CN112624235A - 一种基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置，基于热电式双效冷凝结构包括安装座、冷凝装置、发电装置；安装座内部形成有安装腔，所述安装座一侧设有铜片；冷凝装置包括冷凝管，所述冷凝管部分设于所述安装腔内，以供高温水蒸气自所述冷凝管的一端进入，经所述冷凝管作用液化成水后，水自所述冷凝管的另一端流出；发电装置包括设于所述安装腔内的温差发电片，所述温差发电片包括热端和冷端，所述热端与位于所述安装腔内的所述冷凝管相抵接，所述冷端与所述铜片相抵接，以在所述热端与所述冷端存在温差时产生电流。提升了蒸汽收集效率的同时使得热蒸汽得到多层次冷却和密闭系统内蒸汽热量的充分利用，实现能源循环高效利用。
Description
技术领域
本发明涉及冷凝器技术领域，特别涉及一种基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置。
背景技术
海水淡化技术发展的把半个多世纪以来，技术水平不断得到提升。目前主要应用有多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)和反渗透法(RO)，其中大部分还是依赖蒸馏原理。将海水引入蒸发设备中，进行加热处理，由于海水中的溶剂相比其他溶质在一定温度环境中更易于分离，再经过冷凝后可直接得到蒸馏水。此时需要采用冷凝设备对蒸汽进行冷却并回收，从而得到蒸馏水。现有冷凝装置往往结构复杂，冷凝效果不佳，冷媒的能源难以得到有效的利用。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置，旨在改善现有技术中，冷凝效果不好、冷媒的能源难以得到有效的利用的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于热电式双效冷凝结构，包括：
安装座，内部形成有安装腔，所述安装座一侧设有铜片；
冷凝装置，包括冷凝管，所述冷凝管部分设于所述安装腔内，以供高温水蒸气自所述冷凝管的一端进入，经所述冷凝管作用液化成水后，水自所述冷凝管的另一端流出；以及，
发电装置，包括设于所述安装腔内的温差发电片和用于储能的电池，所述温差发电片包括热端和冷端，所述热端与位于所述安装腔内的所述冷凝管相抵接，所述冷端与所述铜片相抵接，以在所述热端与所述冷端存在温差时产生电流，所述电池与所述温差发电片电连接。
可选地，所述冷凝管包括沿气液流通方向依次连通的第一冷凝段、第二冷凝段以及第三冷凝段，所述第一冷凝段设于所述安装座的上方，所述第二冷凝段设于所述安装腔内，所述第三冷凝段设于所述安装座的下方。
可选地，所述第二冷凝段呈多次弯折设置。
可选地，所述第三冷凝段呈螺旋状延伸。
可选地，所述基于热电式双效冷凝结构还包括增压装置，所述增压装置设于所述第一冷凝段和所述第二冷凝段之间，所述增压装置包括负压泵，所述负压泵的一端与所述第一冷凝段连通，另一端与所述第二冷凝段连通。
可选地，所述增压装置还包括低压过渡软管和高压过渡软管，所述低压过渡软管用以将所述负压泵和所述第一冷凝段连通，所述高压过渡软管用以将所述负压泵和所述第二冷凝段连通。
可选地，所述第三冷凝段具有出水口，所述基于热电式双效冷凝结构还包括收集箱，所述收集箱设于所述出水口处并与所述出水口连通，用以收集液化后的水。
可选地，所述第一冷凝段具有进气口，所述基于热电式双效冷凝结构还包括锥形集气口，所述锥形集气口设于所述进气口，所述锥形集气口的周侧壁沿远离所述进气口的方向呈相互远离设置。
可选地，所述冷凝管由铜制成。
为实现上述目的，本发明还提供一种海水淡化装置，包括：
主体，内部形成有容纳腔，用以收集海水；
加热装置，设于所述容纳腔内，用以加热所述容纳腔内的海水，以使得海水气化成高温水蒸气；
安装座，内部形成有安装腔，所述安装座一侧设有铜片；
冷凝装置，包括冷凝管，所述冷凝管部分设于所述安装腔内，以供高温水蒸气自所述冷凝管的一端进入，经所述冷凝管作用液化成水后，水自所述冷凝管的另一端流出；以及，
发电装置，包括设于所述安装腔内的温差发电片和用于储能的电池，所述温差发电片包括热端和冷端，所述热端与位于所述安装腔内的所述冷凝管相抵接，所述冷端与所述铜片相抵接，以在所述热端与所述冷端存在温差时产生电流，所述电池与所述温差发电片电连接，所述电池与所述加热装置电连接。
在本发明提供的技术方案中，通过对冷凝管的优化设计，提升了蒸汽收集效率的同时使得热蒸汽得到多层次冷却和密闭系统内蒸汽热量的充分利用。利用高温蒸汽段的温差发电，实现成本更低，能源循环高效利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于热电式双效冷凝结构一实施例的结构示意图；
