CN112340800B - 一种漂浮式聚光光伏热多级蒸馏装置 - Google Patents

一种漂浮式聚光光伏热多级蒸馏装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种漂浮式聚光光伏热多级蒸馏装置，属于太阳能利用和海水淡化技术领域。主要装置包括透明盖板、光伏电池、导热层、亲水材料、前置反光镜、防水保温层、冷凝腔、冷凝板、后置反光镜、淡水收集罐。太阳光线先穿过透明盖板进入装置内部，经反光镜内表面反射后被光伏电池吸收，光伏电池进行光伏发电的同时，多余的热量通过导热层传导给亲水材料。亲水材料内的海水受热蒸发，产生的水蒸气进入到冷凝腔内，当遇到温度较低的冷凝板后，水蒸气被凝结为淡水，同时释放凝结潜热加热下一级亲水材料内的海水。本发明实现了热能的梯级利用，提高了太阳能利用率。

Description

一种漂浮式聚光光伏热多级蒸馏装置
所属技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及一种漂浮式聚光光伏热多级蒸馏装置。
背景技术
电力资源和淡水资源的紧缺是当今世界可持续发展的两大难题。传统的燃煤发电需要消耗大量的不可再生能源，而且还会对环境造成严重的破坏，另一方面，传统海水淡化方法如反渗透和热蒸馏等也会消耗大量电力。太阳能作为一种清洁无污染的新能源，展现出了巨大的应用潜力，利用太阳能进行水电联产是缓解电力危机和水资源短缺的有效途径。
光伏发电是利用太阳能发电最有效的途径，目前全世界已经安装了超过400GW的光伏板，但是商业化的光伏电池效率仅为在10～20％左右。研究表明，对于照射在光伏电池上的太阳光，只有光子能量大于半导体禁带宽度时才能转化为电能，而其余能量以废热的形式存在，更重要的是，电池的发电效率会随着温度的升高而降低，将光伏发电与太阳能海水淡化结合在一起，不仅可以降低电池板温度以提高光电转换效率，还可以将多余的热量加以收集和利用，从而大大提高太阳能的综合利用效率。虽然最近几年太阳能水电联产技术有了很大的发展，但目前的装置仍存有以下问题：(1)设备占地面积过大，结构复杂，不利于拆装和携带，可移动性较差。(2)需要配备专门的输水管道，这会增加换热损失，而且非常不利于在土地面积有限的海岛地区使用。(3)海水在蒸馏过程中，产生的凝结潜热没有得到有效利用，传热效率低，导致淡水产量偏低。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种漂浮式太阳能光伏热多级蒸馏装置。该装置简单便携，制作成本低，仅利用清洁的太阳能就能产出电力和淡水，特别适合应用在沿海或者海岛等无电缺水的地区。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种漂浮式太阳能光伏热多级蒸馏装置，其特征在于，包括透明盖板、光伏电池、导热层、亲水材料、前置反光镜、后置反光镜、冷凝板、冷凝腔、防水保温层、淡水槽。连接关系如下：所述光伏电池上端紧贴于透明盖板的下表面，光伏电池的左右两端竖直布置，内表面贴有导热层；所述导热层内表面贴有亲水材料；所述亲水材料的底端伸入到海水中，利用毛细吸力向上方输送海水；所述固定支架安装在亲水材料的下方；所述冷凝腔底部安装有淡水槽，最后一级冷凝腔内的淡水槽底部直接与海水接触，其它淡水槽底部均包有防水保温层；所述淡水槽与安装在装置两侧的淡水收集罐相连通；所述前置反射镜和后置反射镜的下表面均安装有防水保温层；所述蓄电池安装在装置的侧面。
进一步的，所述前置反光镜安装于光伏电池面向阳光的一侧，所述前置反光镜和后置反光镜安装于装置的前后两端，从上方入射的太阳光线被反射到电池板的竖直面上，侧端聚光降低了装置的整体高度，提高了装置在海面上抗风浪能力。
