CN112777664B - 基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置及系统。该基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置包括冷凝套管、蒸发管簇和槽式复合抛物面聚光器，冷凝套管包括内侧冷凝管和外侧冷凝管，外侧冷凝管与内侧冷凝管之间形成海水蒸馏腔室，在海水蒸馏腔室的顶部设有海水供水进口，在海水蒸馏腔室的底部分别设有内侧淡水出口、外侧淡水出口以及浓海水出口；蒸发管簇呈环状布置在海水蒸馏腔室的内部，槽式复合抛物面聚光器安装于冷凝套管的外部。本发明结构紧凑合理，占地面积较小，能够将太阳能聚光集热与海水蒸馏淡化相结合，并在海水蒸馏腔室的内部形成双层冷凝面，不仅提高了热能利用效率，而且提高了淡水产量。

Description

基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置及系统

技术领域

本发明涉及海水淡化处理技术领域，尤其涉及一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置及系统。

背景技术

淡水是人类社会生存和发展的必备物质之一。现如今淡水资源不断匮乏，饮用水和工农业用水不断减少，制约着经济发展，影响着人类健康。而沿海地区的海水资源是非常丰富的，但由于含盐度太高不能直接饮用及农业灌溉，因此因地制宜，发挥临海优势，将海水进行淡化就是一条解决沿海城市缺水问题的重要途径。考虑到节约化石能源、减轻环境污染以及降低成本的因素，使用太阳能进行海水淡化越来越多的被采用，其中管式太阳能海水淡化装置是一种比较常用的海水淡化处理设备。然而，现有的管式太阳能海水淡化装置在进行海水的蒸发冷凝时，内部只有一个蒸发面能够利用太阳能，蒸发面上的海水受热很不均匀，因此在一定程度上降低了热能利用效率，减少了淡水产量。因此，针对内部蒸发面进行相应的改进能够很好的提高管式太阳能海水淡化装置的性能。

发明内容

本发明提供一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，能够提高热能利用效率，提高淡水产量。

本发明提供一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，至少包括冷凝套管、蒸发管簇和槽式复合抛物面聚光器，所述冷凝套管包括同轴设置的内侧冷凝管和外侧冷凝管，所述外侧冷凝管套设于所述内侧冷凝管的外部，所述外侧冷凝管的两端封闭，所述内侧冷凝管的两端开口，且所述内侧冷凝管的两端对应穿过所述外侧冷凝管的两端的端面与外部连通，以使所述外侧冷凝管与所述内侧冷凝管之间形成环状的海水蒸馏腔室；在所述海水蒸馏腔室的底部分别设有第一环形挡水板和第二环形挡水板，所述第一环形挡水板套设在所述内侧冷凝管的外侧，所述第二环形挡水板套设在所述第一环形挡水板的外侧，以使所述第一环形挡水板与所述内侧冷凝管之间形成内侧淡水收集槽，以使所述第二环形挡水板与所述外侧冷凝管之间形成外侧淡水收集槽，以使所述第一环形挡水板与所述第二环形挡水板之间形成浓海水收集槽；在所述海水蒸馏腔室的顶部设有海水供水进口，在所述海水蒸馏腔室的底部分别设有与所述内侧淡水收集槽连通的内侧淡水出口、与所述外侧淡水收集槽连通的外侧淡水出口以及与所述浓海水收集槽连通的浓海水出口；所述蒸发管簇呈环状布置在所述海水蒸馏腔室的内部，且所述蒸发管簇对应设置于所述浓海水收集槽的上方；所述槽式复合抛物面聚光器安装于所述冷凝套管的外部，且所述蒸发管簇设置在所述槽式复合抛物面聚光器的焦斑处。

根据本发明提供一种的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，还包括渐缩渐扩喷管，所述渐缩渐扩喷管包括从上至下依次连接的第一渐缩管、直筒管和第一渐扩管，所述直筒管套设于所述冷凝套管的外部，且所述直筒管位于所述槽式复合抛物面聚光器的内部；所述第一渐缩管的直径从上至下逐渐减小，所述第一渐缩管位于所述冷凝套管的上方，且所述第一渐缩管位于所述槽式复合抛物面聚光器的外部；所述第一渐扩管的直径从上至下逐渐增大，所述第一渐扩管位于所述冷凝套管的下方，且所述第一渐扩管位于所述槽式复合抛物面聚光器的外部。