图2为图1中第一冷凝段的结构示意图；
图3为图2中C-C处的剖视图；
图4为基于图1海水淡化装置的中结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 基于热电式双效冷凝结构 | 108 | 高压过渡软管 |
| 101 | 安装座 | 109 | 锥形集气口 |
| 102 | 发电装置 | 110 | 海水淡化装置 |
| 103 | 第一冷凝段 | 111 | 铜片 |
| 104 | 第二冷凝段 | 112 | 温差发电片 |
| 105 | 第三冷凝段 | 113 | 太阳能发电组件 |
| 106 | 负压泵 | 114 | 电池 |
| 107 | 低压过渡软管 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。还有就是，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
海水淡化技术发展的把半个多世纪以来，技术水平不断得到提升。目前主要应用有多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)和反渗透法(RO)，其中大部分还是依赖蒸馏原理。将海水引入蒸发设备中，进行加热处理，由于海水中的溶剂相比其他溶质在一定温度环境中更易于分离，再经过冷凝后可直接得到蒸馏水。此时需要采用冷凝设备对蒸汽进行冷却并回收，从而得到蒸馏水。现有冷凝装置往往结构复杂，冷凝效果不好，冷媒的能源难以得到有效的利用。
鉴于此，本发明提供一种基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置，旨在改善现有技术中，冷凝效果不好、冷媒的能源难以得到有效的利用的技术问题。请参阅图1至图4为本发明提供的基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置的一实施例。
参见图1，本实施例提供的一种基于热电式双效冷凝结构100包括：
安装座101，内部形成有安装腔，所述安装座101一侧设有铜片111；
冷凝装置，包括冷凝管，所述冷凝管部分设于所述安装腔内，以供高温水蒸气自所述冷凝管的一端进入，经所述冷凝管作用液化成水后，水自所述冷凝管的另一端流出；以及，
发电装置102，包括设于所述安装腔内的温差发电片112，所述温差发电片112包括热端和冷端，所述热端与位于所述安装腔内的所述冷凝管相抵接，所述冷端与所述铜片111相抵接，以在所述热端与所述冷端存在温差时产生电流。
在本实施例提供的技术方案中，高温水蒸气从冷凝管的一端流进，经所述冷凝管作用液化成水后，水自所述冷凝管的另一端流出。高温蒸汽将转化为液态高温水的形式在管路内进行流动，后经过发电装置102，安装腔内壁对称内分布着18片SP1848-27145SA型温差发电片112，温差发电片并联，温差发电组合形式为对称布置的同一水平面上的六块串联为一组，最后三层并联输出，经过初步试机最大输出电压为12V。冷端与铜片111接触，热端通过导热硅脂紧贴冷凝管，当高温蒸汽经由漏斗型蒸汽收集器进入冷凝发电段时，高温蒸汽经冷凝管将热量传递给温差发电片112热端，冷端通过铜片111与下层冷海水接触，产生电流，储存在动力电池内。提供了清洁能源，避免了能量的浪费，实现了能源的高效循环。温差发电片112为对称分布，冷凝管的两侧都有。
发电装置102中除温差发电片112外无其他导热介质，热端和冷端使用隔热密封胶进行隔热和支持，所以温差发电两端能形成较为显著的温度差。对于单体发电片电参数来讲具有如表所示。根据其实际设计结构进行合理的组合使用可满足辅助供电要求。
温差发电片性能测试
进一步地，在本实施例中，所述冷凝管包括沿气液流通方向依次连通的第一冷凝段103、第二冷凝段104以及第三冷凝段105，所述第一冷凝段103设于所述安装座101的上方，所述第二冷凝段104设于所述安装腔内，所述第三冷凝段105设于所述安装座101的下方。
进一步地，在本实施例中，所述第二冷凝段104呈多次弯折设置。回形状方型的冷凝管，用以增加与温差发电片112之间的接触面积。
进一步地，在本实施例中，所述第三冷凝段105呈螺旋状延伸。温差发电片112一方面在进行温差发电的同时也伴随着良好的热传导功效。由此高温气液混合物在温差发电片112热传导作用下会随着管路流动形成较为明显的温度下降梯度，与此同时附近冷水层有一定温度升高，对于水体起到了一定的初步预热效果。随着温度层级的进一步下降，高压端管内基本为液化水，但此时不能直接进行排出收集，因为正常排出到标准大气环境后可能会由于气压骤变造成二次蒸发，为此，我们在冷水区域设计了螺旋铜管，将其与深层冷水进行热交换，充分吸收剩余余热，以降低收集口的液化蒸馏水温度和达到进一步预热水体的效果。
