CN116199292B - 一种表面超亲水改性的海水淡化器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海水淡化器技术领域，具体公开了一种表面超亲水改性的海水淡化器，包括外管体、蒸发槽、溢流接收槽海水加注管和热介质导管，外管体的两端通过管口封板密封设置，外管体的上端设置有连接口，连接口上密封连接有蒸汽冷凝罩，蒸汽冷凝罩的上端呈圆弧状设置，下端呈向上凹陷的弧线状设置，蒸汽冷凝罩上端圆弧状的左右两端低于蒸汽冷凝罩下端与连接口相连接的高度设置，蒸汽冷凝罩的左右两端和外管体的下端均设置有淡水排管，蒸发槽的外壁上设置有超亲水改性涂层；本发明公开的海水淡化器有效提高了海水蒸发时的液化效率，解决了现有管式海水淡化器因液化效率受限的问题，同时还能够方便对蒸发槽及热介质导管上的结垢进行快速清理。

Description

一种表面超亲水改性的海水淡化器

技术领域

本发明涉及海水淡化器技术领域，具体公开了一种表面超亲水改性的海水淡化器。

背景技术

从上世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展。在已经开发的二十多种海水淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，其中蒸馏法是利用热介质或加热装置对海水进行加热使其汽化，然后再对水蒸气进行冷凝液化得到淡化水。

申请号为CN2017103624388的发明专利公开了一种表面改性强化的管式海水淡化器，该管式海水淡化器在冷凝套管的内壁上设置有疏水膜，两根前后并排的导热管将蒸发槽固定于冷凝套管内，在蒸发槽的周侧外壁上设有亲水膜，从蒸发槽溢流出的海水由溢流回收槽收集，溢流回收槽左端板的底部接有溢流管，溢流回收槽的右端通过两个支耳悬挂在两根导热管上；在冷凝套管中部的顶壁上设置进水管，底壁接有出水管。该发明公开的管式海水淡化器通过对蒸发槽周侧外壁进行亲水改性，对冷凝套管的内壁进行疏水改性，实现了强化传热、促进冷凝的效果，在一定程度上提高了整个管式海水淡化器的海水淡化效率。但是该管式海水淡化器的海水淡化效率仍然不佳，这主要是因为冷凝套管的表面面积有限，当提高海水加热效率时，其冷凝效率得不到提升，而没有及时液化的水蒸气会使得冷凝套管内部的混合气气压增大，进一步提高了海水的沸点。该专利仅依靠空气对冷凝套管进行降温的效果不佳，而设置风机吹向冷凝套管则需要不停歇的运行才能提高冷凝套管的降温效果，致使整个海水淡化时的电能损耗增加。另外，该管式海水淡化器在使用一段时间后，其蒸发槽的内壁、导热管的外壁上都会形成一层海水垢，而海水垢的存在则会影响对海水的加热效果，需要作业人员定期将蒸发槽从冷凝套管中取出进行清理，整个清理过程中较为复杂，而且耗时较长。因此，针对现有管式海水淡化器的上述不足，本申请提出了一种能够有效解决上述技术问题的表面超亲水改性的海水淡化器。

发明内容

本发明的目的是针对现有管式海水淡化器在背景技术中提出的不足，提出了一种能够提高管式海水淡化器运行效率以及方便对其蒸发槽、导热管上结垢进行清理的海水淡化器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种表面超亲水改性的海水淡化器，包括外管体、蒸发槽、溢流接收槽海水加注管和热介质导管，所述外管体的两端通过管口封板密封设置，所述蒸发槽与其中一个管口封板相连接，所述海水加注管连接在外管体的端部且位于蒸发槽的正上方，所述溢流接收槽连接在蒸发槽的下端，且溢流接收槽上连接有伸出管口封板设置的溢流水排管，所述热介质导管设置在蒸发槽中且两端均伸出管口封板设置，所述外管体的上端设置有连接口，所述连接口上密封连接有蒸汽冷凝罩，所述蒸汽冷凝罩的上端呈圆弧状设置，下端呈向上凹陷的弧线状设置，所述蒸汽冷凝罩上端圆弧状的左右两端低于蒸汽冷凝罩下端与连接口相连接的高度设置，所述蒸汽冷凝罩的左右两端和外管体的下端均设置有淡水排管，所述蒸发槽的外壁上设置有超亲水改性涂层。