根据本发明提供一种的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，还包括连接在所述外侧冷凝管上端的第二渐缩管以及连接在所述外侧冷凝管下端的第二渐扩管，所述第二渐缩管的直径从上至下逐渐减小，且所述第二渐缩管位于所述槽式复合抛物面聚光器的外部；所述第二渐扩管的直径从上至下逐渐增大，且所述第二渐扩管位于所述槽式复合抛物面聚光器的外部。

根据本发明提供一种的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，所述蒸发管簇包括相互平行的多个蒸发管，各所述蒸发管依次连接呈正六边形；各所述蒸发管的外侧壁上分别设有透明的亲水膜。

根据本发明提供一种的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，还包括设置于所述蒸发管簇顶部的分水器，所述分水器包括第一环形分水管和第二环形分水管，所述第一环形分水管环设于所述蒸发管簇的内侧壁上，所述第一环形分水管的底部设有多个第一出水孔；所述第二环形分水管环设于所述蒸发管簇的外侧壁上，所述第二环形分水管的底部设有多个第二出水孔；所述第一环形分水管和所述第二环形分水管分别通过连接管与海水供水进口相连通。

本发明还提供一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，包括一个海水原水箱、一个淡水收集箱、一个浓海水收集箱、一个海水供水箱以及一个海水蒸馏装置，其中海水蒸馏装置采用上述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置；

所述淡水收集箱中设有螺旋盘绕状的第一预热管，所述浓海水收集箱中设有螺旋盘绕状的第二预热管；所述海水原水箱通过第一海水输送管与所述第一预热管的一端连通，所述第一预热管的另一端通过第二海水输送管与所述第二预热管的一端连通，所述第二预热管的另一端通过第三海水输送管与所述海水供水箱连通，所述海水供水箱通过海水供水管与所述海水蒸馏装置的海水供水进口连通；所述海水蒸馏装置的内侧淡水出口和外侧淡水出口分别通过淡水输出管与所述淡水收集箱连通，所述海水蒸馏装置的浓海水出口通过浓海水输出管与所述浓海水收集箱连通。

根据本发明提供一种的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，在所述第一海水输送管上设有水泵；

所述海水供水管包括螺旋盘绕管部，所述螺旋盘绕管部设置于所述海水蒸馏装置的第一渐缩管或第二渐缩管的内部。

本发明还提供一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，包括一个海水原水箱、一个淡水收集箱、一个浓海水收集箱、一个海水供水箱以及多个海水蒸馏装置，各所述海水蒸馏装置均采用上述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置；

所述淡水收集箱中设有螺旋盘绕状的第一预热管，所述浓海水收集箱中设有螺旋盘绕状的第二预热管；所述海水原水箱通过第一海水输送管与所述第一预热管的一端连通，所述第一预热管的另一端通过第二海水输送管与所述第二预热管的一端连通，所述第二预热管的另一端通过第三海水输送管与所述海水供水箱连通；各所述海水蒸馏装置的内侧淡水出口和外侧淡水出口分别通过淡水输出管与所述淡水收集箱连通；

所述海水蒸馏装置包括三个，三个所述海水蒸馏装置分别为第一海水蒸馏装置、第二海水蒸馏装置和第三海水蒸馏装置；所述海水供水箱通过海水供水管与所述第一海水蒸馏装置的海水供水进口连通，所述第一海水蒸馏装置的浓海水出口通过第一浓海水输送管与所述第二海水蒸馏装置的海水供水进口连通，所述第二海水蒸馏装置的浓海水出口通过第二浓海水输送管与所述第三海水蒸馏装置的海水供水进口连通；所述第三海水蒸馏装置的浓海水出口通过浓海水输出管与所述浓海水收集箱连通。

根据本发明提供一种的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，在所述第一海水输送管上设有水泵。

根据本发明提供一种的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，所述海水供水管包括第一螺旋盘绕管部，所述第一螺旋盘绕管部设置于所述第一海水蒸馏装置的第一渐缩管或第二渐缩管的内部；

