CN113044926A - 一种太阳能蒸馏池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能蒸馏池，包括膜组件，膜组件设置在蒸馏池内，并且靠近蒸馏池高端侧；膜组件包括相对设置的疏水性微孔膜板和冷凝板，冷凝板和疏水性微孔膜板的顶部之间设置有引流顶盖，冷凝板与蒸馏池高端侧构成冷凝腔，冷凝腔的底端设置有海水进口，疏水性微孔膜板与冷凝板构成气隙，气隙底端设置有淡水出口。本发明对传统盘式太阳能蒸馏池进行了改进，在蒸馏池内设置膜组件，在不改变蒸发面积和不影响海水温度的基础上，依靠膜组件增加了总产水量，改善了局部时间段产水微弱的缺陷，实现了昼夜连续性产水，并且能量利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能蒸馏池，属于海水淡化领域。
背景技术
太阳能蒸馏池（盘式太阳能蒸馏池）是一个密闭的温室，涂黑的蒸馏池中装了一层海水，池顶有一定的倾角，故蒸馏池的侧壁有高端侧和低端侧之分，池顶用玻璃盖板密封，故玻璃盖板也就有倾角。
太阳能蒸馏池的工作原理为：透过玻璃盖板的太阳辐射，一部分从水面反射，其余的通过池中黑色衬里被水体吸收，使海水温度升高；由于玻璃盖板吸收的太阳能很少，且直接向外环境散热，故玻璃盖板的温度低于海水温度，两者形成温差；这两个因素促使部分海水蒸发，蒸发的水蒸气会在玻璃盖板的内侧上凝结成水珠，并在重力作用下，顺着倾斜的玻璃盖板流下，汇集在玻璃盖板低端的淡水集水槽中，通过淡水集水槽中的泄水孔流出蒸馏池外，成为成品淡水。
研究发现，在晴天运行下，一天中，太阳能蒸馏池产水量随时间是变化的，在8:00-11:00期间产水非常微弱，甚至不产生。原因是这个期间，随着太阳辐照度的增强，海水温度升高，但玻璃盖板温升比海水温升快，导致海水与玻璃盖板温差为负。太阳能蒸馏池高峰产水期是11:00-20:00，低产水期是20:00-8:00，产水微弱或无水期为8:00-11:00。总体而言，现有的太阳能蒸馏池产水量低、局部时间段产水微弱甚至没有。
发明内容
本发明提供了一种太阳能蒸馏池，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种太阳能蒸馏池，包括膜组件，膜组件设置在蒸馏池内，并且靠近蒸馏池高端侧；膜组件包括相对设置的疏水性微孔膜板和冷凝板，冷凝板和疏水性微孔膜板的顶部之间设置有引流顶盖，冷凝板与蒸馏池高端侧构成冷凝腔，冷凝腔的底端设置有海水进口，疏水性微孔膜板与冷凝板构成气隙，气隙底端设置有淡水出口。
疏水性微孔膜板包括固定架和疏水性微孔膜，固定架上开有若干窗口，疏水性微孔膜遮挡窗口，并通过压膜板压固于固定架上。
固定架的顶边和底边90°翻边，翻边朝向蒸馏池低端侧，固定架顶部的翻边与引流顶盖固定，固定架底部的翻边与蒸馏池底板固定。
冷凝板的高度大于疏水性微孔膜板的高度，引流顶盖倾斜设置。
引流顶盖两侧折边，折边与蒸馏池底板平行，两侧折边分别与冷凝板顶部固定和疏水性微孔膜板顶部固定。
冷凝腔底端的海水进口和气隙底端的淡水出口均开设在蒸馏池底板上。
朝向蒸馏池高端侧的冷凝板上涂有防海水腐蚀层。
本发明所达到的有益效果：本发明对传统盘式太阳能蒸馏池进行了改进，在蒸馏池内设置膜组件，在不改变蒸发面积和不影响海水温度的基础上，依靠膜组件增加了总产水量，改善了局部时间段产水微弱的缺陷，实现了昼夜连续性产水，并且能量利用率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为膜组件的结构示意图；
图3为本发明的横向剖视图；
图4为疏水性微孔膜板的结构示意图；
图5为疏水性微孔膜板侧视图；
图6为淡水出口流道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
