CN114604923B - 一种光热光电一体式集热管海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种光热光电一体式集热管海水淡化装置，包括海水淡化组件、集热器组件和海水箱；海水淡化组件包括壳体、冷凝介质槽组、导热板、透光隔热罩和集热涂层，集热涂层和导热板安装于透光隔热罩的内部，且导热板的内壁与集热涂层之间形成导热介质槽；导热板的外壁与透光隔热罩的内壁之间形成海水槽；透光隔热罩设有蒸汽孔，透光隔热罩的外壁与壳体的内壁之间形成淡水槽；集热器组件用于引导太阳光照射于集热涂层；冷凝介质槽组的进水管连接有第一泵体，冷凝介质槽组的出水管与海水箱连接，海水箱通过第二泵体与海水槽的进水口连接。本申请解决了现有海水淡化装置的冷凝介质吸收的热量存在浪费的技术问题。

Description

一种光热光电一体式集热管海水淡化装置

技术领域

本申请涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种光热光电一体式集热管海水淡化装置。

背景技术

我国拥有漫长的海岸线和众多的岛屿，但是大部分岛屿远离陆地，且岛屿上水资源匮乏。人们通常会采用传统的海水淡化方法来获取淡水如：热法和膜法。但是传统的海水淡化方法都需要消耗大量的能量，且能量利用效率较低，还会产生环境污染问题。目前利用新能源海水淡化装置来制取淡水成为了海水淡化装置领域发展的重心，其中太阳能海水淡化装置应用更为广泛。利用太阳能进行海水淡化不仅可以减少化石能源的消耗，还清洁环保。因此，研究发明新的太阳能海水淡化装置对解决岛屿水资源短缺的问题意义重大。

现有的海水淡化装置往往通过对海水加热蒸发，蒸发的水蒸气在冷凝介质的冷却作用下能够遇冷液化，从而完成海水淡化的过程。为了保证水蒸气的液化效果，冷凝介质的温度往往需保持在一定低温范围内，因此需要每隔一段时间更换冷凝介质；但是冷凝介质由于吸收了水蒸气带来的热量，直接更换导致冷凝介质吸收的能量浪费。因此需求一种能够合理利用冷凝介质吸收的热量的海水淡化装置。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种光热光电一体式集热管海水淡化装置，用于解决现有海水淡化装置的冷凝介质吸收的热量存在浪费的技术问题。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种光热光电一体式集热管海水淡化装置，包括海水淡化组件、集热器组件和海水箱；所述海水淡化组件包括壳体、冷凝介质槽组、导热板、透光隔热罩和集热涂层，所述透光隔热罩安装于所述壳体的底部，所述冷凝介质槽组安装于所述壳体的顶部；所述集热涂层安装于所述透光隔热罩的内部底壁，所述导热板安装于所述透光隔热罩的内部，且所述导热板的内壁与所述集热涂层之间形成导热介质槽；所述导热板的中部向上凸出设置，所述导热板的外壁与所述透光隔热罩的内壁之间形成海水槽；所述透光隔热罩的顶部设有多个与所述壳体的内腔连通的蒸汽孔，所述透光隔热罩的外壁与所述壳体的内壁之间形成淡水槽；所述集热器组件安装于所述透光隔热罩的下方，用于将太阳光汇聚并引导太阳光照射于所述集热涂层；所述冷凝介质槽组的进水管连接有第一泵体，所述冷凝介质槽组的出水管与所述海水箱连接，所述海水箱通过第二泵体与所述海水槽的进水口连接。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，所述冷凝介质槽组的下表面的中间高于两侧。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，所述冷凝介质槽组由多个四棱柱结构组成，且所述冷凝介质槽组的下表面的两侧均呈锯齿状。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，所述集热器组件包括集热器支架以及转动设置于所述集热器支架上的太阳能集热器。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，所述透光隔热罩具体呈球状，所述集热涂层呈圆弧状，所述太阳能集热器具体为呈圆弧状的槽式太阳能集热器。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，所述导热板具体为耐腐蚀金属片。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，还包括光电转化组件，所述光电转化组件安装于所述冷凝介质槽组的上方，用于将太阳能转化成电能。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，还包括蓄电池，所述蓄电池与所述光电转化组件连接，用于接收并储存所述光电转化组件转化的电能；所述蓄电池分别与所述第一泵体和所述第二泵体连接，用于为所述第一泵体和所述第二泵体供应电能。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，所述光电转化组件包括支撑板架和设置于所述支撑板架上的太阳能光伏板，所述太阳能光伏板呈倒V型。