所述第一浓海水输送管包括第二螺旋盘绕管部，所述第二螺旋盘绕管部设置于所述第二海水蒸馏装置的第一渐缩管或第二渐缩管的内部；

所述第二浓海水输送管包括第三螺旋盘绕管部，所述第三螺旋盘绕管部设置于所述第三海水蒸馏装置的第一渐缩管或第二渐缩管的内部。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明提供的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，冷凝套管包括内侧冷凝管和外侧冷凝管，使外侧冷凝管与内侧冷凝管之间形成环状的海水蒸馏腔室，通过在海水蒸馏腔室的底部分别设置第一环形挡水板和第二环形挡水板，使第一环形挡水板与内侧冷凝管之间形成内侧淡水收集槽，使第二环形挡水板与外侧冷凝管之间形成外侧淡水收集槽，使第一环形挡水板与第二环形挡水板之间形成浓海水收集槽，将蒸发管簇呈环状布置在海水蒸馏腔室的内部，并使蒸发管簇对应设置于浓海水收集槽的上方，在海水蒸馏腔室的顶部设置海水供水进口，在海水蒸馏腔室的底部分别设置与内侧淡水收集槽连通的内侧淡水出口、与外侧淡水收集槽连通的外侧淡水出口以及与浓海水收集槽连通的浓海水出口，通过在冷凝套管的外部安装槽式复合抛物面聚光器，并使蒸发管簇设置在槽式复合抛物面聚光器的焦斑处；当海水从海水供水进口进入海水蒸馏腔室的内部，并沿蒸发管簇的表面向下流动过程中，入射太阳光经槽式复合抛物面聚光器反射形成高密度光能，并汇聚到蒸发管簇外表面，海水在热能作用下蒸发生成水蒸气，水蒸气能够在外侧冷凝管的表面以及内侧冷凝管的表面上凝结成淡水，并在重力作用下淡水分别流入内侧淡水收集槽和外侧淡水收集槽中，然后通过内侧淡水出口和外侧淡水出口分别收集淡水；与此同时，未蒸发的浓海水则沿蒸发管簇向下流动至浓海水收集槽中，然后通过浓海水出口将未蒸发的浓海水进行收集。由此，本发明提供的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，结构紧凑合理，占地面积较小，能够将太阳能聚光集热与海水蒸馏淡化相结合，并在海水蒸馏腔室的内部形成双层冷凝面，不仅提高了热能利用效率，而且提高了淡水产量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。

图1是本发明提供的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置的结构示意图；

图2是本发明提供的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置的剖视图；

图3是本发明提供的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置中冷凝套管的剖视图；

图4是本发明提供的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统的一种结构示意图；

图5是本发明提供的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统的另一种结构示意图。

附图标记：

1：冷凝套管；11：内侧冷凝管；12：外侧冷凝管；13：海水蒸馏腔室；14：空气通道；15：第一环形挡水板；16：第二环形挡水板；17：内侧淡水收集槽；18：外侧淡水收集槽；19：浓海水收集槽；131：海水供水进口；132：内侧淡水出口；133：外侧淡水出口；134：浓海水出口；

2：蒸发管簇；21：蒸发管；

3：槽式复合抛物面聚光器；4：入射太阳光；5：第一环形分水管；6：第二环形分水管；7：连接管；

8：渐缩渐扩喷管；81：第一渐缩管；82：直筒管；83：第一渐扩管；

100：海水原水箱；200：淡水收集箱；300：浓海水收集箱；400：海水供水箱；500：海水蒸馏装置；600：第一预热管；700：第二预热管；800：水泵；900：螺旋盘绕管部；501：第一海水蒸馏装置；502：第二海水蒸馏装置；503：第三海水蒸馏装置；901：第一螺旋盘绕管部；902：第二螺旋盘绕管部；903：第三螺旋盘绕管部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图3描述本发明的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置的具体实施例。

本发明实施例的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，至少包括冷凝套管1、蒸发管簇2和槽式复合抛物面聚光器3，其中冷凝套管1包括同轴设置的内侧冷凝管11和外侧冷凝管12，外侧冷凝管12套设于内侧冷凝管11的外部，外侧冷凝管12的两端封闭，内侧冷凝管11的两端开口，且内侧冷凝管11的两端对应穿过外侧冷凝管12的两端的端面与外部连通，以使外侧冷凝管12与内侧冷凝管11之间形成环状的海水蒸馏腔室13，该海水蒸馏腔室13为封闭腔室，而内侧冷凝管11的内部形成从上至下贯通的空气通道14。

