CN112551626A - 一种太阳能海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能海水淡化装置涉及产水用的太阳能海水淡化装置，漂浮装置提供浮力，其内部的吸水材料将海水吸入蒸发室内在漂浮装置上方形成水膜，水膜接收到透过球面膜的阳光辐射受热形成水蒸气；水蒸气在蒸发室内足够多时（压强增加），会通过铜管进入漂浮在海水里的储水袋内，适当弯折通过、铜管外侧覆盖吸水材料，使铜管内部的水蒸气尽量将热量传递给外侧的吸水材料，使大部分的水蒸气在铜管内部冷却成水下流到储水袋；储水袋内温度较低，冷却产生可饮用的淡水。球面膜为透明材质减轻装置的重量；储水袋悬浮在海水中，冷凝水的增加不改变装置受力；装置可大可小，易于大规模使用。
Description
技术领域
本发明涉及产水用的太阳能海水淡化装置，具体是一种可适用于海洋、湖泊、河流等水域环境的漂浮式太阳能蒸馏淡化装置。
背景技术
近年来，越来越多的地区面临着淡水资源短缺的问题，在未来将依靠海水淡化技术填补其淡水供给的空缺。海水淡化技术种类繁多，其中太阳能海水淡化技术具有清洁高效的特点而备受关注，该技术特别适用于电力匮乏的偏远山区、海上孤岛、海上航行的捕捞渔船等。
发明内容
本发明基于太阳能海水淡化技术设计了一种太阳能海水淡化装置。该装置由低成本材料制成，体积小巧，携带方便，装置主体由球面膜、吸水材料薄层、漂浮装置、吸水材料、储水袋、铜管组成。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能海水淡化装置，包括漂浮装置，漂浮装置为倒置的有底圆筒形，其特征是：漂浮装置的上方被球面膜密封，球面膜为透明材质；漂浮装置下端边缘接触海水，漂浮装置的圆筒底面位于海面上方，使漂浮装置和海面之间形成密封空间，密封空间容纳空气；漂浮装置的圆筒底面有通孔，通孔填充吸水材料，漂浮装置的上表面为吸水材料薄层，吸水材料的下端接触海水、吸水材料的上端接触吸水材料薄层；靠近漂浮装置的圆筒底面边缘的通孔插入铜管，铜管的外侧包裹吸水材料，铜管的上端高于漂浮装置的上表面的吸水材料薄层，铜管的下端密封连通储水袋；储水袋悬浮在海水中。
漂浮装置提供浮力，其内部的吸水材料将海水吸入蒸发室内在漂浮装置上方形成水膜，水膜接收到透过球面膜的阳光辐射受热形成水蒸气；水蒸气在蒸发室内足够多时（压强增加），会通过铜管进入漂浮在海水里的储水袋内，适当弯折通过、铜管外侧覆盖吸水材料，使铜管内部的水蒸气尽量将热量传递给外侧的吸水材料，使大部分的水蒸气在铜管内部冷却成水下流到储水袋；储水袋（外侧为海水）内温度较低，冷却产生可饮用的淡水。
球面膜为高度对称结构，装置在海上工作时，不容易发生倾覆、装置内水体溢出等现象；此外，球面形状保证装置在白天工作的过程中能够持续接收到阳光辐射，产生的蒸汽不会断流。
吸水材料和吸水材料薄膜采用亲水棉质材料，有盐分与水分的双向运输过程，实现动态盐度平衡，有利于保证装置长期稳定且高效地运行。
圆形漂浮装置中，靠近边缘处的厚度较大（有底圆筒），从而保证漂浮装置下表面（圆筒内侧底面）不接触海水；蒸发室内气压过大时（储水袋盛满后），多余的气可以通过吸水材料与通孔之间的缝隙排出到漂浮装置下方海水中（即热水向下输送到海水中，即热量的传递过程），从而平衡气压。
铜管吸热散热能力强，能够将大部分热量传递给外部包裹的吸水材料，大部分的蒸汽能够凝聚成水流进下端的储水袋；此外储水袋漂浮在水中，冷凝水的增加不改变装置受力。
本发明的有益效果：球面膜为透明材质减轻装置的重量，而且受光面积大；储水袋悬浮在海水中，冷凝水的增加不改变装置受力；装置可大可小，易于大规模使用；当储水袋充满水后没有及时处理时，蒸发室蒸汽增多导致压强增加后，能够挤压中部的吸水材料，使蒸汽从中部通孔溢出或者被吸水材料冷却、此时的吸水材料起着热传递的作用，将热量传递给装置下方的海水，使装置能够自适应工作。从装置侧面底部捞出储水袋，更换新的储水袋后继续工作，操作方便、高效。装置周围与漂浮装置中部下表面之间密封空气能够减缓波浪的冲击力量。相比于传统太阳能蒸馏器减少了循环管路且可自动补水，具有结构简单、成本低廉、操作方便等特点。适用于严重缺乏淡水的干旱和海上孤岛等地区，基于该装置的原理还可衍生出便携式应急海水淡化装置、规模化漂浮式海水淡化设备等。
