CN112723452A

CN112723452A - 一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置

Info

Publication number: CN112723452A
Application number: CN202110045548.8A
Authority: CN
Inventors: 孔令斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-01-04
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2021-04-30

Abstract

本发明提供的一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置，将加热面和蒸发面都布置在海水面以上的冷凝器内，冷凝面是冷凝器底面和侧面。冷凝器内自上而下是透明材料、垫圈、光热材料、吸水材料、支架、防浪板、防浪浮板。冷凝器外有通气管、水泵接口和沿侧面沉入海水的吸水材料。漂浮在水面的多个冷凝器底部连通，其中一个冷凝器底部接通水泵。太阳光透过透明材料在光热材料上转换成热量，使吸水材料所含海水蒸发成蒸汽，海水经吸水材料上行补充。蒸汽在冷凝器底面或侧面冷凝成淡水储存在冷凝器内。水泵将淡水抽出冷凝器实现海水淡化。装置漂浮在水面上，充分利用了天然水域。运行过程中，除水泵抽取淡水所需电能和太阳能外，没有其他能源消耗。是海岛必备的淡水供给基础设施。

Description

一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置

所属技术领域

本发明涉及一种海水淡化装置，具体为一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置。

背景技术

在太阳能海水淡化技术领域，界面蒸发技术是当前的研究热点，各种新材料层出不穷。怎样应用这些新材料却没有令人满意的技术方案。从技术思路上讲，界面蒸发技术是将传统盘式太阳能海水淡化装置处于盘底的加热面提升到海水面，使加热面和蒸发面都在海水面，热量随蒸汽上传后散发到大气中。中国发明专利202010918621.3将加热面和蒸发面都布置在海水面以上的冷凝器内，热量随冷凝器外表面产生的二次蒸汽下传后进入海水中。这就存在一个问题，海水和冷凝器内淡水的温度升高后将影响蒸汽冷凝。如在专利实施例中，罐内海水和冷凝器内淡水总量约为70kg。这是依据日照不足的四川省泸州市的样机试验数据确定的海水淡水总量。水潜热大约2257.6kj/kg，水热容大约4.2kj/kg.℃。冷凝1kg蒸汽，总量为70kg的罐内海水和冷凝器内淡水温度平均升高约7.7℃。为保证蒸汽冷凝，罐内海水温度过高后必须用低温海水置换。如果在海水蒸发罐4个侧面上部开散热窗，冷凝器外表面产生的二次蒸汽直接散发到大气中。散发1kg二次蒸汽，就能冷凝1kg淡水。在此情形下，海水蒸发罐只是1个盛海水的容器而已。取消海水蒸发罐，将冷凝器漂浮在天然水域的海水面，装置更简洁高效。中国发明专利202010918621.3光热转换后需要经过光热板下传热量，其光热转化率可能没有界面蒸发新材料的光热转化率高。而界面蒸发新材料在海水面蒸发海水，也不可避免热量下传进入海水。界面蒸发新材料置于海水面以上、透明材料以下是最好选择。将上述技术整合在一起，冷凝器漂浮在水面、光热转化率高的太阳能海水淡化技术应运而生。

发明内容

本发明的目的是采取加热面和蒸发面都布置在海水面以上的技术措施，利用界面蒸发新材料，开发一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置。

为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括透明材料、垫圈、光热材料、吸水材料、支架、冷凝器、水泵。其特征在于：所述冷凝器顶面覆盖透明材料。吸水材料在透明材料以下铺满冷凝器顶面，并沿冷凝器外表面延伸到冷凝器底面以下。支架在吸水材料下面支撑吸水材料和光热材料。光热材料涂抹或放置在冷凝器顶面的吸水材料上面。光热材料与透明材料之间有垫圈，所以光热材料与透明材料之间存在间隙。冷凝器底部的水泵接口接水泵。冷凝器侧面上部有开口向下的通气管。冷凝器漂浮在天然海水面。太阳光透过透明材料照在光热材料上转换成热量。热量加热吸水材料所含海水。吸水材料所含海水吸收热量蒸发成蒸汽。蒸汽在冷凝器底面或侧面放出热量冷凝成淡水。海水沿吸水材料上行补充，并不断吸收热量蒸发后冷凝。海水不断上行并淡化成淡水储存在冷凝器内。淡水产量达到使海水面接近通气管进口时，水泵将淡水泵出冷凝器。空气从通气管进入冷凝器，维持冷凝器内外压力平衡。