进一步地，在本实施例中，所述基于热电式双效冷凝结构100还包括增压装置，所述增压装置设于所述第一冷凝段103和所述第二冷凝段104之间，所述增压装置包括负压泵106，所述负压泵106的一端与所述第一冷凝段103连通，另一端与所述第二冷凝段104连通。负压泵106事先在密闭容器内进行排气处理使之产生具有相对外界气压的低压状态，此低压状态将会降低容器内水沸点的效果，使之在低于正常条件下的温升热量中就可达到良好的蒸发效果。随着蒸汽的稳定产生，为继续维持容器内的恒低压状态，负压泵106将随蒸汽产生速率进行自调节工作，所产生的蒸汽极大部分会由于低压作用吸入引流管路。体内部通过一定结构的转化，将产生的蒸汽以高压状态进行输出到第二冷凝段104，此时由于压力的提升与一定的热量损耗，导致部分高温蒸汽将转化为液态高温水的形式在高压管路内进行流动。
进一步地，在本实施例中，所述增压装置还包括低压过渡软管107和高压过渡软管108，所述低压过渡软管107用以将所述负压泵106和所述第一冷凝段103连通，所述高压过渡软管108用以将所述负压泵106和所述第二冷凝段104连通。
进一步地，在本实施例中，所述第三冷凝段105具有出水口，所述基于热电式双效冷凝结构100还包括收集皿，所述收集皿设于所述出水口处并与所述出水口连通，用以收集液化后的水。
进一步地，在本实施例中，所述第一冷凝段103具有进气口，所述基于热电式双效冷凝结构100还包括锥形集气口109，所述锥形集气口109设于所述进气口，所述锥形集气口109的周侧壁沿远离所述进气口的方向呈相互远离设置。锥形集气口109前端为外张型圆锥设置，其目的是为增大捕获区域，便于气流的引入。
进一步地，在本实施例中，所述冷凝管由铜制成。
此外，参见图2、图3，本发明还提供一种海水淡化装置110，包括主体、加热装置、安装座101、冷凝装置以及发电装置102；主体内部形成有容纳腔，用以收集海水；加热装置设于所述容纳腔内，用以加热所述容纳腔内的海水，以使得海水气化成高温水蒸气；安装座101内部形成有安装腔，所述安装座101一侧设有铜片；冷凝装置包括冷凝管，所述冷凝管部分设于所述安装腔内，以供高温水蒸气自所述冷凝管的一端进入，经所述冷凝管作用液化成水后，水自所述冷凝管的另一端流出；发电装置102包括设于所述安装腔内的温差发电片112和用于储能的电池114，所述温差发电片112包括热端和冷端，所述热端与位于所述安装腔内的所述冷凝管相抵接，所述冷端与所述铜片111相抵接，以在所述热端与所述冷端存在温差时产生电流，所述电池114与所述温差发电片112电连接，所述电池114与所述加热装置电连接。
参见图4，海水淡化装置110包括锥形集气口109，负压泵106，安装座101、冷凝装置、发电装置102；锥形集气口109置于所述海水淡化装置110的水面上层空间。负压泵106介于所述锥形集气口109与冷凝装置之间位置，为蒸汽的有效捕获和与加速冷凝水制取效率的同时对发电装置102的热端温度具有显著提升，热电转化效率增大。安装座101内部形成有安装腔，所述安装座101双侧均设有散热铜片111；冷凝装置包括回形状方型的第二冷凝段104和螺旋状圆型的第三冷凝段105，第二冷凝段104部分设于所述安装腔内，作第一层高温冷凝器；所述第三冷凝段105部分设于实际装置冷水层中，螺旋状圆型的第三冷凝段105作第低温冷凝器。高温水蒸气自第一冷凝段103的一端进入，经所述冷凝管作用液化成水后，水自螺旋状圆型的第三冷凝段105的另一端流出；发电装置102包括设于所述安装腔内的温差发电片112，所述温差发电片112包括热端和冷端，所述热端与位于所述安装腔内的回形状方型的第二冷凝段104平面相抵接，所述冷端与散热铜片111相抵接，散热铜片111另一侧浸入工作环境的冷水层中，温差发电片112在所述热端与所述冷端存在温差时产生电动势，经过导线引出即可回收利用热电能量。该热电式双效冷凝结构提升了蒸汽收集效率的同时使得热蒸汽得到多层次冷却和密闭系统内蒸汽热量的充分利用，实现能源循环高效利用。
发电装置102还包括太阳能发电组件113，太阳能发电组件113在有阳光的条件下也可以为加热装置提供电能。
以上所述仅为本发明的可选地实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，包括：
安装座，内部形成有安装腔，所述安装座设有铜片；
冷凝装置，包括冷凝管，所述冷凝管部分设于所述安装腔内，以供高温水蒸气自所述冷凝管的一端进入，经所述冷凝管作用液化成水后，水自所述冷凝管的另一端流出；以及，
发电装置，包括设于所述安装腔内的温差发电片和用于储能的电池，所述温差发电片包括热端和冷端，所述热端与位于所述安装腔内的所述冷凝管相抵接，所述冷端与所述铜片相抵接，以在所述热端与所述冷端存在温差时产生电流，所述电池与所述温差发电片电连接。
