a轴，且b轴垂直于蒸发平面；聚光件，聚光件被配置为可对照射至太阳能集热罩的太阳光进行聚焦；和冷却单元，冷却单元设置在太阳能集热罩的外部，且被配置为对太阳能集热罩的外表面进行冷却。由此，该聚光海水淡化装置可以直接放置在水面(例如海面)上使用，结构简单，成本低廉，使用方便，且太阳能利用率高，海水淡化效率及净水效率高。

Description

聚光海水淡化装置以及海水淡化方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体地，涉及一种聚光海水淡化装置以及海水淡化方法。
背景技术
水是生命的起源，人类生存生活都离不开水。然而当今世界，人类面临着严峻的淡水资源短缺问题。海水淡化可以增加淡水总量，能够较好地利用水资源。海水淡化即利用海水脱盐产生淡水，海水淡化的方法有很多种，例如传统的冷冻法、蒸馏法、反渗透法、吸附法等。上述方法普遍存在能耗高且效率低、设备庞大复杂、成本高昂、并且会生成大量污染物等缺点。太阳能海水淡化是一种新兴且发展潜力巨大的技术该技术，该方法利用太阳能资源，通过光热转化，能够从海水中通过蒸发的方式获得淡水，该方法利用免费且取之不尽的太阳能资源，能够在一定程度上降低海水淡化的能耗和成本。
然而，目前利用太阳能的海水淡化装置以及海水淡化方法，仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
发明人发现，目前利用太阳能的海水淡化装置，也存在结构复杂、制造以及运行成本高、太阳能利用率低等问题。例如，目前利用太阳能的海水淡化装置，其构型设计较为复杂，且不能对吸收的太阳能进行高效利用，例如存在大量热能耗散损失等，真正用于海水蒸发的热能占比小，从而限制了其进一步发展。因此，如果能提出一种新的海水淡化装置，结构简单，易于制备，太阳能利用率高，且成本低廉，将能在很大程度上推动海水淡化技术的普及，将能在很大程度上解决上述问题。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种海水淡化装置。根据本发明的实施例，该海水淡化装置包括：半椭球形的太阳能集热罩，所述太阳能集热罩的内壁底部具有淡水收集槽，所述淡水收集槽在所述太阳能集热罩的底部限定出蒸发平面，所述淡水收集槽中设置有淡水出水口，所述淡水出水口与淡水储存单元相连，其中，所述太阳能集热罩的b轴的长度大于a轴，且所述b轴垂直于所述蒸发平面；聚光件，所述聚光件被配置为可对照射至所述太阳能集热罩的太阳光进行聚焦；以及冷却单元，所述冷却单元设置在所述太阳能集热罩的外部，且被配置为对所述太阳能集热罩的外表面进行冷却。由此，该海水淡化装置可以直接放置在水面(例如海面)上使用，结构简单，成本低廉，使用方便；该聚光件可以对照射至太阳能集热罩的太阳光进行聚焦，提高太阳能利用率，可以较好地促进蒸发平面处的水受热蒸发；该冷却单元可以促进太阳能集热罩内的水蒸气在该太阳能集热罩的内壁冷凝，且具有该形状的太阳能集热罩有利于水蒸气沿着该太阳能集热罩的弧形内壁充分冷凝，该装置的太阳能利用率高，海水淡化效率高。
根据本发明的实施例，所述太阳能集热罩的所述b轴和所述a轴的长度比为(6：5)～(2：1)。由此，当该太阳能集热罩的b轴和a轴的长度比在该范围时，可以较好地促进水蒸气沿着该太阳能集热罩的内壁充分冷凝，进一步提高了该海水淡化装置的海水淡化效率。
根据本发明的实施例，所述太阳能集热罩的内壁设置有吸光涂层。由此，该吸光涂层可以较好地吸收太阳能中的热能，进一步提高了太阳能的利用率。
根据本发明的实施例，所述吸光涂层包括单向透光材料以及红外反射材料的至少之一。由此，该单向透光材料可使光线从外部射入该太阳能集热罩内，而光线不能从太阳能集热罩内透射出去，从而可以降低射入该太阳能集热罩内部的太阳能的损耗；该红外反射材料可将入射至集热罩内部的太阳光中的红外光局限在集热罩内部，从而可以更好地利用红外光中的热量，由此，该吸光涂层可以提高用于海水蒸发的热能占比，进一步提高了太阳能的利用率。
根据本发明的实施例，形成所述太阳能集热罩的材料包括聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸及其衍生物、玻璃的至少之一。由此，该太阳能集热罩具有较好的集热作用，可以减小热量损耗，可进一步提高太阳能集热罩的太阳能利用率。
根据本发明的实施例，所述淡水收集槽与所述太阳能集热罩是一体成型的，所述淡水收集槽为环形的。由此，进一步简化了该太阳能集热罩的结构以及制备工艺，并且，该环形的淡水收集槽可以较好地收集从太阳能集热罩内壁各处冷凝的淡水，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，所述冷却单元包括：喷淋头，所述喷淋头设置在所述太阳能集热罩的顶部；以及抽水泵，所述抽水泵用于抽吸一定深度的海水并将所述海水供给至所述喷淋头。由此，当该海水淡化装置直接放置在海面上使用时，该抽水泵可以抽吸一定深度的温度较低的海水，并将其供给至喷淋头，对该太阳能集热罩的外表面进行冷却降温，因此，该冷却单元可以利用已有的温度较低的海水对太阳能集热罩进行冷却，进一步简化了该海水淡化装置的结构，节约海水淡化成本。
根据本发明的实施例，所述聚光件包括凸透镜、菲涅尔透镜以及平凸透镜的至少之一。由此，该聚光件可以较好地对太阳光进行汇聚，提高太阳光利用率，进而可以提高太阳能集热罩内部的温度，促进蒸发平面处的水蒸发，提高该装置的海水淡化效率。
根据本发明的实施例，所述聚光件设置在所述太阳能集热罩的外部，且可将太阳光聚焦至所述太阳能集热罩中。由此，可以进一步提高太阳光利用率，提高海水淡化效率。
根据本发明的实施例，所述聚光件设置在所述太阳能集热罩的内部，且可将照射至所述太阳能集热罩的太阳光聚焦至所述蒸发平面处。由此，该聚光件可将太阳光聚焦至蒸发平面处，可以进一步促进蒸发平面处的水蒸发，提高海水淡化效率。
根据本发明的实施例，所述聚光件设置并固定在所述太阳能集热罩的内表面上。由此，可以简便地将聚光件固定在太阳能集热罩的内部，并且，固定在太阳能集热罩内部的聚光件可以较好地将照射至太阳能集热罩内部的太阳光聚焦至蒸发平面处，进一步促进蒸发平面处的水蒸发，提高海水淡化效率。
根据本发明的实施例，所海水淡化装置包括多个所述聚光件，多个所述聚光件间隔分布在所述太阳能集热罩的内表面上。由此，可以进一步促进蒸发平面处的水蒸发，提高海水淡化效率。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置可以进一步包括：隔离加热层，所述隔离加热层位于所述太阳能集热罩的内部，且设置在所述蒸发平面处，所述隔离加热层包括基体，所述基体的内部具有孔道，所述隔离加热层被配置为可与水面接触，且可通过所述孔道将海水吸收至所述隔离加热层的内部，所述基体中至少在所述基体远离所述水面的一侧，具有光热转化材料；所述聚光件被配置为可将照射至所述太阳能集热罩的太阳光聚焦至所述隔离加热层处。由此，该隔离加热层可将部分海水吸收至其内部，该聚光件可以将照射至太阳能集热罩中的太阳光聚焦至该隔离加热层处，该太阳能集热罩收集的热量以及该光热转化材料可以对吸收至该隔离加热层内部的海水进行加热蒸发，加热蒸发效率高，进一步提高了海水淡化效率。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置进一步包括：加热单元，所述加热单元被配置为可对所述蒸发平面进行加热。由此，该加热单元可以对该蒸发平面对应处的水进行加热，进一步促进海水蒸发，提高了海水淡化效率。
根据本发明的实施例，所述加热单元包括：太阳能加热板，所述太阳能加热板被配置为可对水箱内的水加热，所述水箱具有水箱进水口以及水箱出水口；以及加热管，所述加热管被配置为可对所述蒸发平面进行加热，所述加热管具有热水进水口以及冷水出水口，所述热水进水口和所述水箱出水口相连，所述冷水出水口和所述水箱进水口相连。由此，可以利用太阳能对水箱中的水进行加热，加热后的热水可供给至加热管中对水气界面处的水(如蒸发平面处的海面)进行加热，促进该蒸发平面处的水气界面的水蒸发，并且加热管中的水冷却后还可以供给回水箱进行循环加热，由此，可以进一步节约能源，降低海水淡化成本。
