CN111874982A - 一种双冷凝器太阳能海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种双冷凝器太阳能海水淡化装置，由光热板、上冷凝器、隔热板、下冷凝器、吸水材料、海水进入管、溢流管、浓海水阀、海水蒸发罐构成。光热板是在导热材料上表面覆盖黑色光热材料，下表面覆盖吸水材料。光热板盖在海水蒸发罐顶面。上冷凝器位于光热板下面的隔热板上。上冷凝器底面覆盖的吸水材料上接光热板下表面的吸水材料，向下穿过隔热板达到海水蒸发罐罐底。置于海水蒸发罐罐底的下冷凝器一端穿过隔热板与上冷凝器连通。下冷凝器另一端穿过海水蒸发罐罐底，下冷凝器的淡水出口在海水蒸发罐外。在海水蒸发罐侧面外安装海水进入管。在海水蒸发罐侧面内安装溢水管。海水蒸发罐底面上安装浓海水阀。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种海水淡化装置，具体为一种双冷凝器太阳能海水淡化装置。
背景技术
太阳能光热海水淡化现在有两大技术研究方向：一是探寻简单高效的传质传热技术，利用低成本材料回收潜热达到高效太阳能海水淡化；二是研发高性能材料，提高蒸发冷凝潜热回收效率。上海交通大学制冷与低温工程研究所与麻省理工学院的研究人员采用低成本材料建成被动式太阳能海水淡化装置属于第一个研究方向。南京大学研究人员发明的纳米黑金材料将表层的水迅速蒸发，提高太阳能的利用率属于第二个研究方向。中国发明专利202010101204.X属于第一个研究方向。该项发明的创新点在于开创了一条采用低成本材料实现太阳能光热转换的新技术路线。在配置减压蒸馏系统的条件下，能实现太阳能海水淡化。在没有减压蒸馏系统的条件下，需要太阳能界面蒸发材料才能高效实现太阳能海水淡化。样机试验的结果表明：要达到常压蒸馏状态下高效回收利用潜热获得更多淡水的目的，蒸汽向海水直接传质传热的途径要阻断，波浪状的光热板不利于集热传热，光热板不能同海水接触。光热板下表面需要粘贴延伸到海水中的吸水材料实现海水蒸发成蒸汽。所蒸发的蒸汽必须与海水隔离并使其冷凝回收潜热。不凝蒸汽和冷凝水还必须继续冷凝冷却才能获得淡水。为此，必须设置相应的传质传热功能部件，实现蒸汽海水热量高效有序传递。最简单高效的技术措施是设置隔热板将海水蒸发罐分隔成上下两部分空间。上下两部分空间的热量传递被隔断。海水通过吸水材料从下部空间被输送到上部空间。在海水蒸发罐上部空间实现海水蒸发和潜热回收；在海水蒸发罐下部空间蒸汽冷凝成淡水。
发明内容
本发明的目的是通过一个冷凝器回收利用蒸汽潜热并加热吸水材料所含海水，减少海水蒸发所需太阳能，增加海水蒸发量，通过另一个冷凝器将没有凝结的蒸汽及淡水继续冷凝或冷却，得到尽可能多的淡水。
为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括光热板、上冷凝器、隔热板、下冷凝器、吸水材料、海水进入管、溢流管、浓海水阀、海水蒸发罐。其特征在于：所述海水蒸发罐顶面盖的光热板具有光热转换和蒸发海水功能。上冷凝器具有蒸汽冷凝和蒸汽潜热回收利用功能。隔热板具有阻止热量下传功能。下冷凝器具有蒸汽冷凝和淡水冷却功能。海水蒸发罐具有储存海水和换热功能。连成一片的吸水材料具有从海水面到光热板向上输送海水和向下输送盐的功能。光热板是在导热材料上表面覆盖黑色光热材料，下表面覆盖吸水材料。上冷凝器位于光热板下面的隔热板上。上冷凝器底面覆盖的吸水材料上接光热板下表面的吸水材料。吸水材料向下穿过隔热板达到海水蒸发罐罐底。置于海水蒸发罐罐底的下冷凝器一端穿过隔热板与上冷凝器连通，下冷凝器另一端穿过海水蒸发罐罐底。下冷凝器的淡水出口在海水蒸发罐外。在海水蒸发罐侧面外安装海水进入管。在海水蒸发罐侧面内安装溢水管。海水蒸发罐底面上安装浓海水阀。
所述光热板中间高两边低，上冷凝器对应光热板最高点的中央开设吸水材料通道。吸水材料连接光热板下表面最高点和海水蒸发罐罐底。低盐浓度海水从光热板下表面最高点将高盐浓度海水向较低的两边驱动，高盐浓度海水从两边流回海水中，保持吸水材料不会因含盐过多失去吸水功能。
所述上冷凝器是中央开设吸水材料通道且底面与下冷凝器连通的一个大盘，或者是位于吸水材料通道两边分别与下冷凝器连通的两个小盘。
所述隔热板是置于海水面以上，光热板以下，将海水蒸发罐分隔成上下两个空间的绝热材料板。
所述下冷凝器是在导热材料管内填充丝状或多孔导热材料，导热材料管的一端接通上冷凝器，导热材料管的另一端是淡水出口。
所述吸水材料是天然或人工合成的吸水性强的纤维材料。
本发明的优点在于：一是利用吸水材料高效传质，将海水吸到光热板下表面蒸发，利用上冷凝器回收蒸汽潜热，利用隔热板阻止热量向下传递，热量利用率高；二是下冷凝器体积小，热交换能力强，能保证蒸汽冷凝；三是所用材料都是低成本材料，货源广；四是模块化应用，规模大小灵活；五是结构简单，制造容易，使用方便。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明结构图；
图2是本发明装配图。