所述透明材料是透明玻璃板。光热材料是等离激元黑体材料。吸水材料是棉布。垫圈由硅酮胶制成。支架和冷凝器由不锈钢制成。

所述冷凝器内壁支架下方有一道固定的环状防浪板，冷凝器内放置随淡水水面升降的防浪浮板。冷凝器随风浪颠簸时，淡水因此不能飞溅到吸水材料上。

所述冷凝器在底部相互连通，多个冷凝器连通在一起漂浮在海水面。水泵连通其中一个冷凝器。

所述透明材料是软透明塑胶。黑色光热材料涂抹在吸水材料棉布上面。软透明塑胶、黑色光热材料、棉布三者粘合组成一个组件。冷凝器由软塑胶制成。其上部有一环状充气囊同竖直的几条条状充气囊连通。充气囊充气后成为能冷凝蒸汽的冷凝器。软透明塑胶、黑色光热材料、棉布组件覆盖在冷凝器上面构成便携式太阳能海水淡化装置。将其放在海水面，太阳光透过软透明塑胶就能蒸发海水得到淡水。

本发明的优点在于：一是加热面和蒸发面都布置在冷凝器内，解决了现有界面蒸发技术不可避免向海水直接传热的问题，蒸发效果好；二是冷凝器漂浮在天然水域海水面，与海水直接接触，换热充分，冷凝效果好；三是充分利用天然水域，所用陆地少；四是除水泵抽取淡水所需电能和太阳能外，没有其他能源消耗，能源消耗少；五是只要有太阳光照，就稳定产出淡水，产能受自然因素影响小；六是适用范围广，不仅是海岛必备的淡水供给基础设施，而且晒盐场、污水池、湖泊、等水域都可用以制取淡水。尤其是用于晒盐场，除制得的淡水外，冷凝热还要蒸发海水，海水浓缩速度加快，产盐量更高；七是结构简单，材料易得，制造成本低，维护费用少。

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3是本发明作为便携式太阳能海水淡化装置结构图；

图4是本发明软透明塑胶黑色光热材料棉布组件图；

图5是本发明塑胶冷凝器结构图。

图中，1、透明材料，2、吸水材料，3、支架，4、冷凝器，5、通气管，6、水泵接口，7、充气口。

具体实施方式

实施例1是100平方米漂浮在水面的太阳能海水淡化装置。该装置由100个1平方米漂浮在水面的太阳能海水淡化装置排列成10行和10列连通构成。水泵经水泵接口6连通一个冷凝器4。图1是1平方米漂浮在水面的太阳能海水淡化装置结构。图2是各部件装配关系。冷凝器4是边长1000毫米高250毫米的方形不锈钢容器。支架3由不锈钢制成。冷凝器4内壁支架3下方有一道环状防浪板。冷凝器4侧面上部有开口向下的通气管5。冷凝器4顶面覆盖的透明材料1是10毫米厚透明玻璃板。吸水材料2是棉布。棉布在透明玻璃板以下铺满冷凝器顶面，并沿冷凝器外表面延伸到冷凝器底面以下。支架3在棉布下面支撑棉布和作为光热材料的等离激元黑体材料。等离激元黑体材料是南京大学研制的高效光热材料。将等离激元黑体材料铺在冷凝器顶面的棉布上面。等离激元黑体材料与透明玻璃板之间有硅酮胶制成的垫圈。所以等离激元黑体材料与透明玻璃板之间有间隙。100个1平方米太阳能海水淡化装置排成10行和10列增强了抗风浪能力。