根据本发明的实施例，所述加热管是螺旋形的，所述加热管的外表面的颜色为黑色。由此，该螺旋形的加热管能够较好地对蒸发平面处的水进行加热，并且，外表面为黑色的加热管可以进一步提高加热效率。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置进一步包括：稳定锚，所述稳定锚和所述太阳能集热罩的顶部和所述淡水收集槽的底部的至少之一相连接。由此，该稳定锚可将该太阳能集热罩固定在水面的一定位置处，防止该太阳能集热罩被风浪吹翻等，提高了该太阳能集热罩的结构稳定性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置进一步包括：稳定板，所述稳定板通过固定板固定在所述太阳能集热罩的内壁上，所述稳定板垂直于所述蒸发平面并有部分可延伸至所述蒸发平面下方水体中。由此，利用该稳定板和固定板，可以较好地将该太阳能集热罩固定在水面上，防止该太阳能集热罩被风浪吹翻等，提高了该太阳能集热罩的结构以及使用稳定性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置进一步包括：抗浪板，所述抗浪板设置在所述太阳能集热罩的内部且可漂浮与水面上，所述抗浪板包括多个互相连接且间隔设置的抗浪子板，多个所述抗浪子板垂直于所述蒸发平面设置。由此，多个抗浪子板可以抵消太阳能集热罩内部的水浪，防止该太阳能集热罩被风浪(尤其是进入太阳能集热罩内部的风浪)掀翻，进一步提高了该太阳能集热罩的稳定性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，形成所述稳定板的材料包括塑料、不锈钢以及铝合金的至少之一。由此，上述材料质量较轻，且具有较好的抗腐蚀性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，形成所述抗浪子板的材料包括塑料、不锈钢以及铝合金的至少之一。由此，上述材料质量较轻，且具有较好的抗腐蚀性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，所述抗浪子板的高度为5cm-50cm。由此，抗浪子板的高度在上述范围时，具有较好的抵消风浪的作用，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置进一步包括：至少一个风机，所述风机设置于所述蒸发平面的上方，以利用所述太阳能集热罩内部的空气形成气流循环。由此，该风机在太阳能集热罩内部形成气流循环后，可加快水蒸气向太阳能集热罩的顶部运动，并沿着太阳能集热罩的内壁冷凝，加快了水蒸气的蒸发和冷凝，进一步提高了海水淡化效率。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置进一步包括：4个所述风机，4个所述风机彼此对称设置，且围绕所述太阳能集热罩内部的所述蒸发平面的中心设置。由此，4个风机可以在太阳能集热罩内部形成水气微循环，有利于水蒸气向太阳能集热罩的顶部运动，并沿着太阳能集热罩的内壁冷凝，进一步提高了海水淡化效率。
根据本发明的实施例，所述风机可固定于稳定锚的中心杆。由此，可以简便地将风机固定。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用前面任一项所述的海水淡化装置进行海水淡化的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将半椭球形的太阳能集热罩放置在水面上，所述太阳能集热罩的b轴垂直于所述水面；利用聚光件对照射至所述太阳能集热罩的太阳光进行聚焦，利用所述太阳能集热罩收集的热量对所述太阳能集热罩的蒸发平面对应处的水进行加热，并使其蒸发；利用冷却单元对所述太阳能集热罩的外表面进行冷却；蒸发后的水蒸气沿着所述太阳能集热罩的弧形内壁冷凝，冷凝后的淡水流至设置在所述底部的淡水收集槽中。由此，该方法可以简便地进行海水淡化，太阳能利用率高，且海水淡化效率高。
根据本发明的实施例，所述海水淡化装置进一步包括加热单元，所述方法进一步包括太阳能加热板对水箱内的水加热，加热后的热水从水箱出水口供给至设置在所述蒸发平面下方的加热管的热水进水口中；所述加热管中的所述热水冷却之后，通过所述加热管的冷水出水口供给回所述水箱的水箱进水口。由此，该加热单元可以进一步对蒸发平面对应处的水气界面处的海水进行加热，进一步促进海水蒸发，提高了海水淡化效率。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：抽水泵抽吸一定深度的海水并将所述海水供给至设置在所述太阳能集热罩的顶部的喷淋头。由此，该冷却单元可以利用已有的温度较低的海水对太阳能集热罩进行冷却，可以促进太阳能集热罩内的水蒸气在该太阳能集热罩的内壁冷凝，进一步提高了海水淡化效率，并且，进一步简化了该海水淡化装置的结构，节约海水淡化成本。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的海水淡化装置的结构示意图；
图2显示了现有的椭球的结构示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的海水淡化装置的部分结构示意图；
图4显示了根据本发明另一个实施例的海水淡化装置的部分结构示意图；
图5显示了根据本发明一个实施例的隔离加热层的剖面结构示意图；
图6显示了根据本发明另一个实施例的海水淡化装置的结构示意图；
图7显示了根据本发明另一个实施例的隔离加热层的剖面结构示意图；
图8显示了根据本发明另一个实施例的隔离加热层的剖面结构示意图；
图9显示了根据本发明一个实施例的隔离加热层的结构示意图；
图10显示了根据本发明又一个实施例的隔离加热层的剖面结构示意图；
图11显示了根据本发明又一个实施例的隔离加热层的剖面结构示意图；
图12显示了根据本发明又一个实施例的隔离加热层的剖面结构示意图；
图13显示了根据本发明又一个实施例的海水淡化装置的部分结构示意图；
图14显示了根据本发明又一个实施例的海水淡化装置的结构示意图；
图15显示了根据本发明又一个实施例的海水淡化装置的部分结构示意图；
图16显示了根据本发明又一个实施例的海水淡化装置的部分结构示意图；
图17显示了根据本发明又一个实施例的海水淡化装置的部分结构示意图；
图18显示了根据本发明又一个实施例的海水淡化装置的部分结构示意图；以及
图19显示了根据本发明又一个实施例的海水淡化装置的部分结构示意图。
附图标记：