其中，在海水蒸馏腔室13的底部分别设有第一环形挡水板15和第二环形挡水板16，第一环形挡水板15套设在内侧冷凝管11的外侧，第二环形挡水板16套设在第一环形挡水板15的外侧，以使第一环形挡水板15与内侧冷凝管11之间形成内侧淡水收集槽17，以使第二环形挡水板16与外侧冷凝管12之间形成外侧淡水收集槽18，以使第一环形挡水板15与第二环形挡水板16之间形成浓海水收集槽19。

其中，在海水蒸馏腔室13的顶部设有海水供水进口131，在海水蒸馏腔室13的底部分别设有内侧淡水出口132、外侧淡水出口133和浓海水出口134，其中内侧淡水出口132与内侧淡水收集槽17相连通，外侧淡水出口133与外侧淡水收集槽18相连通，浓海水出口134与浓海水收集槽19相连通。

其中，蒸发管簇2呈环状布置在海水蒸馏腔室13的内部，蒸发管簇2的长度延伸方向与海水蒸馏腔室13的长度延伸方向一致，且蒸发管簇2对应设置于浓海水收集槽19的上方。

其中，槽式复合抛物面聚光器3安装于冷凝套管1的外部，且蒸发管簇2设置在槽式复合抛物面聚光器3的焦斑处。

在使用时，将海水通过海水供水进口131引入至海水蒸馏腔室13的内部，并使海水沿蒸发管簇2的表面向下流动，海水在流动过程中，入射太阳光4经槽式复合抛物面聚光器3反射形成高密度光能，并汇聚到蒸发管簇2的外表面，使得海水能够在热能作用下蒸发生成水蒸气，水蒸气能够在内侧冷凝管11的表面以及外侧冷凝管12的表面上凝结成淡水，在重力作用下，凝结在内侧冷凝管11表面的淡水流入内侧淡水收集槽17中，凝结在外侧冷凝管12表面的淡水流入外侧淡水收集槽18中，从而能够通过内侧淡水出口132和外侧淡水出口133分别收集淡水。与此同时，未蒸发的浓海水则沿蒸发管簇2的表面向下流动至浓海水收集槽19中，从而能够通过浓海水出口134将未蒸发的浓海水进行收集。

由此，本发明实施例的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，结构紧凑合理，占地面积较小，能够将太阳能聚光集热与海水蒸馏淡化相结合，并在海水蒸馏腔室13的内部形成双层冷凝面，不仅提高了热能利用效率，而且提高了淡水产量。

具体来说，蒸发管簇2包括相互平行的多个蒸发管21，各蒸发管21依次连接呈正六边形。将蒸发管簇2设置为正六边形，能够使蒸发管簇2具有最优的吸收光照强度能力。

其中，各蒸发管21的外侧壁上分别设有透明的亲水膜。在重力作用下，分布至蒸发管簇2上的海水以降膜形式沿着蒸发管簇2的管壁向下流动，在此过程中，亲水膜能够使海水更加均匀的分布在各蒸发管21表面形成均匀液膜。

在本发明的一些实施例中，该基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置还包括设置于蒸发管簇2顶部的分水器，该分水器包括第一环形分水管5和第二环形分水管6，第一环形分水管5环设于蒸发管簇2的内侧壁上，在第一环形分水管5的底部设有多个第一出水孔，各第一出水孔沿第一环形分水管5的延伸方向均匀布置。第二环形分水管6环设于蒸发管簇2的外侧壁上，在第二环形分水管6的底部设有多个第二出水孔，各第二出水孔沿第二环形分水管6的延伸方向均匀布置。其中，第一环形分水管5和第二环形分水管6分别通过连接管7与海水供水进口131相连通。通过在蒸发管簇2的顶部设置分水器，能够使引入的海水均匀分布至蒸发管簇2的内侧表面以及外侧表面。