进一步的，所述亲水材料与所述冷凝板之间为封闭的冷凝腔，三者构成一级淡化单元；除最后一级冷凝板，其它各级的冷凝板内表面均贴有下一级亲水材料；最后一级冷凝板下端伸入到海水中，上端位于冷凝腔的部分装有翅片，用来增大冷凝面积。
工作原理：装置工作时，通过透明盖板的部分太阳光直接被光伏电池吸收，另一部分太阳光经过前置反射镜和后置反射镜的反射后被光伏电池的左侧外表面和右侧外表面吸收。光伏电池进行光伏发电的同时，多余的热量通过导热层传导给亲水材料。亲水材料内的海水受热蒸发，产生的水蒸气进入到冷凝腔内，当遇到下方温度较低的冷凝板后，水蒸气被凝结为淡水，同时释放凝结潜热加热下一级亲水材料内的海水，产生的水蒸气再被下下级冷凝板冷凝，以此类推，直至最下一级冷凝板，实现了水蒸气凝结潜热的重复利用。最下一级冷凝板直接与海水接触，温度较低，有利于水蒸气的凝结。冷凝板中间带有凸起，方便凝结的淡水顺着冷凝板壁面流入到淡水槽内，最终汇集到淡水收集罐内，以供用户使用。
本发明的有益效果：
(1)本发明装置十分轻巧便携，直接放置在海面上淡化，节约了土地面积，利用亲水材料的毛细吸力吸取海水，无需配备其它的输水管路，使用方便快捷。
(2)在侧端安装的聚光镜使装置能够接收更多的太阳光，同时使装置整体高度更低，利于亲水材料及时从下方吸取海水进行蒸发，扁平的形状还有利于装置适应海上多风浪的环境。
(3)装置在工作时多次回收了水蒸气凝结时释放的潜热，提高了能量的利用效率和产水量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的立体图；
图3为本发明两面加热的四级效果图；
图4为本发明单面加热的六级效果图。
其中，1-透明盖板；2-光伏电池；3-导热层；4-亲水材料；5-支撑杆；6-太阳光线；7-前置反光镜；8-前置聚光腔；9-防水保温层；10-冷凝腔；11-冷凝板；12-后置反光镜；13-后置聚光腔；14-淡水槽；15-冷凝翅片；16-蓄电池；17-淡水收集罐。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
如附图1所示，本发明提供了一种漂浮式太阳能光伏热多级蒸馏装置，其主要装置包括透明盖板(1)、光伏电池(2)、导热层(3)、亲水材料(4)、前置反光镜(7)、防水保温层(9)、冷凝腔(10)、冷凝板(11)、后置反光镜(12)、淡水槽(14)。本装置工作时漂浮在海面上，通过透明盖板(1)的部分太阳光直接被光伏电池(2)吸收，另一部分太阳光经过前置反射镜(7)和后置反射镜(12)的反射后再被光伏电池(2)的左侧外表面和右侧外表面吸收。光伏电池(2)进行光伏发电的同时，多余的热量通过导热层(3)传导给亲水材料(4)。亲水材料(4)内的海水受热蒸发，产生的水蒸气进入到冷凝腔(10)内，当遇到温度较低的冷凝板(11)后，水蒸气被凝结为淡水，同时释放凝结潜热加热下一级亲水材料(4)内的海水，产生的水蒸气再被下下级冷凝板(11)冷凝，以此类推，直至最下一级冷凝板，实现了水蒸气凝结潜热的重复利用。最下一级冷凝板直接与海水接触，温度较低，这样提高了凝结效率。冷凝板(11)中间带有凸起，方便凝结的淡水顺着冷凝板(11)壁面流入到淡水槽(14)内，最终汇集到淡水收集罐(17)内，以供用户使用。
如附图3所示，为本发明两面加热的四级效果图，在装置右侧安装有竖直的冷凝板。
如附图4所示，为本发明单面加热的六级效果图，光伏电池、冷凝板和亲水材料均为竖直布置，在它们外侧包裹有防水保温层。
由此，本发明中具体实施方式的描述，并非是对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明技术方案前提下，本领域普通技术人员对技术方案所做出的任何变形和改进将仍属于本发明的保护范围。。

Claims (2)