1000：海水淡化装置；100：太阳能集热罩；110：蒸发平面；120：淡水收集槽；130：淡水出水口；140：内壁；200：淡水储存单元；300：加热单元；310：太阳能加热板；320：水箱；330：加热管；400：冷却单元；410：喷淋头；420：抽水泵；510：稳定锚；520：定位绳；610：稳定板；620：固定板；700：抗浪板；710：抗浪子板；720：连接绳；600：支撑架；800：聚光件；900：隔离加热层；910：基体；920：孔道；930：光热转化材料；10：隔热部；11：通孔；12：毛细管；20：光热转化部；2000：椭球。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种海水淡化装置。根据本发明的实施例，参考图1，该海水淡化装置1000包括：半椭球形的太阳能集热罩100、淡水储存单元200、聚光件800以及冷却单元400，其中，聚光件800可对照射至太阳能集热罩100的太阳光进行聚焦，太阳能集热罩100的内壁140的底部具有淡水收集槽120(参考图中所示出的“顶”、“底”方向)，淡水收集槽120在太阳能集热罩100的底部(参考图中示出的“底”方向)限定出蒸发平面110，淡水收集槽120中设置有淡水出水口130，淡水出水口130与淡水储存单元200相连，并且，该太阳能集热罩100的b轴的长度大于a轴，且b轴垂直于蒸发平面110。由此，该海水淡化装置1000可以直接放置在水面(例如海面)上使用，其中，太阳能集热罩100的底部和水面接触，该太阳能集热罩100能够较好地收集太阳能，并利用太阳能中的热能对蒸发平面110对应处的水进行加热，并且，该聚光件800(参考图1中所示出的聚光件800A和800B)可以对照射至太阳能集热罩100的太阳光进行聚焦，提高太阳能利用率，可以较好地促进蒸发平面100处的水受热蒸发；该冷却单元400可以促进太阳能集热罩100内的水蒸气冷凝，且具有该形状的太阳能集热罩100有利于水蒸气沿着该太阳能集热罩100的弧形内壁140充分冷凝，该淡水收集槽120可以简便地收集冷凝后的淡水(参考图1中所示出的，水蒸气可以沿着图中的m1、m2方向冷凝，并且流至底部的淡水收集槽120中)。由此，该海水淡化装置1000结构简单，成本低廉，使用方便，且太阳能利用率高，海水淡化效率高。
需要说明的是，参考图2所示出的椭球结构，该椭球2000包括赤道半径a和a’(分别沿x轴以及y轴)，以及极半径b(沿z轴)，赤道半径a和a’所在的平面即为赤道平面，其中，b＞a，且b＞a’，即该椭球为长球面。根据本发明实施例的“半椭球形”是指将该椭球2000沿着赤道平面或者平行于该赤道平面的平面进行切割而得到的图形，其中，根据本发明实施例的“太阳能集热罩的b轴、a轴以及a’轴”即为该椭球2000的极半径b以及赤道半径a和a’，根据本发明实施例的蒸发平面即为平行于该椭球2000的赤道平面的平面。根据本发明实施例的半椭球形的太阳能集热罩100为将该椭球2000沿赤道平面进行切割后形成的图形，图1中所示出的太阳能集热罩100，为将该半椭球形的太阳能集热罩沿着过顶点B以及直线AA’的剖面结构示意图。并且，需要说明的是，为了便于理解，本申请的所有附图中，太阳能集热罩100均采用该剖面结构示意图代替整个太阳能集热罩。
为了便于理解，下面首先对根据本发明实施例的海水淡化装置能够实现上述有益效果的原理进行简单说明：
如前所述，目前利用太阳能的海水淡化装置，其构型设计较为复杂，且不能对吸收的太阳能进行高效利用，制造以及运行成本高。而根据本发明实施例的海水淡化装置，通过设计一种半椭球形的太阳能集热罩，该太阳能集热罩可直接放置在水面(例如海面)上，并利用集热罩收集太阳能，利用太阳能中的热能对蒸发平面对应处的水进行加热，促进其蒸发，并且通过设置聚光件，聚光件可以较好地对照射至太阳能集热罩的太阳光进行聚焦，提高了太阳能利用率，增加了太阳能集热罩收集的热能，促进蒸发平面对应处的水受热蒸发，并通过冷却单元促进该太阳能集热罩内部的水蒸气冷凝，并且，该半椭球形太阳能集热罩的b轴的长度大于a轴，有利于水蒸气沿着该太阳能集热罩的弧形内壁充分冷凝，并且冷凝后的淡水可流至设置在该太阳能集热罩底部边缘的淡水收集槽中，避免冷凝的淡水在流入淡水收集槽内之前，在太阳能集热罩的内壁滴落至海面。并且，发明人通过大量实验发现，当太阳能集热罩的b轴小于或等于a轴时，太阳能集热罩底部与顶端的温差较小，不利于水蒸气冷凝，热损耗较大，太阳能利用率低；而且，冷凝后的水滴附着于太阳能集热罩的内壁上后，由于太阳能集热罩的内壁坡度太小(内壁坡度即内壁相对于水面的倾斜程度)，不利于水滴沿着太阳能集热罩的内壁流到底部的淡水收集槽内，部分淡化后水滴直接滴落回原水体，从而降低了海水淡化效率。因此，根据本发明实施例的太阳能集热罩，其b轴大于a轴，有利于水蒸气沿着该太阳能集热罩的弧形内壁充分冷凝，并且冷凝后的淡水可较好地流至设置在该太阳能集热罩底部边缘的淡水收集槽中。由此，根据本发明实施例的太阳能集热罩结构简单，使用方便，成本较低，且可以较好地促进蒸发平面处的水蒸发和冷凝，可以提高太阳能利用率以及海水淡化效率。
根据本发明的实施例，该太阳能集热罩100的具体大小以及形状不受特别限制，只要其为半椭球形，并且其b轴大于a轴，且大于a’轴即可。如前所述，“半椭球形”并不局限于椭球的二分之一，也可以为椭球的三分之一，只要该“半椭球形”是沿着椭球的赤道平面或者平行于该赤道平面的平面进行切割而得到的即可。根据本发明的实施例，参考图1，该半椭球形的太阳能集热罩100的底面(参考图中所示出的“底”方向)可以为圆形也可以为椭圆形，当该底面为圆形时，即赤道半径a和a’大小相等，且均小于极半径b；当该底面为椭圆形时，即赤道半径a和a’大小不相等，但均小于极半径b。
根据本发明的实施例，太阳能集热罩100的极半径b和赤道半径(a或a’)的长度比(即该太阳能集热罩的b轴和a轴的长度比)可以为(6：5)～(2：1)，具体的，可以为5：4，可以为4：3，可以为3：2等。由此，当该太阳能集热罩100的b轴和a轴的长度比在该范围时，水蒸气能在太阳能集热罩顶部大量迅速凝结，并且冷凝后的淡水可以沿着该内壁流至底部的淡水收集槽中，进一步提高了该海水淡化装置1000的海水淡化效率。如前所述，当太阳能集热罩的b轴小于或等于a轴时，不利于水的蒸发和冷凝，并且不利于冷凝后的水流至底部的淡水收集槽，太阳能利用率较低，且海水淡化效率较低。具体的，当太阳能集热罩的b轴和a轴的比值过大时，例如大于2比1时，该太阳能集热罩在户外使用时受海浪及风载等影响大，造成该太阳能集热罩的稳定性较差，实际使用效果不佳。因此，该太阳能集热罩的b轴和a轴的长度比在上述范围中时，有利于水蒸气在太阳能集热罩顶部大量凝结，并且冷凝后的淡水可较好地沿着内壁流到底部的淡水收集槽内，并且该太阳能集热罩在波浪和风载条件下稳定性较好，有利于该海水淡化装置在户外海面上直接使用。
根据本发明的实施例，太阳能集热罩的内壁底部设置有淡水收集槽，淡水收集槽的具体形状和设置方式不受特别限制，只要能收集沿太阳能集热罩的内壁流至底部的淡水即可。具体的，淡水收集槽120可以为环形的，即淡水收集槽120可以为环绕该太阳能集热罩100的内壁底部边缘一周的环形槽。由此，该环形的淡水收集槽120可以较好地收集从太阳能集热罩100内壁各处冷凝的淡水，进一步提高了该海水淡化装置1000的使用性能。
具体的，参考图1，淡水收集槽120与太阳能集热罩100可以是一体成型的，即淡水收集槽120可以是通过将太阳能集热罩100的底部的边缘向内弯折而形成的，由此，可以简便地形成淡水收集槽，进一步简化了该海水淡化装置的结构以及制备工艺。具体的，参考图1，淡水收集槽120的底部可以是圆弧形的，由此，圆弧形底部有利于该太阳能集热罩100漂浮在水面上，且可以防止该太阳能集热罩100侧翻等，提高了该太阳能集热罩的使用稳定性；具体的，淡水收集槽120的侧壁(参考图1中所示出的EF)可以为直线型的，由此，该直线型的侧壁具有抵抗风浪的效果，可防止蒸发平面处的海水溅入淡水收集槽内部，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。根据本发明的实施例，参考图1，淡水收集槽120在该太阳能集热罩100的底部限定出蒸发平面110，该淡水收集槽120为环形槽时，蒸发平面110也可以为圆形。
根据本发明的实施例，该淡水收集槽120的侧壁EF可以较长，即该太阳能集热罩100的底部边缘可以向上弯折较长，由此，可以避免淡水收集槽120的容量过小，淡水从该边缘EF处溢出。根据本发明的实施例，该海水淡化装置1000可以进一步包括淡水收集泵(图中未示出)，该淡水收集泵设置在淡水出水口130和淡水储存单元200之间，可将淡水收集槽120中的淡水抽吸至淡水存储单元200中。