本实施例的工作过程是：太阳光透过漂浮在水面的太阳能海水淡化装置的透明玻璃板照在等离激元黑体材料上转换成热量，加热棉布所含海水使其蒸发成蒸汽。蒸汽下行到冷凝器4底面或侧面冷凝成淡水。冷凝热传递到海水中或大气中。海水沿棉布上行到冷凝器4内继续蒸发。冷凝器4内淡水不断增多，冷凝器4不断下沉。当海水面接近通气管5进口时，开动水泵抽出冷凝器4内淡水，空气从通气管进入冷凝器，维持冷凝器内外压力平衡。根据淡水产量，淡水抽取作业可几天进行一次。

实施例2是便携式太阳能海水淡化装置。图3是其结构，由图4和图5两个组件构成。透明材料1选用软透明塑胶，光热材料选用黑色染料，吸水材料2选用棉布。将上述三种材料粘合组成图4所示组件。冷凝器4由软塑胶制成，其上部有一环状充气囊同竖直的四条条状充气囊连通，充气囊上有充气口7。充气囊充气后成为能冷凝蒸汽的冷凝器4。图4所示组件外沿直径1000毫米，图5所示冷凝器4外沿直径1000毫米高100毫米。

本实施例的工作过程是：通过充气口7注入空气，充气囊充气后成为能冷凝蒸汽的冷凝器4。图4所示组件覆盖在冷凝器上面构成便携式太阳能海水淡化装置。将其放置在海水水面。太阳光透过软透明塑胶加热棉布，海水蒸发后冷凝成淡水储存在冷凝器4内。移去图4所示组件，即可取用淡水。

Claims

1.一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置，其结构包括透明材料、垫圈、光热材料、吸水材料、支架、冷凝器、水泵，其特征在于：所述冷凝器顶面覆盖透明材料，吸水材料在透明材料以下铺满冷凝器顶面，并沿冷凝器外表面延伸到冷凝器底面以下，支架在吸水材料下面支撑吸水材料和光热材料，光热材料涂抹或放置在冷凝器顶面的吸水材料上面，光热材料与透明材料之间有垫圈，所以光热材料与透明材料之间存在间隙，冷凝器底部的水泵接口接水泵，冷凝器侧面上部有开口向下的通气管，冷凝器漂浮在天然海水面，太阳光透过透明材料照在光热材料上转换成热量，热量加热吸水材料所含海水，吸水材料所含海水吸收热量蒸发成蒸汽，蒸汽在冷凝器底面或侧面放出热量冷凝成淡水，海水沿吸水材料上行补充，并不断吸收热量蒸发后冷凝，海水不断上行并淡化成淡水储存在冷凝器内，淡水产量达到使海水面接近通气管进口时，水泵将淡水泵出冷凝器，空气从通气管进入冷凝器，维持冷凝器内外压力平衡。

2.根据权利要求1所述的一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述透明材料是透明玻璃板，光热材料是等离激元黑体材料，吸水材料是棉布，垫圈由硅酮胶制成，支架和冷凝器由不锈钢制成。

3.根据权利要求1所述的一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述冷凝器内壁支架下方有一道固定的环状防浪板，冷凝器内放置随淡水水面升降的防浪浮板。

4.根据权利要求1所述的一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述冷凝器在底部相互连通，多个冷凝器连通在一起漂浮在海水面，水泵连通其中一个冷凝器。

5.根据权利要求1所述的一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述透明材料是软透明塑胶，黑色光热材料涂抹在吸水材料棉布上面，软透明塑胶、黑色光热材料、棉布三者粘合组成一个组件，冷凝器由软塑胶制成，其上部有一环状充气囊同竖直的几条条状充气囊连通，充气囊充气后成为能冷凝蒸汽的冷凝器，软透明塑胶、黑色光热材料、棉布组件覆盖在冷凝器上面构成便携式太阳能海水淡化装置，将其放在海水面，太阳光透过软透明塑胶就能蒸发海水得到淡水。