作为上述方案的进一步设置，位于所述外管体的左右两侧均设置有浸辊槽，另一个所述管口封板的外表面圆心处转动连接有弹性伸缩式摆臂，所述弹性伸缩式摆臂的端部转动连接有辊杆，且辊杆上设置有海绵吸水层，所述弹性伸缩式摆臂的转动连接处设置有实现辊杆在两个浸辊槽之间往复摆动的驱动单元。

作为上述方案的进一步设置，所述蒸汽冷凝罩的上端圆弧状外表面也设置有超亲水改性涂层。

作为上述方案的具体设置，所述超亲水改性涂层为等离子喷涂的氧化锆或氧化铝其中的一种。

作为上述方案的进一步设置，所述蒸汽冷凝罩的上端侧壁设置有蒸汽压力传感器，所述蒸汽压力传感器电性连接有控制箱，所述驱动单元与控制箱之间电性连接。

作为上述方案的具体设置，所述弹性伸缩式摆臂包括套设在管口封板圆心处凸轴上的圆套块，所述圆套块上连接有第一连接段，所述第一连接段通过弹簧和导向滑杆连接有第二连接段，所述辊杆转动连接在第二连接段的端部。

作为上述方案的具体设置，所述驱动单元包括设置在圆套块下方的底座块，所述底座块上通过滑轨移动设置有齿条，且底座块的侧端设置与齿条相连接的伸缩驱动件，所述圆套块上同心设置有与齿条相啮合的齿轮。

作为上述方案的进一步设置，连接有所述蒸发槽的管口封板中密封转动连接有旋转盘，且蒸发槽与旋转盘相连接，所述旋转盘与管口封板之间通过螺栓可拆卸连接，所述旋转盘上密封插接有伸入到外管体内部的抽拉杆，所述抽拉杆的内端设置有与蒸发槽内壁相贴合的刮板，且刮板上开设有与热介质导管相匹配的圆孔。

作为上述方案的进一步设置，所述抽拉杆的外端部设置有拉环。

作为上述方案的进一步设置，所述外管体的下端设置有若干个将外管体进行稳定支撑的支撑脚板。

与现有管式海水淡化器相比，本发明有益效果如下：

本发明公开的管式海水淡化器在外管体上端设置有一个特殊形状设计的蒸汽冷凝罩，使得在海水蒸发淡化过程中产生的水蒸气具有更大的液化接触面积，而且液化后的淡水会直接从淡水排管中排出整个淡化器，其有效提高了海水蒸发淡化时的液化效率，提高了海水淡化器的运行效果。

本发明还进一步通过弹性伸缩式摆臂连接有绕着蒸汽冷凝罩上表面进行旋转摆动的辊杆，同时在辊杆的外表面设置有海绵吸水层以及在外管体的左右两侧设置浸辊槽；当外管体和蒸汽冷凝罩对水蒸气的冷凝效率低于蒸发槽的海水蒸发效率时，通过蒸汽压力传感器进行检测，然后再主动控制驱动单元开始运行，在驱动单元的作用下辊杆及海绵吸水层会往复摆动，并在摆动过程中辊杆及海绵吸水层会进入到浸辊槽中吸收低温海水，然后再在摆动过程中海绵吸水层会与蒸汽冷凝罩的上表面接触挤压，从而在蒸汽冷凝罩的表面涂上低温海水实现其降温，进一步提高了整个海水淡化器的液化效率。

本发明还在蒸发槽的外壁以及蒸汽冷凝罩的上表面外壁设置一层超亲水改性涂层，蒸发槽外壁上的超亲水改性涂层能够使得蒸发过程中溢流出来的高温海水在其外壁形成一层均匀的水膜，增大了蒸发海水的热交换面积，提高了其蒸发效率；同时蒸汽冷凝罩上设置的超亲水改性涂层能够提高海绵吸水层在其外表面涂布形成的冷却水膜面积，利用蒸发吸热的原理进一步增加了蒸汽冷凝罩的冷却降温效果，提高了整个海水淡化器的工作效率。