2.如权利要求1所述的基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，所述冷凝管包括沿气液流通方向依次连通的第一冷凝段、第二冷凝段以及第三冷凝段，所述第一冷凝段设于所述安装座的上方，所述第二冷凝段设于所述安装腔内，所述第三冷凝段设于所述安装座的下方。
3.如权利要求2所述的基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，所述第二冷凝段呈多次弯折设置。
4.如权利要求2所述的基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，所述第三冷凝段呈螺旋状延伸。
5.如权利要求2所述的基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，所述基于热电式双效冷凝结构还包括增压装置，所述增压装置设于所述第一冷凝段和所述第二冷凝段之间，所述增压装置包括负压泵，所述负压泵的一端与所述第一冷凝段连通，另一端与所述第二冷凝段连通。
6.如权利要求5所述的基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，所述增压装置还包括低压过渡软管和高压过渡软管，所述低压过渡软管用以将所述负压泵和所述第一冷凝段连通，所述高压过渡软管用以将所述负压泵和所述第二冷凝段连通。
7.如权利要求2所述的基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，所述第三冷凝段具有出水口，所述基于热电式双效冷凝结构还包括收集箱，所述收集皿设于所述出水口处并与所述出水口连通，用以收集液化后的水。
8.如权利要求1所述的基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，所述第一冷凝段具有进气口，所述基于热电式双效冷凝结构还包括锥形集气口，所述锥形集气口设于所述进气口，所述锥形集气口的周侧壁沿远离所述进气口的方向呈相互远离设置。
9.如权利要求1所述的基于热电式双效冷凝结构，其特征在于，所述冷凝管由铜制成。
10.一种海水淡化装置，其特征在于，包括：
主体，内部形成有容纳腔，用以收集海水；
加热装置，设于所述容纳腔内，用以局部加热所述容纳腔内的表层海水，以使得海水气化成高温水蒸气；以及，
基于热电式双效冷凝结构，所述基于热电式双效冷凝结构为如权利要求1-9中任一项所述的基于热电式双效冷凝结构，所述基于热电式双效冷凝结构与所述容纳腔连通，所述电池与所述加热装置电连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011384007.XA CN112624235A (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011384007.XA CN112624235A (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112624235A true CN112624235A (zh) | 2021-04-09 |
Family
ID=75307617
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| CN202011384007.XA Withdrawn CN112624235A (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种基于热电式双效冷凝结构及海水淡化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112624235A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114314722A (zh) * | 2022-01-15 | 2022-04-12 | 西安交通大学 | 一种聚光光伏-蒸汽-热电太阳能全光谱利用装置 |
-
2020
- 2020-11-30 CN CN202011384007.XA patent/CN112624235A/zh not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114314722A (zh) * | 2022-01-15 | 2022-04-12 | 西安交通大学 | 一种聚光光伏-蒸汽-热电太阳能全光谱利用装置 |
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