传统的太阳能蒸馏池（即盘式太阳能蒸馏池）包括蒸馏池，蒸馏池左侧壁低、右侧壁高，左侧壁和右侧壁分别定义为低端侧1和高端侧2，靠近低端侧1的蒸馏池底板端部开有污水泄水孔7，靠近高端侧2的蒸馏池底板3端部开有海水（冷海水）进口6，海水进口6通过海水输送支管连通蒸馏池底板3下的海水输送分流管15，海水输送分流管15连通海水输送管，蒸馏池周边和底部均包裹有保温层4，蒸馏池底板3内表面涂黑。
蒸馏池的顶部安装有玻璃盖板5，玻璃盖板5以大于或等于15°的倾角倾斜设置，玻璃盖板5四周与蒸馏池严格密封。
低端侧1顶部固定有淡水集水槽19，淡水集水槽19底高于蒸馏池中的海水液面，淡水集水槽19是断面为开口向上的小半圆弧形长槽，淡水集水槽19沿低端侧1长度方向设置，玻璃盖板5上凝结成水珠通过开口流入淡水集水槽19。淡水集水槽19中部开有淡水排水孔，淡水排水孔连接淡水排水管，以排出收集的淡水。淡水集水槽19向排水孔方向有微微向下的倾角，便于淡水集水槽19中的水自动流进淡水排水孔。
如图1~3所示，在上述传统太阳能蒸馏池的基础上进行改进，新的太阳能蒸馏池包括膜组件，膜组件固定在蒸馏池内，并且靠近蒸馏池高端侧2。
膜组件包括相对设置的疏水性微孔膜板8和冷凝板9，冷凝板9和疏水性微孔膜板8的顶部之间固定有引流顶盖11，冷凝板9与蒸馏池高端侧2构成冷凝腔12，海水进口6位于冷凝腔12的底端，疏水性微孔膜板8与冷凝板9构成气隙10，气隙10底端开有淡水出口，具体开设在蒸馏池底板3上。
如图4~5所示，疏水性微孔膜板8包括固定架16和疏水性微孔膜17，固定架16上开有若干窗口，疏水性微孔膜17遮挡窗口，并通过压膜板20压固于固定架16上。
上述固定架16的底面和蒸馏池底板3固定，固定架16的前断面和后断面分别与蒸馏池的前内壁和后内壁固定，接缝处作密封不渗水处理，固定架16略高于海水液面。
固定架16的顶边和底边90°翻边18，整体呈半工字形结构，翻边18朝向蒸馏池低端侧1，固定架16顶部的翻边18与引流顶盖11固定，固定架16底部的翻边18与蒸馏池底板3固定。
窗口为矩形窗口，开设在固定架16垂直面上，压膜板20的结构与固定架16垂直面结构相同，仅仅是面积略小。
冷凝板9使用导热性良好的材料，朝向蒸馏池高端侧2的冷凝板9上涂有防海水腐蚀层，冷凝板9的高度大于疏水性微孔膜板8的高度；冷凝板9的底面和蒸馏池底板3固定，冷凝板9的前断面和后断面分别与蒸馏池的前内壁和后内壁固定，接缝处作密封不渗水处理。
由于冷凝板9高，疏水性微孔膜板8低，因此引流顶盖11倾斜固定，为了便于与冷凝板9和疏水性微孔膜板8固定，引流顶盖11的两侧折边，折边与蒸馏池底板3平行，两侧折边分别与冷凝板9顶部固定和疏水性微孔膜板8顶部固定，接缝处作密封不渗水处理。
如图6所示，淡水出口13通过淡水排水支管连通蒸馏池底板3下的淡水排水汇集管14，淡水排水汇集管14连通淡水输出管。
上述太阳能蒸馏池的工作原理：
海水通过冷凝腔12向上流动，再沿引流顶盖11流动，海水吸收透过玻璃盖板5的太阳能，提升温度并蒸发，未蒸发的落进蒸馏池，来维持蒸馏池中一定的海水深度；由于膜组件两侧冷、热海水存在温差，跨膜组件两侧就存在一定的压差，水蒸气透过疏水性微孔膜17，经过狭小的气隙10，到达冷凝板9表面，凝结成水珠放出凝结潜热；凝结水珠在重力的作用下，顺着冷凝板9流下，汇集在气隙10底端，再通过淡水出口13流出蒸馏池；
由于膜组件引流顶盖11上也有海水蒸发，故相较于传统的盘式太阳能蒸馏池蒸发面积基本不变；落进蒸馏池的海水补给液吸收凝结潜热和太阳辐射能，得到预热，故对海水温度的影响也很小，因此可以认为膜组件不改变蒸发面积、不影响海水温度，对原来通过玻璃盖板5收集的淡水影响很小，故上述通过淡水出口13流出的淡水为增加的产水量，即通过依靠膜组件可增加总产水量；