也即，通过海水供水进口131进入的海水分别通过连接管7流入第一环形分水管5和第二环形分水管6中，其中第一环形分水管5中的海水在重力作用下通过第一出水孔均匀分布至蒸发管簇2的内侧壁上，第二环形分水管6中的海水在重力作用下通过第二出水孔均匀分布蒸发管簇2的外侧壁上。而在太阳光的加热作用下，分布至蒸发管簇2的外侧壁上的海水向外蒸发，从而在外侧冷凝管12的表面冷凝成淡水；分布至蒸发管簇2的内侧壁上的海水向内蒸发，从而在内侧冷凝管11的表面冷凝成淡水。

在本发明的一种具体实施例中，该基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置还包括渐缩渐扩喷管8，该渐缩渐扩喷管8包括从上至下依次连接的第一渐缩管81、直筒管82和第一渐扩管83，其中直筒管82套设于冷凝套管1的外部，且直筒管82位于槽式复合抛物面聚光器3的内部。第一渐缩管81的直径从上至下逐渐减小，第一渐缩管81位于冷凝套管1的上方，且第一渐缩管81位于槽式复合抛物面聚光器3的外部。第一渐扩管83的直径从上至下逐渐增大，第一渐扩管83位于冷凝套管1的下方，且第一渐扩管83位于槽式复合抛物面聚光器3的外部。

由于大气压高，渐缩渐扩喷管8的底部气压低，周围空气从渐缩渐扩喷管8的底部竖直向上被抽入渐缩渐扩喷管8的内部，从而使空气在渐缩渐扩喷管8的内部向上流动过程中，能够冷却外侧冷凝管12的外表面，进而达到空气抽吸冷却水蒸气的效果，同时将所收集的热能传给进料海水，实现对进料海水的预热，提高海水蒸发效果。

在本发明的另一种具体实施例中，该基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置还可以在外侧冷凝管12的上端连接第二渐缩管，在外侧冷凝管12的下端连接第二渐扩管，其中第二渐缩管的直径从上至下逐渐减小，且第二渐缩管位于槽式复合抛物面聚光器3的外部。第二渐扩管的直径从上至下逐渐增大，且第二渐扩管位于槽式复合抛物面聚光器3的外部。也即，周围空气能够从第二渐扩管竖直向上被抽入内侧冷凝管11内部的空气通道14中，从而使空气在空气通道14的内部向上流动过程中，能够同时冷却内侧冷凝管11的内表面，进而达到空气抽吸冷却水蒸气的效果。

另一方面，如图4所示，本发明实施例还提供一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，包括一个海水原水箱100、一个淡水收集箱200、一个浓海水收集箱300、一个海水供水箱400以及一个海水蒸馏装置500，其中海水蒸馏装置500采用上述实施例的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置。

其中，淡水收集箱200中设有螺旋盘绕状的第一预热管600，浓海水收集箱300中设有螺旋盘绕状的第二预热管700。海水原水箱100通过第一海水输送管与第一预热管600的一端连通，第一预热管600的另一端通过第二海水输送管与第二预热管700的一端连通，第二预热管700的另一端通过第三海水输送管与海水供水箱400连通，海水供水箱400通过海水供水管与海水蒸馏装置500的海水供水进口连通。海水蒸馏装置500的内侧淡水出口和外侧淡水出口分别通过淡水输出管与淡水收集箱200连通，海水蒸馏装置500的浓海水出口通过浓海水输出管与浓海水收集箱300连通。

其中，在第一海水输送管上设有水泵800。海水供水管包括螺旋盘绕管部900，螺旋盘绕管部900设置于海水蒸馏装置500的第一渐缩管或第二渐缩管的内部。

系统工作时，水泵800能够将海水从海水原水箱100泵入海水供水箱400中，在此过程中，海水原水箱100中的海水依次经过第一海水输送管、第一预热管600、第二海水输送管、第二预热管700以及第三海水输送管后进入海水供水箱400，然后海水供水箱400中的海水经过海水供水管的螺旋盘绕管部900后进入海水蒸馏装置500的海水蒸馏腔室中，然后在槽式复合抛物面聚光器的作用下，使海水蒸馏腔室中的海水蒸发生成淡水，海水蒸馏腔室中产生的淡水通过淡水输出管引入至淡水收集箱200中进行收集，海水蒸馏腔室中未蒸发的浓海水则通过浓海水输出管引入至浓海水收集箱300中进行收集。