根据本发明的实施例，形成太阳能集热罩100的材料不受特别限制，具体的，可以包括红外反射型材料，例如具体可以为聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸及其衍生物、玻璃的至少之一。该红外反射型材料可将入射至太阳能集热罩内部的太阳光中的红外光局限在太阳能集热罩内部，从而可以更好地利用红外光中的热量。由此，该太阳能集热罩具有较好的集热作用，可以较好地收集将入射的太阳光，利用太阳能中蕴含的热能，对蒸发平面处的水进行加热，并且由上述材料形成的太阳能集热罩可以减小热量损耗，可进一步提高太阳能集热罩的太阳能利用率。并且，上述材料比较廉价易得，且较为轻便，因而该海水淡化装置使用方便，且可进一步降低海水淡化的成本。
根据本发明的实施例，太阳能集热罩100的内壁140可以设置吸光涂层，该吸光涂层可以较好地吸收太阳能，因而该太阳集热罩100能较好地利用太阳能中的热能进行海水淡化，进一步提高了太阳能的利用率。根据本发明的实施例，该吸光涂层包括可以单向透光材料以及红外反射材料的至少之一。需要说明的是，根据本发明实施例的太阳能集热罩100本身也可以是由具有单向透光性能或者红外反射性能的材料形成的，如前所述，太阳能集热罩100可以是由具有红外反射性能的聚乙烯、聚碳酸酯等材料形成的，因此，在该情况下，该太阳能集热罩100的内壁无需再设置吸光涂层，或者，当太阳能集热罩100是由单向透光材料形成时，该吸光涂层可以是由红外反射材料形成的；当太阳能集热罩100是由红外反射材料形成时，该吸光涂层可以是单向透光材料由形成的。由此，该单向透光材料可使光线从外部射入该太阳能集热罩内，而光线不能从太阳能集热罩内透射出去，因此该单向透光材料形成的吸光涂层可以减小射入该太阳能集热罩内部的太阳能的损耗，提高太阳能的利用率；具体的，该红外反射材料可以较好地将入射至集热罩内部的太阳光中的红外光局限在集热罩内部，从而可以更好地利用红外光中的热量，由此，上述吸光涂层可以提高用于海水蒸发的热能占比，进一步提高了太阳能的利用率。
根据本发明的实施例，参考图1，聚光件800的具体类型以及设置位置不受特别限制，只要能对照射至太阳能集热罩100的太阳光进行聚焦即可。具体的，聚光件800可以包括凸透镜、菲涅尔透镜以及平凸透镜的至少之一。由此，该聚光件800可以较好地对太阳光进行汇聚，提高太阳光利用率，进而可以提高太阳能集热罩100内部的温度，促进蒸发平面110处的水蒸发，提高该海水淡化装置1000的海水淡化效率。具体的，聚光件800的大小和数目不受特别限制，例如可以包括多个聚光件800(参考图1中所示出的两个聚光件800A和800B)。具体的，经过聚光件800聚焦的太阳光，可以汇聚至蒸发平面110处，从而可以较好地促进蒸发平面110处的水蒸发，也可以汇聚至蒸发平面110的上方或下方，例如可以汇聚至蒸发平面上方或下方一定位置，也可以较好地促进蒸发平面110处(即蒸发平面110及其下方)的水蒸发，提高海水淡化效率。
根据本发明的一些实施例，参考图1，聚光件800可以设置在太阳能集热罩100的外部，且可将太阳光聚焦至太阳能集热罩100中。例如参考图1中所示出的，照射至太阳能集热罩100的太阳光经过聚光件800A的聚焦之后，可以汇聚，从而可以增强照射至太阳能集热罩100的光线强度，在该聚焦处可以产生大量的热，提高了太阳光利用率，并且增加了太阳能集热罩100内部的热量，有利于蒸发平面110处的水受热蒸发，可以进一步提高海水淡化效率。
根据本发明的另一些实施例，参考图3以及图4，聚光件800可以设置在太阳能集热罩100的内部，且可将照射至太阳能集热罩100的太阳光聚焦至蒸发平面110处。由此，该聚光件800可将太阳光聚焦至蒸发平面110处，可以进一步促进蒸发平面110处的水蒸发，进一步提高海水淡化效率。具体的，设置在太阳能集热罩100内部的聚光件800的数目和设置方式不受特别限制，例如，参考图3，聚光件800A、800B和800C可以单独设置在太阳能集热罩100的内部，并且可以对照射至太阳能集热罩100内部的光线进行聚焦，将其汇聚至蒸发平面110处，促进蒸发平面110处的水受热蒸发。
根据本发明的具体实施例，聚光件800也可以设置并固定在太阳能集热罩100的内表面上，即聚光件800可以集成在太阳能集热罩100上，由此，可以简便地将聚光件800固定在太阳能集热罩100的内部，该聚光件800可以较好地对照射至太阳能集热罩100的太阳光进行汇聚，可以较好地将照射至太阳能集热罩100内部的太阳光聚焦至蒸发平面110处，进一步促进蒸发平面110处的水蒸发，提高海水淡化效率。
根据本发明的实施例，参考图4，海水淡化装置1000包括多个聚光件800，多个聚光件800可以间隔分布在太阳能集热罩100的内表面上。由此，多个聚光件800可以充分地对照射至太阳能集热罩100的光线进行汇聚，可以进一步促进蒸发平面110处的水蒸发，提高海水淡化效率。
根据本发明的实施例，参考图5以及图6，该海水淡化装置1000可以进一步包括：隔离加热层900，隔离加热层900设置在太阳能集热罩100的内部，且设置在蒸发平面110处。具体的，参考图5，隔离加热层900包括基体910，基体910的内部具有孔道920，隔离加热层900可与水面(参考图5以及图6中示出的虚线pq)接触，且可通过孔道920将水吸收至隔离加热层900的内部，基体910中至少在基体910远离水面的一侧具有光热转化材料930。太阳能集热罩100和光热转化材料930可以共同对吸收至该隔离加热层900内部的水进行加热蒸发，蒸发效率高，也即是说，该隔离加热层900可以将太阳能集热罩100以及光热转化材料930和整个水面隔开，避免了太阳能集热罩100以及光热转化材料930对整个水体进行加热，造成加热蒸发效率低且热量损耗严重的问题。
具体的，参考图6，聚光件800可以将照射至太阳能集热罩100的太阳光聚焦至隔离加热层900处。由此，该隔离加热层900可将部分海水吸收至其内部，该聚光件800可以将照射至太阳能集热罩100中的太阳光聚焦至该隔离加热层900处，该太阳能集热罩100收集的热量以及该光热转化材料可以对吸收至该隔离加热层900内部的海水进行加热蒸发，加热蒸发效率高，进一步提高了海水淡化效率。
根据本发明的实施例，隔离加热层900的大小、形状以及数目不受特别限制，只要其位于蒸发平面110处且可以和水面pq接触即可。
根据本发明的实施例，形成基体910的材料不受特别限制，只要其内部具有孔道，该孔道可以吸收水即可。具体的，形成基体910的材料可以包括多孔材料、气凝胶、碳材料、有机纤维的至少之一，例如，可以为高分子多孔材料、天然木材等，上述材料来源广泛，且价格较为低廉，可降低净水(例如海水淡化)的成本。具体的，形成基体910的材料可以包括木材，木材沿着其纤维延伸的方向，具有天然的孔道，并且木材碳化后本身还具有吸光性能(即光热转化性能)，因此，由木材形成基体910时，价格低廉，并且吸水性能良好。
根据本发明的实施例，光热转化材料的具体类型不受特别限制，只要其具有光热转化性能，可以较好地吸收太阳能并产生热能即可。具体的，光热转化材料可以包括金属纳米粒子、碳材料、等离子激元材料以及半导体材料的至少之一，例如可以为Ag，Au，Pt，Fe，Cu，Mn，Al等金属或其复合物的纳米颗粒，例如纳米银、纳米金等；可以为碳纤维、石墨、石墨烯、碳纳米管等。由此，上述材料来源广泛，且价格较为低廉，可降低净水(例如海水淡化)的成本；并且，该光热转化材料的太阳能利用率高，可以在其周围产生高温，促进该隔离加热层内部的水蒸发，进一步提高了太阳能利用率以及净水效率(例如海水淡化效率)。根据本发明的具体实施例，可以将金属纳米粒子例如纳米银沉积在木材的天然孔道中，由此，可以简便地形成隔离加热层900。
根据本发明的实施例，参考图7-11，隔离加热层900可以包括光热转化部20以及隔热部10，隔热部10的内部具有通孔11，隔热部10和水面pq接触，且可将水吸收至通孔11中，光热转化部20与隔热部10相接触，且至少可对隔热部10远离水面pq一侧的通孔11的开口处进行加热。由此，该隔热部10可以较好地将水吸收至其内部，该光热转化部20可至少对通孔11开口处(即隔热部10和光热转化部20相接触处的界面处)的水进行加热蒸发，进一步提高了太阳能利用率以及净水效率(例如海水淡化效率)。