本发明还进一步通过结构改进，当需要对蒸发槽内壁以及热介质导管外壁上的结垢进行清理时，只需要通过旋转盘将蒸发槽的开口朝下，然后通过抽拉杆使得刮板移动，在刮板移动的过程中能够将结垢进行快速清理；整个清理过程中无需对海水淡化器进行拆解，其操作简单、快捷，整个海水淡化器实用性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明实施例1的立体结构示意图；

图2为本发明实施例1的立体爆炸图；

图3为本发明实施例1的主视平面结构示意图；

图4为本发明实施例2的立体结构示意图；

图5为本发明实施例2中弹性伸缩式摆臂、辊杆等立体结构示意图；

图6为本发明图4中A处的放大结构示意图；

图7为本发明实施例2的主视平面结构示意图；

图8为本发明实施例3的立体结构示意图；

图9为本发明实施例3中蒸发槽、旋转盘、抽拉杆等立体结构示意图。

实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~9，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例

实施例1公开了一种表面超亲水改性的海水淡化器，参考附图1、附图2和附图3，其主体结构包括外管体1、蒸发槽2和蒸汽冷凝罩3，在外管体1的下端焊接有若干个支撑脚板101，通过支撑脚板101将该外管体1进行稳定支撑，然后还在外管体1的左右两端开口处均焊接有法兰102，并通过法兰102密封连接有管口封板4，通过管口封板4将外管体1的两端开口密封。

将蒸发槽2的端部与其中一个管口封板4的内侧壁固定连接，并在蒸发槽2中设置有伸出该管口封板4的热介质导管5。具体的热介质导管5包括平行设置在蒸发槽2中的进管段和出管段，并在进管段和出管段的一端部之间由弯头管相连接，然后再将进管段和出管段的另一端均伸出管口封板4设置，使得热介质能够从进管段的外端进入，经过弯头管后沿着出管段进行流动，最后从出管段的外端排出，实现了热介质的循环流动，并在其流动过程中完成热介质与海水之间的热交换，使得蒸发槽2中的海水快速加热。

在外管体1的上端沿其轴线方向设置有连接口103，并将蒸汽冷凝罩3的下端与连接口103密封连接。本实施例中蒸汽冷凝罩3的上端呈圆弧状设置，且高圆弧状以外管体1自身的中轴线为圆心，同时其下端也呈向上凹陷的弧线状设置，并且蒸汽冷凝罩3上端圆弧状的左右两端水平高度要低于蒸汽冷凝罩3下端与连接口103相连接的位置，使得液化后的淡水能够向蒸汽冷凝罩3的左右两端流动。然后在蒸汽冷凝罩3左右两端均连接有第一淡水排管6，同时还在外管体1的下端连接有第二淡水排管，并将两个第一淡水排管6和第二淡水排管的下端相汇聚连接有淡水回收总管7，使得在外管体1、蒸汽冷凝罩3中冷凝液化产生的淡水都能够汇聚至淡水回收总管7中，然后由淡水回收总管7进行排放收集。

在靠近法兰102一侧的外管体1上端连接有海水加注管8，该海水加注管8的外端与海水源相连接，内端设置在蒸发槽2上端开口的正上方，使得加注的海水能够全部落入到蒸发槽2中。另外，为了避免蒸发槽2中的海水直接落入到外管体1的底部并与液化后的淡水混合在一起，还在蒸发槽2的下端焊接有溢流接收槽9，同时在溢流接收槽9的一端部连接有穿过管口封板4并伸出外管体1设置的溢流水排管901，使得从蒸发槽2中流出的海水能够流淌到溢流接收槽9中，然后溢流接收槽9中接收到的海水又能够通过溢流水排管901排出外管体1，避免了溢流出来的海水与外管体1下端液化后的淡水相混合。