由于淡水收集箱200中收集的淡水以及浓海水收集箱300中收集的浓海水均具有较高温度，因此从海水原水箱100泵出的海水经过第一预热管600时，能够利用淡水收集箱200中收集的淡水的热能进行回热，海水经过第二预热管700时能够利用浓海水收集箱300中收集的浓海水的热能进行回热。而空气经过海水蒸馏装置500的第一渐缩管或第二渐缩管时温度已经升高，因此海水供水箱400中的海水经过海水供水管的螺旋盘绕管部900时，能够吸收空气的热量进行预热。也即，本实施例的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，实现了对海水的回热和预热，进一步提高了热能利用效率。

又一方面，如图5所示，本发明实施例还提供一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，包括一个海水原水箱100、一个淡水收集箱200、一个浓海水收集箱300、一个海水供水箱400以及多个海水蒸馏装置，各海水蒸馏装置均采用上述实施例的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置。

其中，淡水收集箱200中设有螺旋盘绕状的第一预热管600，浓海水收集箱300中设有螺旋盘绕状的第二预热管700。海水原水箱100通过第一海水输送管与第一预热管600的一端连通，第一预热管600的另一端通过第二海水输送管与第二预热管700的一端连通，第二预热管700的另一端通过第三海水输送管与海水供水箱400连通。

其中，各海水蒸馏装置的内侧淡水出口和外侧淡水出口分别通过淡水输出管与淡水收集箱200连通。

在一种具体实施例中，设定海水蒸馏装置包括三个，分别为第一海水蒸馏装置501、第二海水蒸馏装置502和第三海水蒸馏装置503。海水供水箱400通过海水供水管与第一海水蒸馏装置501的海水供水进口连通，第一海水蒸馏装置501的浓海水出口通过第一浓海水输送管与第二海水蒸馏装置502的海水供水进口连通，第二海水蒸馏装置502的浓海水出口通过第二浓海水输送管与第三海水蒸馏装置503的海水供水进口连通。第三海水蒸馏装置503的浓海水出口通过浓海水输出管与浓海水收集箱300连通。

其中，在第一海水输送管上设有水泵800。

其中，海水供水管包括第一螺旋盘绕管部901，第一螺旋盘绕管部901设置于第一海水蒸馏装置501的第一渐缩管或第二渐缩管的内部。第一浓海水输送管包括第二螺旋盘绕管部902，第二螺旋盘绕管部902设置于第二海水蒸馏装置502的第一渐缩管或第二渐缩管的内部。第二浓海水输送管包括第三螺旋盘绕管部903，第三螺旋盘绕管部903设置于第三海水蒸馏装置503的第一渐缩管或第二渐缩管的内部。

系统工作时，水泵800能够将海水从海水原水箱100泵入海水供水箱400中，在此过程中，海水原水箱100中的海水依次经过第一海水输送管、第一预热管600、第二海水输送管、第二预热管700以及第三海水输送管后进入海水供水箱400。然后海水供水箱400中的海水经过海水供水管的第一螺旋盘绕管部901后进入第一海水蒸馏装置501的第一海水蒸馏腔室中，然后在第一海水蒸馏装置501的第一槽式复合抛物面聚光器的作用下，使第一海水蒸馏腔室中的海水蒸发生成淡水，第一海水蒸馏腔室中产生的淡水通过淡水输出管引入至淡水收集箱200中进行收集。第一海水蒸馏腔室中未蒸发的浓海水则通过第一浓海水输送管输送至第二海水蒸馏装置502的第二海水蒸馏腔室中，然后在第二海水蒸馏装置502的第二槽式复合抛物面聚光器的作用下，使第二海水蒸馏腔室中的海水蒸发生成淡水，第二海水蒸馏腔室中产生的淡水通过淡水输出管引入至淡水收集箱200中进行收集。第二海水蒸馏腔室中未蒸发的浓海水则通过第二浓海水输送管输送至第三海水蒸馏装置503的第三海水蒸馏腔室中，然后在第三海水蒸馏装置503的第三槽式复合抛物面聚光器的作用下，使第三海水蒸馏腔室中的海水蒸发生成淡水，第三海水蒸馏腔室中产生的淡水通过淡水输出管引入至淡水收集箱200中进行收集。第三海水蒸馏腔室中未蒸发的浓海水通过浓海水输出管引入至浓海水收集箱300中进行收集。

