CN114835187B - 一种自漂浮式太阳能海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自漂浮式太阳能海水淡化装置，包括漂浮底座和安装在其顶端的海水淡化腔，漂浮底座的四周设有太阳能板，海水淡化腔包括顶部相互连通的海水收集腔和淡水收集腔，海水淡化腔的顶端设有透明上盖，海水收集腔的四周设有海水输运导管，海水收集腔的内部设有与其内壁贴合的中空泡沫板，海水收集腔的内部底端设有真空泵，真空泵与太阳能板电连接，海水收集腔内在中空泡沫板的空心区域设有光吸收薄膜。该装置通过设置漂浮底座，实现在海水平面上的自动漂浮，真空泵间歇性工作，使海水淡化腔内保持低压，海水在外界压强作用下通过海水输运导管进入海水淡化腔内，其在海水淡化腔内创造高温低压环境，使水的沸点降低，进而提高蒸发效率。

Description

一种自漂浮式太阳能海水淡化装置

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，尤其是涉及一种自漂浮式太阳能海水淡化装置。

背景技术

太阳能海水淡化技术既是一种高效、环保、可持续地获取洁净淡水的方法，也是一种有效解决水危机问题的低碳环保方案。传统的海水淡化过程需要大量的能源消耗，而大量化石燃料的燃烧不仅加剧了能源危机，还带来了一系列的环境问题，如大气的污染和水资源的破坏等。随着纳米技术的发展，诸多材料和微纳米结构体系被运用于提升海水淡化效率，但是其制备过程困难且成本高昂，不利于推广使用。此外，当前主流的海水淡化装置体积庞大、装备组件繁多、结构复杂且安装、适用条件苛刻，不能随身携带，更不能满足个人户外旅行和近海游玩/工作过程中对应急水的制取要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自漂浮式太阳能海水淡化装置，利用低压高温的环境，降低水的沸点，提高蒸发效率。

本发明提供一种自漂浮式太阳能海水淡化装置，包括漂浮底座和安装在其顶端的海水淡化腔，所述漂浮底座的四周设有太阳能板，所述海水淡化腔包括顶部相互连通的海水收集腔和淡水收集腔，所述海水淡化腔的顶端设有透明上盖，所述海水收集腔的四周设有海水输运导管，所述海水收集腔的内部设有与其内壁贴合的中空泡沫板，所述海水收集腔的内部底端设有真空泵，所述真空泵与所述太阳能板电连接，所述海水收集腔内在所述中空泡沫板的空心区域设有光吸收薄膜，所述中空泡沫板的上表面对应每个所述海水输运导管的位置均加工有圆弧形凹槽；

所述海水收集腔由若干个吸热壁围成，所述吸热壁的底端与所述漂浮底座密封连接，所述吸热壁外围设有若干个相互密封连接的冷凝壁，所述吸热壁与所述冷凝壁之间形成所述淡水收集腔；所述漂浮底座的顶端设有密封槽，所述冷凝壁的底端插接在所述密封槽内，所述冷凝壁的内部沿其高度方向设有若干个等距排列的毛细孔，所述密封槽内设有若干个与所述毛细孔对应的透水孔，所述透水孔贯穿所述漂浮底座。

进一步的，所述冷凝壁由透明材质的玻璃或亚克力板制成。

进一步的，所述淡水收集腔的外侧设有淡水出水阀。

进一步的，所述光吸收薄膜上设有若干个等间距排列设置的通孔。

进一步的，所述透明上盖由石英玻璃制成。

进一步的，所述中空泡沫板的上表面对应每个所述海水输运导管的位置均加工有圆弧形凹槽。

进一步的，所述吸热壁由黑色吸热材料制成。

进一步的，所述光吸收薄膜由黑色纸质或棉质材料制成。

本发明的技术方案通过提供了一种自漂浮式太阳能海水淡化装置，该装置通过设置漂浮底座，实现该装置在海水平面上的自动漂浮，通过太阳能板为真空泵供电，使真空泵间歇性工作，使海水淡化腔内保持低压，海水在外界压强作用下通过海水输运导管进入海水淡化腔内，光吸收薄膜对海水吸收太阳光能量加速海水蒸发，其在海水淡化腔内创造高温低压环境，使水的沸点降低，进而提高蒸发效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构的剖视图；