本实施例公开的海水淡化器在运行，通过海水加注管8将海水加入到蒸发槽2中，直至蒸发槽2中的海水溢出，溢出的海水会沿着蒸发槽2的外壁流动至下端，然后滴落在溢流接收槽9中，当发现溢流接收槽9中海水从溢流水排管901中排出后则表示海水加注完成。此时向热介质导管5中通入高温介质，具体的高温介质可以为高温热空气或者高温导热油均可，然后通过高温介质与蒸发槽2中海水之间的热交换使得海水迅速升温并使其沸腾，产生的水蒸气会向上运动与外管体1上端内壁以及与蒸汽冷凝罩3上端内壁相接触并发生液化。在外管体1内壁上液化的淡水会流至外管体1的下端，在蒸汽冷凝罩3内壁上液化的淡水则流至其左右两端，然后液化后的淡水均汇聚至淡水回收总管7中排出进行收集即可。

由于蒸发槽2中的海水在沸腾时，其部分高温海水会溢出蒸发槽2，并沿着蒸发槽的外壁向下流动，此时为了增加高温海水溢出时在蒸发槽2外壁之间的蒸发面积，还在蒸发槽2的外壁上设置有一层超亲水改性涂层。该超亲水改性涂层具体可为等离子喷涂的氧化锆或者氧化铝，通过该超亲水改性涂层的设计能够使得溢流出来的高温海水在超亲水改性涂层表面上会快速铺展，形成匀质水膜，该水膜再继续与蒸发槽2外壁之间进行热交换升温，进而实现其快速蒸发形成水蒸气。最后，为了保证蒸发槽2外壁上水膜面积的最大化，还将蒸发槽2的下半部呈半圆形设计，同时将蒸发槽2的上端开口进行最大化设计，从而充分保证其蒸发槽3中的海水蒸发面积，提高海水淡化过程中的蒸发效率。

实施例

实施例2公开了一种以实施例1中技术方案为基础进行优化改进设计的海水淡化器，其主要针对当热介质导管5中的热介质流动速度增大或者温度升高而达到了蒸发槽2中海水蒸发的最大效率时，由于外管体1、蒸汽冷凝罩3对高温蒸汽的液化效果有限，进而制约了整个海水淡化器效率的不足。

本实施例2与实施例1相同之处不做再次说明，其不同之处参考附图4、附图5、附图6和附图7。本实施例2还在外管体1的左右两侧各设置有一个浸辊槽10，在浸辊槽10的内部装有低温的海水。同时在另一个管口封板4的外表面圆心处焊接有凸轴11，并在凸轴11中转动设置有弹性伸缩式摆臂12，然后在弹性伸缩式摆臂12与凸轴11的转动处设置有实现弹性伸缩式摆臂12进行往复摆动的驱动单元13，并在弹性伸缩式摆臂12的端部转动连接有辊杆14，在辊杆14的外表面设置有一层海绵吸水层15。在驱动单元13的作用下，弹性伸缩式摆臂12能够绕着凸轴11进行往复摆动，并且当弹性伸缩式摆臂12每次摆动至最大幅度时，其辊杆14和海绵吸水层15均能够伸入到浸辊槽10中吸收低温的海水。同时，在弹性伸缩式摆臂12摆动的过程中，其辊杆14上的海绵吸水层15能与蒸汽冷凝罩3上端的圆弧面相接触并进行挤压，然后在挤压过程中使得海绵吸水层15中的海水被挤出并均匀涂布在蒸汽冷凝罩3的上表面，从而达到对蒸汽冷凝罩3快速降温的效果。

在具体设计时，该弹性伸缩式摆臂12包括套设在凸轴11上的圆套块121，在圆套块121上固定连接有第一连接段122，在第一连接段122的外端部通过弹簧124活动连接有第二连接段123，其辊杆14转动连接在第二连接段123的外端。同时还在第一连接段122与第二连接段123之间设置有导向滑杆125，通过导向滑杆125和弹簧124的作用使得第二连接段123在受到外力的作用下能够沿着导向滑杆125移动一小段距离实现伸缩调节。

该驱动单元13包括设置在弹性伸缩式摆臂12正下方的底座块131，在底座块131上设置有滑轨132，在滑轨132上滑动设置有齿条133，同时在底座块131的侧端安装有用于推动该齿条133的伸缩驱动件134，具体的伸缩驱动件134可选用电动伸缩杆或者气缸其中的一种，然后在圆套块121上同心设置有与齿条133相啮合的齿轮135。上述驱动单元13可通过控制伸缩驱动件134的伸长或缩短来推动齿条133进行往复移动，然后在齿条133往复移动的过程中通过与齿轮135之间的啮合作用实现整个弹性伸缩式摆臂12在左右两个浸辊槽10之间的往复摆动。