也即，本实施例的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，通过将多个海水蒸馏装置进行多级串联的设置方式，能够多次利用太阳能，实现了对热能的多级利用，从而进一步提高了热能利用效率，提高了系统的产淡水性能，进一步提供了淡水产量。

当然，该系统中设置的海水蒸馏装置的数量并不局限于三个，还可以设置两个、四个或四个以上的多个，各海水蒸馏装置之间的连接方式与上述实施例的原理相同。也即，前一级的海水蒸馏装置中未蒸发的浓海水能够被引入至下一级的海水蒸馏装置中继续进行蒸发处理，以此类推，直至未蒸发的浓海水被引入至最后一级的海水蒸馏装置中进行蒸发处理。在此过程中，各级海水蒸馏装置产生的淡水分别引入淡水收集箱中进行收集，而最后一级的海水蒸馏装置中未蒸发的浓海水被引入至浓海水收集箱中进行收集。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，其特征在于：至少包括冷凝套管、蒸发管簇和槽式复合抛物面聚光器，所述冷凝套管包括同轴设置的内侧冷凝管和外侧冷凝管，所述外侧冷凝管套设于所述内侧冷凝管的外部，所述外侧冷凝管的两端封闭，所述内侧冷凝管的两端开口，且所述内侧冷凝管的两端对应穿过所述外侧冷凝管的两端的端面与外部连通，以使所述外侧冷凝管与所述内侧冷凝管之间形成环状的海水蒸馏腔室；在所述海水蒸馏腔室的底部分别设有第一环形挡水板和第二环形挡水板，所述第一环形挡水板套设在所述内侧冷凝管的外侧，所述第二环形挡水板套设在所述第一环形挡水板的外侧，以使所述第一环形挡水板与所述内侧冷凝管之间形成内侧淡水收集槽，以使所述第二环形挡水板与所述外侧冷凝管之间形成外侧淡水收集槽，以使所述第一环形挡水板与所述第二环形挡水板之间形成浓海水收集槽；在所述海水蒸馏腔室的顶部设有海水供水进口，在所述海水蒸馏腔室的底部分别设有与所述内侧淡水收集槽连通的内侧淡水出口、与所述外侧淡水收集槽连通的外侧淡水出口以及与所述浓海水收集槽连通的浓海水出口；所述蒸发管簇呈环状布置在所述海水蒸馏腔室的内部，且所述蒸发管簇对应设置于所述浓海水收集槽的上方；海水通过所述海水供水进口引入至所述海水蒸馏腔室的内部，并使海水沿所述蒸发管簇的表面向下流动；所述槽式复合抛物面聚光器安装于所述冷凝套管的外部，且所述蒸发管簇设置在所述槽式复合抛物面聚光器的焦斑处。

2.根据权利要求1所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，其特征在于：还包括渐缩渐扩喷管，所述渐缩渐扩喷管包括从上至下依次连接的第一渐缩管、直筒管和第一渐扩管，所述直筒管套设于所述冷凝套管的外部，且所述直筒管位于所述槽式复合抛物面聚光器的内部；所述第一渐缩管的直径从上至下逐渐减小，所述第一渐缩管位于所述冷凝套管的上方，且所述第一渐缩管位于所述槽式复合抛物面聚光器的外部；所述第一渐扩管的直径从上至下逐渐增大，所述第一渐扩管位于所述冷凝套管的下方，且所述第一渐扩管位于所述槽式复合抛物面聚光器的外部。

3.根据权利要求1所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，其特征在于：还包括连接在所述外侧冷凝管上端的第二渐缩管以及连接在所述外侧冷凝管下端的第二渐扩管，所述第二渐缩管的直径从上至下逐渐减小，且所述第二渐缩管位于所述槽式复合抛物面聚光器的外部；所述第二渐扩管的直径从上至下逐渐增大，且所述第二渐扩管位于所述槽式复合抛物面聚光器的外部。