1.一种漂浮式太阳能光伏热多级蒸馏装置，其特征在于：包括透明盖板(1)、光伏电池(2)、导热层(3)、亲水材料(4)、前置反光镜(7)、防水保温层(9)、冷凝腔(10)、冷凝板(11)、后置反光镜(12)、淡水槽(14)；所述光伏电池(2)上端紧贴于透明盖板(1)的下表面，光伏电池(2)左右两端竖直布置，内表面贴有导热层(3)；所述导热层(3)内表面贴有亲水材料(4)；所述亲水材料(4)的底端伸入到海水中，利用毛细吸力向上方输送海水；固定支架(5)安装在亲水材料(4)的下方；所述冷凝腔(10)底部安装有淡水槽(14)，最后一级冷凝腔(10)内的淡水槽底部直接与海水接触，其它淡水槽底部均包有防水保温层(9)；所述淡水槽(14)与安装在装置两侧的淡水收集罐(17)相连通；所述前置反光镜(7)和后置反光镜(12)的下表面均安装有防水保温层(9)；蓄电池(16)安装在装置的侧面；
所述亲水材料(4)与所述冷凝板(11)之间为封闭的冷凝腔(10)，三者构成一级淡化单元；下一级淡化单元安装于上一级淡化单元之内，有效减少了热量损失，还可多次回收水蒸气的凝结潜热；除最后一级冷凝板(11)，其它各级的冷凝板(11)内表面均贴有下一级亲水材料(4)；最后一级冷凝板(11)下端伸入到海水中，上端位于冷凝腔(10)的部分装有翅片(15)，用来增大冷凝面积。
2.根据权利要求1所述的一种漂浮式太阳能光伏热多级蒸馏装置，其特征在于，所述前置反光镜(7)和后置反光镜(12)安装于装置的前后两端，将从上方入射的太阳光线反射到竖直安装的电池板上，侧端聚光的方式降低了装置的整体高度，提高了装置在海面上抗风浪能力。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112978834B (zh) * 2021-02-24 2022-04-12 中国矿业大学 一种水面漂浮式冷凝器太阳能海水淡化装置
CN113354017A (zh) * 2021-04-26 2021-09-07 李鹏举 一种海水淡化蒸发器
CN113023813B (zh) * 2021-05-07 2022-07-01 北京理工大学 一种基于太阳能蒸馏的自灌溉海上漂浮式种植装置
CN113184941B (zh) * 2021-05-07 2022-05-17 北京理工大学 一种紧凑型聚光多级膜蒸馏海水淡化装置
CN113401960B (zh) * 2021-05-19 2022-08-30 大连理工大学 一种高效稳定且具有自清洁功能的新型光热水蒸发材料及其制备方法
CN113582275B (zh) * 2021-07-06 2022-11-18 武汉理工大学 一种太阳能发电协同海水淡化的耦合装置及系统
CN114644377A (zh) * 2022-02-24 2022-06-21 上海交大平湖智能光电研究院 一种光伏发电海水淡化复合系统
CN115448403B (zh) * 2022-10-13 2023-08-15 西安交通大学 一种光热/蒸发界面分离的多级太阳能水蒸发收集装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104761015A (zh) * 2015-03-27 2015-07-08 李倩 一种基于热伏耦合技术的超声辅助太阳能海水淡化器
CN108358266A (zh) * 2018-03-19 2018-08-03 华北电力大学 一种小型太阳能海水淡化装置
CN111003742A (zh) * 2019-12-06 2020-04-14 华北电力大学 一种太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统
CN111547802A (zh) * 2020-05-11 2020-08-18 浙江浙能技术研究院有限公司 一种用于太阳能光热蒸发海水淡化的多级梯型蒸馏器及方法
CN111704187A (zh) * 2020-07-20 2020-09-25 北京理工大学 一种荧光聚光太阳能海水淡化装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT507782B1 (de) * 2009-01-26 2010-08-15 4Elementsoe Invent Gmbh Portable, solarthermische vorrichtung zur herstellung von frischwasser aus abwässern oder salzwasser
US10183233B1 (en) * 2018-02-20 2019-01-22 King Saud University Solar desalination system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104761015A (zh) * 2015-03-27 2015-07-08 李倩 一种基于热伏耦合技术的超声辅助太阳能海水淡化器
CN108358266A (zh) * 2018-03-19 2018-08-03 华北电力大学 一种小型太阳能海水淡化装置
CN111003742A (zh) * 2019-12-06 2020-04-14 华北电力大学 一种太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统
CN111547802A (zh) * 2020-05-11 2020-08-18 浙江浙能技术研究院有限公司 一种用于太阳能光热蒸发海水淡化的多级梯型蒸馏器及方法
CN111704187A (zh) * 2020-07-20 2020-09-25 北京理工大学 一种荧光聚光太阳能海水淡化装置

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