图中，1、海水进入管，2、溢流管，3、淡水出口，4、浓海水阀，5、光热板，6、上冷凝器，7、隔热板，8、下冷凝器，9、海水蒸发罐。
具体实施方式
实施例是1平方米双冷凝器太阳能海水淡化装置。光热板5是上表面涂RAL9005墨黑色油漆、下表面粘贴棉布的1块中间折成夹角170度长1004毫米宽1000毫米的不锈钢板。上冷凝器是2个长980毫米宽480毫米高10毫米的不锈钢盘。隔热板是两块长1000毫米宽500毫米高20毫米的聚苯乙烯板。下冷凝器是长960毫米截面50毫米乘20毫米充满不锈钢丝的方形管，一端有2个接上冷凝器的垂直管，另一端有淡水出口。光热板下表面、上冷凝器底面所粘棉布连成1片并穿过隔热板达到海水蒸发罐罐底。海水蒸发罐边长1000毫米，中间高144毫米，两边高100毫米。管径20毫米的海水进入管安在海水蒸发罐侧面外。管径10毫米的溢水管安在海水蒸发罐侧面内距罐底50毫米处。图1是以上部件组装成的1平方米双冷凝器太阳能海水淡化装置。图2是以上部件装配关系图。从上到下依次是光热板5、上冷凝器6、隔热板7、下冷凝器8、海水蒸发罐9。海水进入管1、溢流管2安装在海水蒸发罐侧面。淡水出口3、浓海水阀4布置在海水蒸发罐底面。两块上冷凝器6两边高中间低。棉布沿海水蒸发罐9较低的两侧面达到罐底，经两块上冷凝器6底面后，从中间连到光热板5下表面。棉布在中间穿过隔热板7但不达到海水面。形成向上输送海水通道和向下排盐通道。
本实施例的工作过程是：将1平方米双冷凝器太阳能海水淡化装置水平放置在太阳从早到晚都能照到的地方。关闭浓海水阀4。从海水进入管1注入海水，溢流管2有海水溢出停止注海水。在淡水出口3下放置收集淡水的容器。太阳光照在光热板5上表面转换成热加热光热板5下表面吸水材料所含海水产生蒸汽。部分蒸汽在上冷凝器6盘内冷凝成水，蒸汽冷凝所放热量加热上冷凝器6底面吸水材料所含海水。这部分海水被吸到光热板5下表面产生蒸汽。海水蒸发罐的海水被不断吸到上冷凝器6底面吸水材料补充海水。形成从海水蒸发罐海水面到光热板5下表面的海水上升通道。大量水份蒸发后，光热板5下表面吸水材料所含盐浓度增大，密度也增大。在重力作用下，盐浓度大的海水会向较低的两边流动，经海水蒸发罐侧面或上冷凝器6底面流回海水蒸发罐的海水中。中间最高点吸上来的低浓度海水不断补充流入，形成循环排盐流动。上冷凝器6盘内的冷凝水和蒸汽流入下冷凝器8，在下冷凝器8的内壁和不锈钢丝上冷凝换热后成为淡水经淡水出口3流出。
Claims (6)
1.一种双冷凝器太阳能海水淡化装置，其结构包括光热板、上冷凝器、隔热板、下冷凝器、吸水材料、海水进入管、溢流管、浓海水阀、海水蒸发罐，其特征在于：所述海水蒸发罐顶面盖的光热板具有光热转换和蒸发海水功能，上冷凝器具有蒸汽冷凝和蒸汽潜热回收利用功能，隔热板具有阻止热量下传功能，下冷凝器具有蒸汽冷凝和淡水冷却功能，海水蒸发罐具有储存海水和换热功能，连成一片的吸水材料具有从海水面到光热板向上输送海水和向下输送盐的功能，光热板是在导热材料上表面覆盖黑色光热材料，下表面覆盖吸水材料，上冷凝器位于光热板下面的隔热板上，上冷凝器底面覆盖的吸水材料上接光热板下表面的吸水材料，吸水材料向下穿过隔热板达到海水蒸发罐罐底，置于海水蒸发罐罐底的下冷凝器一端穿过隔热板与上冷凝器连通，下冷凝器另一端穿过海水蒸发罐罐底，下冷凝器的淡水出口在海水蒸发罐外，在海水蒸发罐侧面外安装海水进入管，在海水蒸发罐侧面内安装溢水管，海水蒸发罐底面上安装浓海水阀。
2.根据权利要求1所述的一种双冷凝器太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述光热板中间高两边低，上冷凝器对应光热板最高点的中央开设吸水材料通道，吸水材料连接光热板下表面最高点和海水蒸发罐罐底，低盐浓度海水从光热板下表面最高点将高盐浓度海水向较低的两边驱动，高盐浓度海水从两边流回海水中，保持吸水材料不会因含盐过多失去吸水功能。
3.根据权利要求1所述的一种双冷凝器太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述上冷凝器是中央开设吸水材料通道且底面与下冷凝器连通的一个大盘，或者是位于吸水材料通道两边分别与下冷凝器连通的两个小盘。
4.根据权利要求1所述的一种双冷凝器太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述隔热板是置于海水面以上，光热板以下，将海水蒸发罐分隔成上下两个空间的绝热材料板。
5.根据权利要求1所述的一种双冷凝器太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述下冷凝器是在导热材料管内填充丝状或多孔导热材料，导热材料管的一端接通上冷凝器，导热材料管的另一端是淡水出口。
6.根据权利要求1所述的一种双冷凝器太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述吸水材料是天然或人工合成的吸水性强的纤维材料。
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