尤其在8:00-11:00期间，随着太阳辐照度的增强，尽管海水温度升高，但玻璃盖板5温升比海水温升快，导致海水与玻璃盖板5温差为负，水蒸发速率上不去， 所以传统的盘式太阳能蒸馏产水量很小甚至没有。而上述太阳能蒸馏池中设置了气隙式膜组件。气隙式膜组件产水依靠膜两侧的分压差，压差越大，通量越多。这个时间段蒸馏池中蓄热海水与入口冷海水维持了一定的温差，也就保证了一定的跨膜温差，所以维持了一定的膜两侧的蒸汽压差，膜就能产生一定的膜通量，即产水量。故依靠气隙式膜组件，上述太阳能蒸馏池保障了原先微弱产水的局部时间段有可观的产水量，实现了昼夜连续性产水。
冷海水由下进入冷凝腔12，通过导热与对流，吸收膜组件内水蒸气在冷凝板9上凝结所释放的凝结潜热，自身得到预热，冷凝腔12里的冷海水既是膜组件蒸馏冷凝的冷却液，也是回收凝结潜热、提高能量利用率的媒介载体，同时也是蒸馏池的补水源，故能量利用率高。
总之，上述太阳能蒸馏池不仅可增加总产水量，而且能够改善局部时间段产水微弱的缺陷，实现昼夜连续性产水，能量利用率高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种太阳能蒸馏池，其特征在于：包括膜组件，膜组件设置在蒸馏池内，并且靠近蒸馏池高端侧；膜组件包括相对设置的疏水性微孔膜板和冷凝板，冷凝板和疏水性微孔膜板的顶部之间设置有引流顶盖，冷凝板与蒸馏池高端侧构成冷凝腔，冷凝腔的底端设置有海水进口，疏水性微孔膜板与冷凝板构成气隙，气隙底端设置有淡水出口。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能蒸馏池，其特征在于：疏水性微孔膜板包括固定架和疏水性微孔膜，固定架上开有若干窗口，疏水性微孔膜遮挡窗口，并通过压膜板压固于固定架上。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能蒸馏池，其特征在于：固定架的顶边和底边90°翻边，翻边朝向蒸馏池低端侧，固定架顶部的翻边与引流顶盖固定，固定架底部的翻边与蒸馏池底板固定。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能蒸馏池，其特征在于：冷凝板的高度大于疏水性微孔膜板的高度，引流顶盖倾斜设置。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能蒸馏池，其特征在于：引流顶盖两侧折边，折边与蒸馏池底板平行，两侧折边分别与冷凝板顶部固定和疏水性微孔膜板顶部固定。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能蒸馏池，其特征在于：冷凝腔底端的海水进口和气隙底端的淡水出口均开设在蒸馏池底板上。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能蒸馏池，其特征在于：朝向蒸馏池高端侧的冷凝板上涂有防海水腐蚀层。
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| CN201634461U (zh) * | 2009-11-12 | 2010-11-17 | 华东理工大学 | 一种漂浮式海水自动淡化设备 |
| US20150353379A1 (en) * | 2008-02-22 | 2015-12-10 | James Weifu Lee | Photovoltaic panel-interfaced solar-greenhouse distillation systems |
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