根据本发明的实施例，形成光热转化部20的材料(可参考前面所述的光热转化材料)可以包括金属纳米粒子、碳材料、等离子激元材料以及半导体材料的至少之一；形成隔热部10的材料(可参考前面所述的形成基体的材料)可以包括多孔高分子材料、气凝胶、碳材料、有机纤维的至少之一。由此，形成该隔离加热层的材料来源广泛，且价格较为低廉，可降低净水(例如海水淡化)的成本，并且可以提高太阳能利用率以及净水效率(例如海水淡化效率)。
根据本发明的实施例，隔热部10以及光热转化部20的具体形状、材料等不受特别限制，只要该隔热部10可以较好地吸水，并将整个水体和光热转化部20隔开，该光热转化部20可以对与其接触的隔热部10内部的水进行加热即可。
根据本发明的具体实施例，参考图7，隔热部10和光热转化部20可以层叠设置，光热转化部20可以设置在隔热部10的顶部(参考图中所示出的“顶”方向)。具体的，该隔热部10可以为木材、可以为多孔有机高分子材料、气凝胶等，该光热转化部20可以为金属纳米粒子，可以为碳材料，例如炭黑、碳纤维、石墨、石墨烯等。例如，可以将碳纤维形成的光热转化部20粘接在多孔有机高分子材料形成的隔热部10的顶部，以便形成层叠设置的隔离加热层900。由此，该隔热部10可以较好地吸收水，并且可以将光热转化部20和整个水体隔开，避免光热转化部20以及太阳能集热罩(图中未示出)对整个水体加热；该光热转化部20具有良好的吸光性能，即可以充分地利用太阳能产生热能，进而可以对该光热转化部20和隔热部10相接触的界面处进行加热，即可以对通孔11的顶部开口处的水进行加热，促进其蒸发，进一步提高了太阳能利用率以及净水效率(例如海水淡化效率)。
根据本发明的具体实施例，参考图8，隔热部10可以为杯状的，杯状的隔热部10的杯底(参考图中示出的“底”方向)和水面pq接触，光热转化部20设置在隔热部10的内部。由此，该杯状的隔热部10可以较好地吸收水，并且可以包裹光热转化部20，将光热转化部20和整个水体隔开，避免光热转化部20以及太阳能集热罩(图中未示出)对整个水体加热；该光热转化部20可以利用太阳能产生热能，进而可以对该光热转化部20和隔热部10相接触的界面处进行加热，即可以对该杯底的通孔11A的顶部开口处的水进行加热，促进其蒸发，进一步提高了太阳能利用率以及净水效率(例如海水淡化效率)。具体的，该杯状的隔热部10的杯壁中的通孔11B内吸收的水流至通孔11B的顶部之后，可以从该通孔11B中流出，进而可以和光热转化部20相接触，因此，光热转化部20可以对其进行加热蒸发，进一步提高水蒸发效率。根据本发明的实施例，该杯状的隔热部10的具体形状不受特别限制，例如可以为半球形的，可以为半椭球形的，可以为圆锥形的，也可以为圆柱形的。需要说明的是，上述形状的隔热部的“杯底”即为半球形的、半椭球形以及圆锥形的隔热部的顶点，或者为圆柱形的隔热部的一个圆形底面。
根据本发明的具体实施例，参考图9，隔热部10可以包括毛细管12，毛细管12的底部(参考图中示出的“底”方向)和水面pq接触，毛细管12的顶部设置有光热转化部10。由此，该毛细管12可以较好地吸收水，该光热转化部10可以对该毛细管12吸收至毛细管12顶部的水进行加热蒸发，进一步提高了太阳能利用率以及净水效率(例如海水淡化效率)。具体的，毛细管12的数目不受特别限制，可以为一个，可以为多个；具体的，光热转化部20可以进一步包括载物台(图中未示出)，载物台设置在毛细管12的顶部，光热转化材料，例如碳材料可以放置在该载物台上，并且，该载物台具有和毛细管12联通的开孔，毛细管12吸收的水可以通过该开孔流至载物台上，并和载物台上的光热转化材料接触，进而光热转化材料可以对该水进行加热，促进其蒸发。
根据本发明的实施例，参考图10以及图11，隔热部10以及光热转化部20可以组成盒形结构，其中，光热转化部20形成该盒形结构的顶面(参考图中所示出的“顶”方向)，隔热部10形成该盒形结构的四个侧面(参考图10所示出的，且图10所示出的为截面图)，或者形成该盒形结构的的四个侧面以及底面(参考图11所示出的，且图11所示出的为截面图)。由此，该隔热部10可以较好地将水吸收至其内部，并且该隔热部10可以将光热转化部20和整个水体隔开，具体的，参考图10，该隔热部10的通孔11内吸收的水流至通孔11的顶部之后，可以从该通孔11中流出，进而可以和光热转化部20相接触，因此，光热转化部20可以对其进行加热蒸发，进一步提高水蒸发效率。具体的，参考图11，该隔热部10的四个侧面中的通孔11B内吸收的水流至通孔11B的顶部之后，可以从该通孔11B中流出，进而可以和光热转化部20相接触，因此，光热转化部20可以对其进行加热蒸发；该隔热部10的底面中的通孔11A可以和四个侧面中的通孔11B相连通，因此，该隔热部10的底面中的通孔11A吸收的水，也可以通过四个侧面中的通孔11B流至通孔11B的顶部之后，可以从该通孔11B中流出，进而可以和光热转化部20相接触，因此，光热转化部20可以对其进行加热蒸发。
根据本发明的具体实施例，参考图12，基体910是由木材形成的，沿着木材中纤维延伸的方向(即图中所示出的“顶底”方向)，木材的一端被碳化(参考图中所示出的“顶”端)，被碳化的木材的孔道920中，填充有金属纳米粒子(即光热转化材料930)，也即是说，木材形成的基体910的上部被碳化的部分以及其中的金属纳米粒子，共同形成了光热转化部20，木材的下部未被碳化的部分形成了隔热部10，并且，该光热转化部20和隔热部10“层叠”设置。由此，该木材廉价易得，且该木材中的纤维之间具有很多天然孔道920，可以充分地吸水，该碳化后的木材本身具有一定的吸光效果，并且该孔道920中的金属纳米粒子(即光热转化材料930)吸收太阳能之后可在其周围产生高温，进一步促进孔道中的水受热蒸发，进一步提高了太阳能利用率以及水蒸发效率。
根据本发明的实施例，隔离加热层还可以为各种仿生结构的，例如树、蘑菇等。
根据本发明的实施例，参考图1，冷却单元400设置在太阳能集热罩100的外部，且可对太阳能集热罩100的外表面进行冷却。由此，该冷却单元400可以促进太阳能集热罩100内的水蒸气在该太阳能集热罩100的内壁140冷凝，进一步提高了海水淡化效率。
根据本发明的具体实施例，参考图13，冷却单元400可以包括喷淋头410以及抽水泵420，喷淋头410设置在太阳能集热罩110的顶部，抽水泵420用于抽吸一定深度的海水并将海水供给至喷淋头410。由此，当该海水淡化装置1000直接放置在海面上使用时，该抽水泵420可以抽吸一定深度的温度较低的海水，并将其供给至喷淋头410(海水供给的方向参考图13中的g1、g2方向)，温度较低的海水对该太阳能集热罩100的外表面进行冷却降温(温度较低的海水可以沿着图13中所示出的n1和n2的方向流动)。由于海水比热容较大，因此，一定深度处的海水的温度较低，能够用于冷却太阳能集热罩100，并且，抽水泵420只需抽吸较浅位置处的海水，即可满足冷却需求，因此，抽水泵无需耗费过多的能量。因此，该冷却单元可以利用已有的温度较低的海水对太阳能集热罩100进行冷却，进一步简化了该海水淡化装置1000的结构，节约海水淡化成本，并且可以提高水蒸气冷凝的效果，进一步提高海水淡化效率。
根据本发明的实施例，参考图14，该海水淡化装置1000可以进一步包括：用于支撑所述太阳能集热罩100的多个支撑架600，多个支撑架600可开合。具体的，多个支撑架600可以设置在太阳能集热罩100的内壁上；具体的，当由聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等形成的太阳能集热罩是柔性的时，该支撑架600可以较好地支撑和固定太阳能集热罩100，维持太阳能集热罩100的半椭球形的形状，并且，该多个支撑架600可带动该太阳能集热罩100收合，进一步方便该海水淡化装置的运输和使用等。具体的，多个支撑架600可以为伞骨架结构，由此进一步方便该太阳能集热罩100的收合和使用。具体的，多个支撑架600可以是由刚性材料形成的，例如可以是由不锈钢管形成的。具体的，多个支撑架600可以在该太阳能集热罩100的内部均匀分布，由此，可以较好地支撑太阳能集热罩100。