图3为本发明中冷凝壁及透明上盖的组装结构示意图。

图4为本发明中漂浮底座和海水收集腔内部的整体结构示意图；

图5为本发明中泡沫板的整体结构示意图；

附图标记说明：1-漂浮底座、101-密封槽、102-透水孔、2-海水淡化腔、201-海水收集腔、202-淡水收集腔、3-太阳能板、4-吸热壁、5-泡沫板、6-光吸收薄膜、601-圆弧形凹槽、7-真空泵、8-海水输运导管、9-冷凝壁、901-毛细孔、10-透明上盖、11-淡水出水阀。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，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发明中的具体含义。

实施例1

如图1-图5所示，一种自漂浮式太阳能海水淡化装置，包括漂浮底座1和安装在其顶端的海水淡化腔2，漂浮底座1的四周设有太阳能板3，太阳能板3的底端可安装轻质泡沫材料用于托住太阳能板3，漂浮底座1呈上凸状，其上表面中间略高，四周偏低，便于淡水的聚集收集，漂浮底座1下表面为内凹状，并设置有连接柱，用于与塑料、泡沫等密度较小的材质物体连接，保证整个装置漂浮于水面。

海水淡化腔2包括顶部相互连通的海水收集腔201和淡水收集腔202，海水淡化腔2的顶端设有由石英玻璃制成的透明上盖10，海水收集腔201的四周设有海水输运导管8，海水输运导管8下端穿过漂浮底座1后伸入海水内，海水输运导管8的上端贯穿吸热壁4后延伸至海水淡化腔2的内部，海水输运导管8位于海水淡化腔2的出水端口与吸热壁4的内表面平齐，淡水收集腔202的外侧设有淡水出水阀11。

海水收集腔201由若干个吸热壁4围成，吸热壁4的底端与漂浮底座1密封连接，吸热壁4由黑色容易吸热的塑料制成，通过吸收太阳光热对海水淡化腔2内部进行加热，海水收集腔201的内部设有与其内壁贴合的中空泡沫板5。

海水收集腔201内在中空泡沫板5的空心区域设有光吸收薄膜6，光吸收薄膜6由具有芯吸特性的黑色纸质或棉质材料制成，光吸收薄膜6表面粗糙，有利于减少太阳光反射，表面具有充足的纤维，通过芯吸效应吸收海水并通过扩散实现液体在其表面的完全、均匀扩散，光吸收薄膜6吸收太阳光的热量吸附在其表面的海水辅助进行加热，提高海水蒸发效率，由于水在低压时沸点相对于在标准大气压状态下的沸点低，海水蒸发效率得到进一步提高。光吸收薄膜6上可以设置若干个等距排列设置的通孔，设置通孔用于海水蒸发时水蒸气能及时穿过光吸收薄膜6，避免光吸收薄膜6对水蒸气的上升形成阻挡。

中空泡沫板5的上表面对应每个海水输运导管8的出水端口位置均加工有圆弧形凹槽601，当海水淡化腔2内没有海水时，圆弧形凹槽601恰好与海水输运导管8出水端口对接，随着海水的不断注入，泡沫板5沿吸热壁4的内壁上浮。

海水收集腔201的内部底端设有真空泵7，真空泵7与太阳能板3电连接，真空泵7用于定时抽取海水淡化腔2内的气体，使腔内气压降低到一定值。

吸热壁4外围设有若干个相互密封连接的冷凝壁9，吸热壁4与冷凝壁9之间形成淡水收集腔202，透明上盖10的底端与冷凝壁9的顶端镶嵌连接；漂浮底座1的顶端设有密封槽101，冷凝壁9的底端插接在密封槽101内，冷凝壁9由六块透明材质的玻璃或亚克力板镶嵌连接而成，冷凝壁9的内部沿其高度方向设有若干个等距排列的毛细孔901，密封槽101内设有若干个与毛细孔901对应的透水孔102，透水孔102贯穿至漂浮底座1，由毛细孔901用于对海水吸附进入冷凝壁9内，海水对冷凝壁9进行降温，加速冷凝壁9上的水蒸气进行冷却液化，使液化形成的水珠沿冷凝壁9向下流入淡水收集腔202内。