优选地，在上述的光热光电一体式集热管海水淡化装置中，所述淡水槽通过管道外接有淡水收集箱，所述海水槽通过管道外接有浓海水收集箱。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

（1）作业时，通过集热器组件汇聚并引导太阳光照射于集热涂层，集热涂层将吸收的热量输送至导热介质槽内的导热介质，导热介质通过导热板输送热量对海水槽内的海水进行加热，海水槽内的海水温度升高蒸发形成水蒸气，水蒸气通过蒸汽孔逸出并向上扩散到冷凝介质槽组下表面进行冷凝液化，最终液化得到的淡水回收至淡水槽内，完成海水的淡化和收集；

（2）通过第一泵体可以往冷凝介质槽组抽进海水作为冷凝介质，通过第二泵体可以往海水箱内抽进待淡化的海水，进行淡化过程中，冷凝介质吸收来自水蒸气携带的热量而慢慢升温，待冷凝介质的温度上升到预设温度时，将冷凝介质槽组内的预热海水排放至海水箱内暂存，再通过第一泵体将新的海水抽至冷凝介质槽组内作为新的冷凝介质，待海水槽内的海水浓缩到一定程度并排出体外时，再通过第二泵体将海水箱内的预热海水输送至海水槽内，这样就可以合理地利用冷凝介质槽组内的海水吸收的能量，有效地解决了现有海水淡化装置的冷凝介质吸收的热量存在浪费的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种光热光电一体式集热管海水淡化装置的系统流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光热光电一体式集热管海水淡化装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光热光电一体式集热管海水淡化装置的工作原理图。

图中：

100、光电转化组件；110、太阳能光伏板；120、支撑板架；200、海水淡化组件；210、壳体；220、冷凝介质槽组；230、淡水槽；240、透光隔热罩；241、蒸汽孔；250、海水槽；260、导热板；270、导热介质槽；280、集热涂层；300、集热器组件；310、集热器支架；320、太阳能集热器；400、海水箱；500、蓄电池；510、逆变器；610、第一泵体；611、第一阀门；620、第二泵体；621、第二阀门；700、淡水收集箱；800、浓海水收集箱；900、大海。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。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。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，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，可以是两个元件内部的连通。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申请实施例中的具体含义。

请参阅图1-图3，本申请实施例提供了一种光热光电一体式集热管海水淡化装置，包括海水淡化组件200、集热器组件300和海水箱400；海水淡化组件200包括壳体210、冷凝介质槽组220、导热板260、透光隔热罩240和集热涂层280，透光隔热罩240安装于壳体210的底部，冷凝介质槽组220安装于壳体210的顶部；集热涂层280安装于透光隔热罩240的内部底壁，导热板260安装于透光隔热罩240的内部，且导热板260的内壁与集热涂层280之间形成导热介质槽270；导热板260的中部向上凸出设置，导热板260的外壁与透光隔热罩240的内壁之间形成海水槽250；透光隔热罩240的顶部设有多个与壳体210的内腔连通的蒸汽孔241，透光隔热罩240的外壁与壳体210的内壁之间形成淡水槽230；集热器组件300安装于透光隔热罩240的下方，用于将太阳光汇聚并引导太阳光照射于集热涂层280；冷凝介质槽组220的进水管连接有第一泵体610，冷凝介质槽组220的出水管与海水箱400连接，海水箱400通过第二泵体620与海水槽250的进水口连接。

更具体地说，壳体210具体为筒状，透光隔热罩240和冷凝介质槽组220分别密封安装于壳体210的底端和顶端；冷凝介质槽组220的内部采用海水作为冷凝介质，导热介质槽270的内部优选采用热油作为导热介质；透光隔热罩240可以对海水槽250和导热介质槽270起到保温作用；导热板260的截面图呈倒V型，海水槽250呈两侧低中间高的形状，方便从海水槽250排出浓海水；蒸汽孔241在允许水蒸气通过的同时，也可以防止液化的淡水回流到海水槽250；集热器组件300与透光隔热罩240相隔一段距离，以便集热器组件300更好地将太阳光汇聚于集热涂层280；第一泵体610的进水端延伸至大海900中，第一泵体610的出水端通过第一阀门611与冷凝介质槽组220的进水管；第二泵体620的进水端与海水箱400连接，第二泵体620的出水端通过第二阀门621与海水槽250的进水口连接。