根据本发明的实施例，参考图15，该海水淡化装置进一步包括加热单元300，该加热单元300可对蒸发平面110进行加热。具体的，图15中所示出的直线pq为水面(例如海面)，太阳能集热罩100放置在水面上方，如前所述，淡水收集槽120在太阳能集热罩100的底部限定出蒸发平面110，当该太阳能集热罩100放置在水面上时，该太阳能集热罩100在水面上限定出一块蒸发区域(即蒸发平面110对应的水面区域)，加热单元300可对蒸发平面110进行加热，即加热单元300可对蒸发平面110对应处的水进行加热。因而，该太阳能集热罩100收集的热能可以较好地促进该蒸发区域界面处(即蒸发平面对应处)的水蒸发，避免加热大面积的水体，可提升加热效率。并且，加热单元300可以放置在水面下方一定距离处，由此，该加热单元300可以对该蒸发区域110对应的水面区域(即蒸发区域)的水气界面处的水进行加热，进一步促进该水气界面处的海水蒸发，提高了海水淡化效率。根据本发明的实施例，加热单元300的具体类型不受特别限制，例如，加热单元300可以为电加热管，也可以为热水管等。
根据本发明的具体实施例，参考图16，加热单元300可以包括：太阳能加热板310、水箱320以及加热管330，其中，加热管330可对蒸发平面110进行加热，具体的，加热管330可以设置在蒸发平面110对应处的水面下方，太阳能加热板310可对水箱320内的水加热，水箱320具有水箱出水口10以及水箱进水口20，加热管330具有热水进水口30以及冷水出水口40，热水进水口30和水箱出水口10相连，冷水出水口40和水箱进水口20相连。由此，太阳能加热板310可对水箱320内的水加热，加热后的热水可通过水箱出水口10沿图中箭头f1以及f2所示出的方向，供给至加热管330中，该热水可以对该蒸发平面110对应处的水进行加热，促进该蒸发平面110对应处的水蒸发，并且加热管330中的水冷却后还可以通过冷水出水口40供给回水箱320进行循环加热(参考图中箭头e1以及e2所示出的方向)，由此，该太阳能加热板310可以利用免费的太阳能位为加热管330提供热水，并且，该水箱320中的水也可以直接利用已有的海水，由此，可以进一步节约能源，降低海水淡化成本。根据本发明的实施例，可以对水箱以及加热管内的热水的温度进行控制和调节，以便较好地对海水进行加热，促进其蒸发，具体的，加热后的蒸发平面处的海水的温度可以小于60℃。根据本发明的实施例，加热管330的具体类型不受特别限制，例如加热管330可以是螺旋形的，由此，该螺旋形的加热管330热传递效果较好，能够较好地对蒸发平面110处的水进行加热。具体的，加热管330的外表面的颜色为黑色。由此，该外表面为黑色的加热管330可以降低热量损耗，令加热管330内的热水可以加热较长时间，进一步提高太阳能利用率。
根据本发明的实施例，参考图17，该海水淡化装置可以进一步稳定锚510，稳定锚510用于将太阳能集热罩100固定在水面上的特定位置处。具体的，稳定锚510可以通过定位绳520和太阳能集热罩100的顶部相连接(参考图17中所示出的，稳定锚510通过定位绳520从太阳能集热罩100的顶部B延伸至水面pq下方)；稳定锚510也可以和淡水收集槽120的底部相连接(图中未示出)。由此，该稳定锚510可将该太阳能集热罩100固定在水面的一定位置处，防止该太阳能集热罩100被风浪吹翻等，提高了该太阳能集热罩100的结构以及使用稳定性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，参考图18，该海水淡化装置可以进一步包括稳定板610以及固定板620，稳定板610通过固定板620固定在太阳能集热罩100的内壁上，稳定板610垂直于蒸发平面110并有部分可延伸至蒸发平面110(即水平面pq)下方的水体中。具体的，如图18所示出的，稳定板610可从太阳能集热罩100的内部沿着垂直于蒸发平面110(即垂直于水面pq)的方向延伸至水面pq的下方，固定板620可以固定在相对的淡水收集槽120的侧壁之间，并且稳定板610可以和固定板620垂直交叉固定，由此，可以简便地实现稳定板610和太阳能集热罩100的固定连接，该稳定板610不仅可以较好地将太阳能集热罩100固定在水面上，而且具有抵抗风浪的作用，可以防止太阳能集热罩100被风浪吹翻等，提高了该太阳能集热罩100的结构以及使用稳定性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，形成稳定板610的材料不受特别限制，具体的，可以包括塑料、不锈钢以及铝合金的至少之一。由此，上述材料质量较轻，且具有较好的抗腐蚀性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，参考图19，该海水淡化装置进一步包括抗浪板700，抗浪板700设置在太阳能集热罩100的内部，抗浪板700包括多个互相连接且间隔设置的抗浪子板710，多个抗浪子板710垂直于蒸发平面110(即垂直于水面pq)设置，且可漂浮在水面上。具体的，参考图19所示出的，多个抗浪子板710之间通过连接绳720相连，多个抗浪子板720和蒸发平面110垂直(即和水面pq垂直)，并且延伸至水面pq的下方。由此，多个抗浪子板710可以抵消太阳能集热罩100内部的水浪，防止该太阳能集热罩100被风浪(尤其是进入太阳能集热罩100内部的风浪)掀翻，进一步提高了该太阳能集热罩100的稳定性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。根据本发明的实施例，抗浪子板710的高度可以为5cm-50cm，具体的，优选为10-30cm，可以为15cm，可以为20cm，可以为25cm等。由此，抗浪子板710的高度在上述范围时，具有较好的抵消风浪的作用，进一步提高了该太阳能集热罩100的使用稳定性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，形成抗浪子板710的材料不受特别限制，具体的，可以包括塑料、不锈钢以及铝合金的至少之一，例如可以包括塑料泡沫，该材料形成的抗浪子板可以较好地漂浮在水面上。由此，上述材料质量较轻，且具有较好的抗腐蚀性，进一步提高了该海水淡化装置的使用性能。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置可以进一步包括风机，风机设置于蒸发平面的上方，以利用该太阳能集热罩内部的空气形成气流循环。由此，该风机在太阳能集热罩内部形成气流循环后，可加快水蒸气向太阳能集热罩的顶部运动，并沿着太阳能集热罩的内壁冷凝，加快了水蒸气的蒸发和冷凝，进一步提高了海水淡化效率。
根据本发明的实施例，风机的具体类型不受特别限制，只要能在太阳能集热罩的内部形成水气循环即可，例如，可以为轴流风机，可以为风扇等。根据本发明的实施例，风机的数目不受特别限制，例如可以包括至少1个风机，可以为2个，3个，4个等。具体的，该海水淡化装置包括4个风机时，4个风机可以彼此对称设置，且围绕太阳能集热罩内部的蒸发平面的中心设置。由此，4个轴流风机可以在太阳能集热罩内部形成水气微循环，加快了水蒸气向太阳能集热罩的顶部运动，并沿着太阳能集热罩的内壁冷凝，加快了水蒸气的蒸发和冷凝，进一步提高了海水淡化效率。具体的，在该海水淡化装置中加入风机后，海水淡化效率可以有显著的提升，例如海水淡化效率可以提升10％左右。根据本发明的实施例，前面的稳定锚除了可以通过定位绳将其和太阳能集热罩连接，也可以通过杆体(即中心杆)和太阳能集热罩连接，并延伸至水面下方，而根据本发明实施例的风机可以固定在稳定锚的中心杆上。由此，可以简便地将风机固定。