附图说明
图1为发明示意图；
图2为球面膜示意图；
图3吸水材料薄层；
图4为漂浮装置；
图5为吸水材料；
图6为储水袋；
图7为铜管；
图中1.球面膜，2. 吸水材料薄层，3.漂浮装置，4.吸水材料，5.储水袋，6.铜管。
具体实施方式
漂浮装置3为倒置的有底圆筒，漂浮装置3中间部分下表面（内侧圆筒底部）不接触海水，嵌入漂浮装置3通孔的吸水材料4的下端与海水表面接触并吸入海水、并通过毛细现象达到漂浮装置3中间部分的上表面（圆筒底部外侧表面），漂浮装置3中间部分的上表面平铺吸水材料薄层2，海水在吸水材料薄层2表面形成水膜（低密度海水，相对于纯水而言，单位体积的含水量远低于1g/cm3，有利于温度升高），水膜被透过球面膜1的太阳光照射，受热蒸发形成水蒸气，随着水蒸气不断地增加、压强增大，水蒸气将通过铜管6（由于铜管6的吸热和散热能力强，能够将大部分热量传递给外部包裹的吸水材料4，大部分的蒸汽能够凝聚成水流进下端的储水袋5）进入储水袋5中，储水袋5置于海水里环境温度较低，其里面的水蒸气受冷凝结成水。
此外，如果储水袋5水满，蒸发室蒸汽增多压强过高时，能够挤压中部的吸水材料4，使蒸汽从中部通孔（即从吸水材料与通孔之间的缝隙）溢出，使装置能够自适应工作。
如果装置的四周的下端淹没在海水中，即漂浮装置3中间部分下表面（圆筒内侧底面）与海平面之间密封空气，在海浪波动进入漂浮装置3中间部分下表面下方（即圆筒内侧）的海平面时，由于空气处于密封状态，密封空气将给以海浪一个反作用（波峰进入挤压空气、波谷进入产生负压），在装置的重力作用下（附加压强，圆筒内侧压强大于一个大气压），有利于减缓波浪的波动作用。
Claims (6)
1.一种太阳能海水淡化装置，包括漂浮装置，漂浮装置为倒置的有底圆筒形，其特征是：漂浮装置（3）的上方被球面膜（1）密封，球面膜（1）为透明材质；漂浮装置（3）下端边缘接触海水，漂浮装置（3）的圆筒底面位于海面上方，使漂浮装置（3）和海面之间形成密封空间，密封空间容纳空气；漂浮装置（3）的圆筒底面有通孔，通孔填充吸水材料（4），漂浮装置的上表面为吸水材料薄层（2），吸水材料（4）的下端接触海水、吸水材料（4）的上端接触吸水材料薄层（2）；靠近漂浮装置（3）的圆筒底面边缘的通孔插入铜管（6），铜管（6）的外侧包裹吸水材料（4），铜管的上端高于漂浮装置的上表面的吸水材料薄层（2），铜管（6）的下端密封连通储水袋（5）；储水袋（5）悬浮在海水中。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征是：漂浮装置的上表面为吸水材料薄层（2）厚度为0.1-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征是：铜管（6）的直径为3-5mm，壁厚0.2-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征是：吸水材料（4）竖直或“U”型弯折。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征是：铜管（6）上端开口高于漂浮装置（3）上表面10-20cm；上表面指吸水材料薄层（2）的上表面。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征是：铜管（6）竖直或者“U”型弯折。
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