4.根据权利要求1所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，其特征在于：所述蒸发管簇包括相互平行的多个蒸发管，各所述蒸发管依次连接呈正六边形；各所述蒸发管的外侧壁上分别设有透明的亲水膜。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置，其特征在于：还包括设置于所述蒸发管簇顶部的分水器，所述分水器包括第一环形分水管和第二环形分水管，所述第一环形分水管环设于所述蒸发管簇的内侧壁上，所述第一环形分水管的底部设有多个第一出水孔；所述第二环形分水管环设于所述蒸发管簇的外侧壁上，所述第二环形分水管的底部设有多个第二出水孔；所述第一环形分水管和所述第二环形分水管分别通过连接管与海水供水进口相连通。

6.一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，其特征在于：包括一个海水原水箱、一个淡水收集箱、一个浓海水收集箱、一个海水供水箱以及一个海水蒸馏装置，所述海水蒸馏装置采用如权利要求1至5任一项所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置；

所述淡水收集箱中设有螺旋盘绕状的第一预热管，所述浓海水收集箱中设有螺旋盘绕状的第二预热管；所述海水原水箱通过第一海水输送管与所述第一预热管的一端连通，所述第一预热管的另一端通过第二海水输送管与所述第二预热管的一端连通，所述第二预热管的另一端通过第三海水输送管与所述海水供水箱连通，所述海水供水箱通过海水供水管与所述海水蒸馏装置的海水供水进口连通；所述海水蒸馏装置的内侧淡水出口和外侧淡水出口分别通过淡水输出管与所述淡水收集箱连通，所述海水蒸馏装置的浓海水出口通过浓海水输出管与所述浓海水收集箱连通。

7.根据权利要求6所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，其特征在于：在所述第一海水输送管上设有水泵；

所述海水供水管包括螺旋盘绕管部，所述螺旋盘绕管部设置于所述海水蒸馏装置的第一渐缩管或第二渐缩管的内部。

8.一种基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，其特征在于：包括一个海水原水箱、一个淡水收集箱、一个浓海水收集箱、一个海水供水箱以及多个海水蒸馏装置，各所述海水蒸馏装置均采用如权利要求1至5任一项所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏装置；

所述淡水收集箱中设有螺旋盘绕状的第一预热管，所述浓海水收集箱中设有螺旋盘绕状的第二预热管；所述海水原水箱通过第一海水输送管与所述第一预热管的一端连通，所述第一预热管的另一端通过第二海水输送管与所述第二预热管的一端连通，所述第二预热管的另一端通过第三海水输送管与所述海水供水箱连通；各所述海水蒸馏装置的内侧淡水出口和外侧淡水出口分别通过淡水输出管与所述淡水收集箱连通；

所述海水蒸馏装置包括三个，三个所述海水蒸馏装置分别为第一海水蒸馏装置、第二海水蒸馏装置和第三海水蒸馏装置；所述海水供水箱通过海水供水管与所述第一海水蒸馏装置的海水供水进口连通，所述第一海水蒸馏装置的浓海水出口通过第一浓海水输送管与所述第二海水蒸馏装置的海水供水进口连通，所述第二海水蒸馏装置的浓海水出口通过第二浓海水输送管与所述第三海水蒸馏装置的海水供水进口连通；所述第三海水蒸馏装置的浓海水出口通过浓海水输出管与所述浓海水收集箱连通。

9.根据权利要求8所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，其特征在于：在所述第一海水输送管上设有水泵。

10.根据权利要求8所述的基于聚光集热的太阳能海水蒸馏系统，其特征在于：所述海水供水管包括第一螺旋盘绕管部，所述第一螺旋盘绕管部设置于所述第一海水蒸馏装置的第一渐缩管或第二渐缩管的内部；

所述第一浓海水输送管包括第二螺旋盘绕管部，所述第二螺旋盘绕管部设置于所述第二海水蒸馏装置的第一渐缩管或第二渐缩管的内部；

所述第二浓海水输送管包括第三螺旋盘绕管部，所述第三螺旋盘绕管部设置于所述第三海水蒸馏装置的第一渐缩管或第二渐缩管的内部。

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