根据本发明的实施例，当该太阳能集热罩的尺寸较大时，例如该太阳能集热罩的底面直径为数十米甚至上百米时，该海水淡化装置可以进一步包括检修单元，该检修单元可以设置在该太阳能集热罩中，以便监控该太阳能集热罩内部的工作状况，并且可用于设备维护等具体的，该检修单元可以包括检修门、检修通道以及检修平台，检修门可以设置在该太阳能集热罩的侧壁上，检修通道以及检修平台可以从该检修门延伸至该太阳能集热罩的内部。例如，检修通道可以为固定在该太阳能集热罩内部的环形通道。具体的，检修门的大小不受特别限制，例如检修门的大小可以适于检修人员进入，以便进行检查以及设备维护等。具体的，检修门的数目不受特别限制，例如可以为一个，也可以为两个，检修门不仅可以作为检修人员的出入通道，还可以作为换气口，有助于给太阳能集热罩内部散热降温等，以便检修人员的安全进入，并且可以避免太阳能集热罩内部温度过高等，造成爆炸等安全事故。更具体的，两个检修门可以相对设置，例如一个可以作为检修人员入口，另一个可以作为检修人员出口，由此，相对设置的两个检修门不仅便于检修人员工作，并且两个检修门在同时打开时，具有较好的换气效果，有助于较快地给太阳能集热罩内部降温等。具体的，检修门可以设置在太阳能集热罩的靠近淡水收集槽的内壁上，检修通道可以设置在淡水收集槽的上方。
根据本发明的实施例，除了前面所述的检修门可以作为换气口之外，该太阳能集热罩可以进一步包括排气单元，具体的，该排气单元可以包括排气口和风扇，具体的，该排气口可以设置在太阳能集热罩的顶部，风扇可以设置在该排气口处，由此，通过该风扇转动，可以较好地给该太阳能集热罩散热降温等，避免该太阳能集热罩内部的温度过高，发生爆炸等事故。
根据本发明的实施例，为了进一步提高该太阳能集热罩的使用安全性，该海水淡化装置可以进一步包括防爆灯，防爆灯可以设置在该太阳能集热罩的内部，以便对该太阳能集热罩内部的环境进行实时监测，避免发生安全事故等。
根据本发明的实施例，该聚光海水淡化装置的应用场景较为广泛，不仅可以用作海水淡化装置，具有较高的海水淡化效率；还可以用于高盐水、含盐水(例如苦咸水、浓水等)的净化以及污水净化等，该聚光海水淡化装置利用免费的太阳能，可以将太阳光汇聚，并将其转化为热能，该热能可以促进水体的蒸发和冷凝，即可以获得蒸馏净水，因此，该聚光海水淡化装置具有良好的净水效率，且可以降低污水处理成本。
综上可知，根据本发明实施例的海水淡化装置，通过设计一种半椭球形的太阳能集热罩，并且该太阳能集热罩的极半径大于赤道半径(即b轴的长度大于a轴)，该海水淡化装置可以直接放置在水面(例如海面)上使用，该海水淡化装置结构简单，成本低廉，使用方便；并且通过在该海水淡化装置中设置聚光件，聚光件可以较好地对照射至太阳能集热罩的太阳光进行聚焦，提高了太阳能利用率。该聚光海水淡化装置的太阳能利用率高，海水淡化效率以及净水效率高。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用前面任一项所述的海水淡化装置进行海水淡化的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将半椭球形的太阳能集热罩放置在水面上，该太阳能集热罩的b轴垂直于水面；利用太阳能集热罩收集的热量对太阳能集热罩的蒸发平面对应处的水进行加热，并使其蒸发；利用冷却单元对太阳能集热罩的外表面进行冷却；蒸发后的水蒸气沿着太阳能集热罩的弧形内壁冷凝，冷凝后的淡水流至设置在太阳能集热罩的内壁底部的淡水收集槽中。由此，该方法可以简便地进行海水淡化，太阳能利用率高。
根据本发明的实施例，该海水淡化装置进一步包括加热单元，该方法可以进一步包括：太阳能加热板对水箱内的水加热，加热后的热水从水箱出水口供给至设置在蒸发平面下方的加热管的热水进水口中；加热管中的热水冷却之后，通过加热管的冷水出水口供给回水箱的水箱进水口。由此，该加热单元可以和太阳能集热罩一起对蒸发平面处的海水进行加热，进一步促进海水蒸发，提高了海水淡化效率。根据本发明的实施例，可以对加热管以及水箱内的热水的温度进行控制和调节，以便较好地对海水进行加热，促进其蒸发，具体的，加热后的蒸发平面处的海水的温度可以小于60℃。
根据本发明的实施例，该方法可以进一步包括：抽水泵抽吸一定深度的海水，并将一定深度处温度较低的海水供给至设置在太阳能集热罩的顶部的喷淋头。由此，该冷却单元可以利用已有的温度较低的海水对太阳能集热罩进行冷却，可以促进太阳能集热罩内的水蒸气在该太阳能集热罩的内壁冷凝，进一步提高了海水淡化效率，并且，进一步简化了该海水淡化装置的结构，节约海水淡化成本。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1：具有半椭球形太阳能集热罩和聚光件的海水淡化装置的制作
太阳能集热罩的结构可以参考附图1、图13-14以及图17-19，该半椭球形太阳能集热罩100是由聚乙烯膜形成的，该太阳能集热罩100的赤道平面为圆形，该太阳能集热罩的b轴和a轴的长度比(即极半径和赤道半径的长度比)为3:2。该太阳能集热罩100的内壁设置有16根不锈钢管支撑架600(参考图8，结构类似于伞骨架，可收合)，该太阳能集热罩100的内壁140上设置有单向透光涂层和红外反射涂料形成的涂层。该太阳能集热罩100的底部的回折处垂直于海面，形成淡水收集槽120，该淡水收集槽120的底部具有淡水出水口130，该淡水出水口130和外部的淡水储存单元200相连。参考图13，该海水淡化装置进一步包括设置在太阳能集热罩100顶部的通过抽水泵420与海水联通的喷淋头410。参考图1，太阳能集热罩100的外部设置有平凸透镜(即聚光件800)，参考图17-19，该海水淡化装置进一步包括多个稳定锚510，具体的，一个稳定锚510从该太阳能集热罩100的顶部B点向下延伸至海水中，另外4个稳定锚(图中未示出)分别从该淡水收集槽120的底部延伸至海水中，整个装置通过稳定锚510固定在水面的特定位置，并通过稳定板610保持稳定，以及通过抗浪板700减少浪或涌对系统淡水产生的影响。
实施例2：具有半椭球形太阳能集热罩、聚光件和隔离加热层的海水淡化装置的制作
其他结构同实施例1，不同的是，参考图6，在蒸发平面110处设置隔离加热层900。隔离加热层900的结构参考图5，隔离加热层900的基体910为陶瓷材料，孔道920中具有炭黑/活性炭光热转化材料930。
对比例1：具有半球形太阳能集热罩的海水淡化装置的制作
其他制作方式同实施例1，不同的是该太阳能集热罩的结构为半球形。
对比例2：具有半椭球形太阳能集热罩的海水淡化装置的制作
其他制作方式同实施例1，不同的是该海水淡化装置仅包括半椭球形的太阳能集热罩，不包括聚光件。
对比例3：具有半椭球形太阳能集热罩和隔离加热层的海水淡化装置的制作
其他制作方式同实施例2，不同的是该海水淡化装置不包括聚光件。
对比例4：具有半椭球形太阳能集热罩和光热转化材料的海水淡化装置的制作
其他制作方式同实施例2，不同的是该海水淡化装置不包括聚光件，且该海水淡化装置在蒸发平面110处放置了炭黑/活性炭光热转化材料。
海水淡化性能测试
1、海水淡化效率测试
选择天气晴朗的某天下午(气温28～30℃)，同时将实施例1、对比例1和对比例2中的海水淡化装置置于同一海面的临近位置，进行海水淡化，并实时监测淡水收集槽中收集的淡水的量。经过一段时间，海水淡化装置产水稳定之后(即淡水每分钟增加的质量为一定值时)，进行测试：测量一定时间内，各海水淡化装置产生的淡水的总量，并将其换算为每小时每平方米产生的淡水的质量(g/(m2h))，即产水率，即海水淡化效率。
测试结果表明，相比于具有半球形的太阳能集热罩的海水淡化装置(对比例1)，根据本发明实施例的具有半椭球形太阳能集热罩的海水淡化装置(实施例1)具有较高的海水淡化效率，具有较高的太阳能利用率，具体的，具有半椭球形太阳能集热罩的海水淡化装置(实施例1)的产水率比具有半球型太阳能集热罩的海水淡化装置(对比例1)的产水率提高了20％～30％。并且，根据本发明实施例的具有半椭球形太阳能集热罩和聚光件的海水淡化装置(实施例1)的海水淡化效率高于对比例2中的没有聚光件的海水淡化装置，证明了本申请中的聚光件可以提高太阳能利用率，进而提高海水淡化效率。