工作原理：

其在工作时：太阳能板3吸收太阳光能，为真空泵7提供电能，真空泵7启动一段时间，对海水淡化腔2内进行抽气，适当降低腔内气压，吸热壁4吸收太阳热能，使海水淡化腔2内部加热形成高温状态。将该装置放置在海面上，由于海水淡化腔2内气压比腔外气压低，海水输运导管8在装置内外的大气压强的共同作用下将其下方的海水吸取并经过泡沫板5的圆弧形凹槽601流进到海水收集腔201中。当海水收集腔201中存在一定水量，由于水位升高，泡沫板5沿着吸热壁4的内壁向上漂浮，封闭住海水输运导管8出水端口，此时海水淡化腔2内部仍处于低气压状态。通过芯吸效应，光吸收薄膜6吸收海水并通过扩散实现液体在其表面的完全、均匀分散，对海水进行集中加热，提高蒸发效率。由于海水收集腔201内海水蒸发，水位下降，泡沫板5沿吸热壁4向下漂浮，露出海水输运导管8出水端口。

水蒸气上升并凝固液化在收集腔冷凝壁9上，沿着收集腔冷凝壁9液化并成股流下，在淡水收集腔202内底部汇集。水蒸气液化，真空泵7再次启动，使海水淡化腔2内气压降低，海水输运导管8在装置内外的大气压强的共同作用下再一次将其下方的海水吸取进入海水收集腔201中。泡沫板5上浮，封闭输运导管出水端口，真空泵7继续工作，使腔内气压达到设定的低压值。如此循环往复。

当淡水收集腔202内的淡水达到一定体积后，可通过透明上盖10的阀口对海水淡化腔2内进行充气，从而达到海水淡化腔2内外气压平衡，打开淡水出水阀11引出、收集并取用。

该装置利用低压高温环境下，水的沸点降低，提高了蒸发效率，具有绿色环保、淡水产能高、制造工艺简单、应用环境范围广等优势。一方面，其规模化应用能解决现阶段海水淡化技术能源损耗大、生产成本高的问题；另一方面，也具有常用随身设备简单、便携性的要求，能满足个人野外旅行等活动中偶遇突发状况时对应急淡水的需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (7)

1.一种自漂浮式太阳能海水淡化装置，其特征在于，包括漂浮底座和安装在其顶端的海水淡化腔，所述漂浮底座的四周设有太阳能板，所述海水淡化腔包括顶部相互连通的海水收集腔和淡水收集腔，所述海水淡化腔的顶端设有透明上盖，所述海水收集腔的四周设有海水输运导管，所述海水收集腔的内部设有与其内壁贴合的中空泡沫板，所述海水收集腔的内部底端设有真空泵，所述真空泵与所述太阳能板电连接，所述海水收集腔内在所述中空泡沫板的空心区域设有光吸收薄膜，所述中空泡沫板的上表面对应每个所述海水输运导管的位置均加工有圆弧形凹槽；

所述海水收集腔由若干个吸热壁围成，所述吸热壁的底端与所述漂浮底座密封连接，所述吸热壁外围设有若干个相互密封连接的冷凝壁，所述吸热壁与所述冷凝壁之间形成所述淡水收集腔；所述漂浮底座的顶端设有密封槽，所述冷凝壁的底端插接在所述密封槽内，所述冷凝壁的内部沿其高度方向设有若干个等距排列的毛细孔，所述密封槽内设有若干个与所述毛细孔对应的透水孔，所述透水孔贯穿所述漂浮底座。

2.根据权利要求1所述的自漂浮式太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述冷凝壁由透明材质的玻璃或亚克力板制成。

3.根据权利要求1所述的自漂浮式太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述淡水收集腔的外侧设有淡水出水阀。

4.根据权利要求1所述的自漂浮式太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述光吸收薄膜上设有若干个等间距排列设置的通孔。

5.根据权利要求1所述的自漂浮式太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述透明上盖由石英玻璃制成。

6.根据权利要求2所述的自漂浮式太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述吸热壁由黑色吸热材料制成。

7.根据权利要求1所述的自漂浮式太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述光吸收薄膜由黑色纸质或棉质材料制成。