本实施例的有益效果：（1）作业时，通过集热器组件300汇聚并引导太阳光照射于集热涂层280，集热涂层280将吸收的热量输送至导热介质槽270内的导热介质，导热介质通过导热板260输送热量对海水槽250内的海水进行加热，海水槽250内的海水温度升高蒸发形成水蒸气，水蒸气通过蒸汽孔241逸出并向上扩散到冷凝介质槽组220下表面进行冷凝液化，最终液化得到的淡水回收至淡水槽230内，完成海水的淡化和收集；（2）通过第一泵体610可以往冷凝介质槽组220抽进海水作为冷凝介质，通过第二泵体620可以往海水箱400内抽进待淡化的海水，进行淡化过程中，冷凝介质吸收来自水蒸气携带的热量而慢慢升温，待冷凝介质的温度上升到预设温度时，将冷凝介质槽组220内的预热海水排放至海水箱400内暂存，再通过第一泵体610将新的海水抽至冷凝介质槽组220内作为新的冷凝介质，待海水槽250内的海水浓缩到一定程度并排出体外时，再通过第二泵体620将海水箱400内的预热海水输送至海水槽250内，这样就可以合理地利用冷凝介质槽组220内的海水吸收的能量，有效地解决了现有海水淡化装置的冷凝介质吸收的热量存在浪费的技术问题。

进一步地，在本实施例中，冷凝介质槽组220的下表面的中间高于两侧。这样设置有利于引导穿过蒸汽孔241的水蒸气在冷凝介质槽组220的下表面冷凝形成的淡水沿冷凝介质槽组220的下表面的中间往两侧方向流入，有利于引导淡水汇聚收集于淡水槽230内，同时也有利于防止淡水滴落于正中间的蒸汽孔241上干扰水蒸气的上升过程。

进一步地，在本实施例中，冷凝介质槽组220由多个四棱柱结构组成，且冷凝介质槽组220的下表面的两侧均呈锯齿状。通过下表面的两侧采用锯齿状设计，可以在冷凝介质槽组220的下表面形成多个向下凸出的滴落点，不仅有利于引导在冷凝介质槽组220的下表面液化的淡水能够汇聚滴落回收至淡水槽230内，而且还可以有效增大冷凝介质槽组220的下表面面积，有利于加快冷凝效率。

进一步地，在本实施例中，集热器组件300包括集热器支架310以及转动设置于集热器支架310上的太阳能集热器320。通过转动设置于集热器支架310上的太阳能集热器320可以根据实际阳光的照射方向调整整个太阳能集热器320的朝向，方便更好地引导太阳光汇聚照射于集热涂层280上，有利于提高太阳能的转化利用率。

进一步地，在本实施例中，透光隔热罩240具体呈球状，集热涂层280呈圆弧状，太阳能集热器320具体为呈圆弧状的槽式太阳能集热器。通过形状相类似的集热涂层280和槽式太阳能集热器320可以有效地增加集热涂层280与槽式太阳能集热器320之间的相向面积，以便槽式太阳能集热器320更好地引导太阳光聚照射于集热涂层280上，有利于提高太阳能的转化利用率。

进一步地，在本实施例中，导热板260具体为耐腐蚀金属片。由于海水一般呈弱碱性，耐腐蚀金属片可以增强自身对海水的耐腐蚀性能，延长其使用寿命，且耐腐蚀金属片和集热涂层280均具有增强热传导的作用，以便导热介质槽270内的导热介质吸收来自集热涂层280的热量后再通过耐腐蚀金属片对海水槽250的海水进行加热。

更具体地说，海水槽250注入海水，海水量应刚好没过耐腐蚀金属片形成的倒V结构的顶角。

进一步地，在本实施例中，还包括光电转化组件100，光电转化组件100安装于冷凝介质槽组220的上方，用于将太阳能转化成电能。在通过集热器组件300和海水淡化组件200实现利用太阳能对海水加热完成海水淡化的前提下，光电转化组件100会进行光电转化，以便为装置作业提供所需的电能，从而实现太阳能海水淡化光电转化一体化利用。

进一步地，在本实施例中，还包括蓄电池500，蓄电池500与光电转化组件100连接，用于接收并储存光电转化组件100转化的电能；蓄电池500分别与第一泵体610和第二泵体620连接，用于为第一泵体610和第二泵体620供应电能。蓄电池500设有逆变器510，蓄电池500可以储存光电转化组件100的太阳能光伏板110进行光电转化产生的电能，再通过逆变器510，将直流电转化为交流电以便为第一泵体610和第二泵体620提供作业所需的电能。