2、蒸发速率测试
对实施例2中以及对比例3和对比例4中的海水淡化装置进行水蒸发速率测试，即对海水淡化装置的蒸发平面处的水蒸发速率进行测试，测得单位时间内单位面积上蒸发出来的水汽的质量，即蒸发速率(g/(m2h))。测试结果表明，对比例4中具有半椭球形太阳能集热罩和光热转化材料的海水淡化装置的蒸发速率为500～700g/(m2h)，对比例3中具有半椭球形太阳能集热罩和隔离加热层(隔离加热层中具有光热转化材料)的海水淡化装置的蒸发速率为1000～1300g/(m2h)，而实施例2中具有半椭球形太阳能集热罩、聚光件和隔离加热层的海水淡化装置的蒸发速率为2000～2500g/(m2h)。通过对比实施例2和对比例3的测试数据可知，根据本发明实施例的海水淡化装置中的聚光件可以提高水蒸发速率，进而可以提高太阳能利用率，进而提高海水淡化效率。
以上详细描述了本发明的实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“外”、“内”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (18)

1.一种海水淡化装置，其特征在于，包括：
半椭球形的太阳能集热罩，所述太阳能集热罩的内壁底部具有淡水收集槽，所述淡水收集槽在所述太阳能集热罩的底部限定出蒸发平面，所述淡水收集槽中设置有淡水出水口，所述淡水出水口与淡水储存单元相连，其中，所述太阳能集热罩包括赤道半径a和a’及极半径b，所述赤道半径a沿x轴方向延伸，所述赤道半径a’沿y轴方向延伸，所述极半径b沿z轴方向延伸，所述z轴垂直于所述蒸发平面；
聚光件，所述聚光件被配置为可对照射至所述太阳能集热罩的太阳光进行聚焦；
以及冷却单元，所述冷却单元设置在所述太阳能集热罩的外部，且被配置为对所述太阳能集热罩的外表面进行冷却；所述太阳能集热罩的极半径b与所述赤道半径a和a’的长度比均为（6：5）~（2：1）；
稳定锚，所述稳定锚和所述太阳能集热罩的顶部以及所述淡水收集槽的底部的至少之一相连接；
稳定板，所述稳定板通过固定板固定在所述太阳能集热罩的内壁上，所述稳定板垂直于所述蒸发平面并有部分可延伸至所述蒸发平面下方水体中；
抗浪板，所述抗浪板设置在所述太阳能集热罩的内部且可漂浮于水面上，所述抗浪板包括多个互相连接且间隔设置的抗浪子板，多个所述抗浪子板垂直于所述蒸发平面设置。
2.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，所述太阳能集热罩的内壁设置有吸光涂层；
所述吸光涂层包括单向透光材料以及红外反射材料的至少之一。
3.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，形成所述太阳能集热罩的材料包括聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸及其衍生物、玻璃的至少之一。
4.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，所述淡水收集槽与所述太阳能集热罩是一体成型的，所述淡水收集槽为环形的。
5.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，所述冷却单元包括：
喷淋头，所述喷淋头设置在所述太阳能集热罩的顶部；以及
抽水泵，所述抽水泵用于抽吸一定深度的海水并将所述海水供给至所述喷淋头。
6.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，所述聚光件包括凸透镜、菲涅尔透镜以及平凸透镜的至少之一。
7.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，所述聚光件设置在所述太阳能集热罩的外部，且可将太阳光聚焦至所述太阳能集热罩中。
8.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，所述聚光件设置在所述太阳能集热罩的内部，且可将照射至所述太阳能集热罩的太阳光聚焦至所述蒸发平面处。
9.根据权利要求8所述的海水淡化装置，其特征在于，所述聚光件设置并固定在所述太阳能集热罩的内表面上。
10.根据权利要求9所述的海水淡化装置，其特征在于，所述海水淡化装置包括多个所述聚光件，多个所述聚光件间隔分布在所述太阳能集热罩的内表面上。
11.根据权利要求8所述的海水淡化装置，其特征在于，进一步包括：
隔离加热层，所述隔离加热层位于所述太阳能集热罩的内部，且设置在所述蒸发平面处，所述隔离加热层包括基体，所述基体的内部具有孔道，所述隔离加热层被配置为可与水面接触，且可通过所述孔道将海水吸收至所述隔离加热层的内部，所述基体中至少在所述基体远离所述水面的一侧，具有光热转化材料；
所述聚光件被配置为可将照射至所述太阳能集热罩的太阳光聚焦至所述隔离加热层处。
12.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，进一步包括：
加热单元，所述加热单元被配置为可对所述蒸发平面进行加热；
所述加热单元包括：太阳能加热板，所述太阳能加热板被配置为可对水箱内的水加热，所述水箱具有水箱进水口以及水箱出水口；以及
加热管，所述加热管被配置为可对所述蒸发平面进行加热，所述加热管具有热水进水口以及冷水出水口，所述热水进水口和所述水箱出水口相连，所述冷水出水口和所述水箱进水口相连；
所述加热管是螺旋形的，所述加热管的外表面的颜色为黑色。
13.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，形成所述稳定板的材料包括塑料、不锈钢以及铝合金的至少之一；
形成所述抗浪子板的材料包括塑料、不锈钢以及铝合金的至少之一；
所述抗浪子板的高度为5cm-50 cm。
14.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，进一步包括：
至少一个风机，所述风机设置于所述蒸发平面的上方，以利用所述太阳能集热罩内部的空气形成气流循环。
15.根据权利要求14所述的海水淡化装置，其特征在于，进一步包括：
包括4个所述风机，4个所述风机彼此对称设置，且围绕所述太阳能集热罩内部的所述蒸发平面的中心设置；所述风机可固定于稳定锚的中心杆。
16.一种利用权利要求1-15任一项所述的海水淡化装置进行海水淡化的方法，其特征在于，包括：
将半椭球形的太阳能集热罩放置在水面上，所述太阳能集热罩的极半径b的延伸方向垂直于所述水面；
利用聚光件对照射至所述太阳能集热罩的太阳光进行聚焦，利用所述太阳能集热罩收集的热量对所述太阳能集热罩的蒸发平面对应处的水进行加热，并使其蒸发；
利用冷却单元对所述太阳能集热罩的外表面进行冷却；
蒸发后的水蒸气沿着所述太阳能集热罩的弧形内壁冷凝，冷凝后的淡水流至设置在所述太阳能集热罩的内壁底部的淡水收集槽中。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述海水淡化装置进一步包括加热单元，所述方法进一步包括：
太阳能加热板对水箱内的水加热，加热后的热水从水箱出水口供给至设置在所述蒸发平面下方的加热管的热水进水口中；
所述加热管中的所述热水冷却之后，通过所述加热管的冷水出水口供给回所述水箱的水箱进水口。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
抽水泵抽吸一定深度的海水并将所述海水供给至设置在所述太阳能集热罩的顶部的喷淋头。
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