进一步地，在本实施例中，光电转化组件100包括支撑板架120和设置于支撑板架120上的太阳能光伏板110，太阳能光伏板110呈倒V型。通过呈倒V型的太阳能光伏板110可以有效地增大太阳光的照射面积，有利于提高太阳能光伏板110的光电转化效率。

更具体地说，支撑板架120固定设置于冷凝介质槽组220的上表面，大大提高了空间利用率，冷凝介质操作的上表面可对太阳能光伏板110降温，使太阳能光伏板110的光电转化效率保持稳定。

进一步地，在本实施例中，淡水槽230通过管道外接有淡水收集箱700，海水槽250通过管道外接有浓海水收集箱800。通过淡水收集箱700可以及时回收淡水槽230内海水液化得到的淡水，以便整个装置能够可持续地进行；由于海水淡化到一定程度后，海水中的水分蒸发难度大大上升，通过浓海水收集箱800不仅可以及时回收海水槽250淡化得到的浓海水，以便整个装置能够可持续地进行，而且还可以将浓海水进行回收再利用，大大提高海水淡化的使用价值。

更具体地说，海水槽250与浓海水收集箱800之间的管道设有阀门，待海水槽250内的海水淡化到一定程度后，打开阀门以便海水槽250内的浓海水排出并回收至浓海水收集箱800内；淡水槽230与淡水收集箱700之间的管道可以设置阀门，也可以不设置阀门。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种光热光电一体式集热管海水淡化装置，其特征在于，包括海水淡化组件、集热器组件和海水箱；

所述海水淡化组件包括壳体、冷凝介质槽组、导热板、透光隔热罩和集热涂层，所述透光隔热罩安装于所述壳体的底部，所述冷凝介质槽组安装于所述壳体的顶部；

所述集热涂层安装于所述透光隔热罩的内部底壁，所述导热板安装于所述透光隔热罩的内部，且所述导热板的内壁与所述集热涂层之间形成导热介质槽；

所述导热板的中部向上凸出设置，所述导热板的外壁与所述透光隔热罩的内壁之间形成海水槽；

所述透光隔热罩的顶部设有多个与所述壳体的内腔连通的蒸汽孔，所述透光隔热罩的外壁与所述壳体的内壁之间形成淡水槽；

所述集热器组件安装于所述透光隔热罩的下方，用于将太阳光汇聚并引导太阳光照射于所述集热涂层；

所述冷凝介质槽组的进水管连接有第一泵体，所述冷凝介质槽组的出水管与所述海水箱连接，所述海水箱通过第二泵体与所述海水槽的进水口连接；

所述冷凝介质槽组的下表面的中间高于两侧，所述冷凝介质槽组由多个四棱柱结构组成，且所述冷凝介质槽组的下表面的两侧均呈锯齿状。

2.根据权利要求1所述的光热光电一体式集热管海水淡化装置，其特征在于，所述集热器组件包括集热器支架以及转动设置于所述集热器支架上的太阳能集热器。

3.根据权利要求2所述的光热光电一体式集热管海水淡化装置，其特征在于，所述透光隔热罩具体呈球状，所述集热涂层呈圆弧状，所述太阳能集热器具体为呈圆弧状的槽式太阳能集热器。

4.根据权利要求1所述的光热光电一体式集热管海水淡化装置，其特征在于，所述导热板具体为耐腐蚀金属片。

5.根据权利要求1所述的光热光电一体式集热管海水淡化装置，其特征在于，还包括光电转化组件，所述光电转化组件安装于所述冷凝介质槽组的上方，用于将太阳能转化成电能。

6.根据权利要求5所述的光热光电一体式集热管海水淡化装置，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池与所述光电转化组件连接，用于接收并储存所述光电转化组件转化的电能；

所述蓄电池分别与所述第一泵体和所述第二泵体连接，用于为所述第一泵体和所述第二泵体供应电能。

7.根据权利要求6所述的光热光电一体式集热管海水淡化装置，其特征在于，所述光电转化组件包括支撑板架和设置于所述支撑板架上的太阳能光伏板，所述太阳能光伏板呈倒V型。

8.根据权利要求1-7任一项所述的光热光电一体式集热管海水淡化装置，其特征在于，所述淡水槽通过管道外接有淡水收集箱，所述海水槽通过管道外接有浓海水收集箱。

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