另外，为了实现驱动单元13的控制启动，还设置有信息采集控制单元，该信息采集控制单元包括设置在蒸汽冷凝罩3侧壁上端的蒸汽压力传感器16，并将蒸汽压力传感器16电线连接有控制箱17，同时驱动单元13中的伸缩驱动件134也与控制箱17电性连接。当蒸汽压力传感器16采集到蒸汽冷凝罩3内部的蒸汽压力超过设定值后，则表示蒸汽冷凝罩3与外管体1对蒸汽的冷凝速度小于蒸发槽2中的海水蒸发速度，此时控制箱17会发出控制指令使得驱动单元13运行，然后在驱动单元13的作用下弹性伸缩式摆臂12能够在左右两个浸辊槽10之间的往复摆动，并在摆动过程中通过海绵吸水层15与蒸汽冷凝罩3上端圆弧面的挤压作用使得低温海水能够被均匀涂布在蒸汽冷凝罩3的上端圆弧面上，实现对蒸汽冷凝罩3的降温，从而提高蒸汽冷凝罩3对内部水蒸气的冷凝效果。

最后，本实施例2还在蒸汽冷凝罩3的上端圆弧面上也等离子喷涂有一层超亲水改性涂层，当海绵吸水层15上的海水被涂布在蒸汽冷凝罩3的上端圆弧面上时能够形成一层面积更大的匀质水膜，该匀质水膜能够快速吸收蒸汽冷凝罩3上的热量并进行蒸发，从而进一步提高了对蒸汽冷凝罩3的冷却降温效果，保证了在增加蒸发槽2的加热功率时，其蒸汽冷凝罩3具有对水蒸气足够的冷凝效果，进而提高了海水淡化器的最大效率。

实施例

实施例3公开了一种以实施例1或实施例2中技术方案为基础进行改进设计的海水淡化器，其主要针对现有管式海水淡化器在定期清理蒸发槽2内部的结垢时，需要将其进行整体拆解后再进行清理的不足。

本实施例3与实施例1或实施例2相同之处不做再次说明，其不同之处参考附图8和附图9。本实施例3在伸出热介质导管5的管口封板4上同心设置有密封转动设计的旋转盘18，并在旋转盘18的上下端均焊接有耳板181，然后将该旋转盘18通过耳板181上的螺栓与管口封板4固定连接。同时蒸发槽2、热介质导管5以及溢流水排管901均与旋转盘18连接设置。在远离旋转盘18一侧的蒸发槽2中设置有刮板19，该刮板19与蒸发槽2的内壁全部贴合设置，同时在刮板19上开设有用于贯穿热介质导管5的圆孔。然后还在旋转盘18上开设有抽拉孔，并在抽拉孔中密封贯穿有一个平行与蒸发槽2设置的抽拉杆20，然后将抽拉杆20的内端与刮板19相连接，并在抽拉杆20的外端设置有拉环21。

本实施例3所公开的管式海水淡化器当需要对蒸发槽2内壁以及热介质导管5外壁上的结垢进行清理时，将热介质导管5的两端部与热介质源拆除，然后卸下耳板181上的螺栓，将旋转盘18在管口封板4中旋转180°，使得蒸发槽2的开口端朝下设置。接着再手持拉环21将抽拉杆20向外拉动，然后通过刮板19的作用将蒸发槽2内壁以及热介质导管5外壁上的结垢刮下，刮下后再将抽拉杆20重新推入外管体1内部复位。此时再次将旋转盘18旋转180°使得蒸发槽2的开口朝上设置，然后通过海水加注管8向蒸发槽2中注入海水进行清洗，待清洗完成后再将蒸发槽2的开口转动至朝下设置，从而将蒸发槽中的海水和清洗下来的杂物排尽，同时继续加入海水对外管体1的下端进行冲洗即可。待清洗完成后将蒸发槽2再次转动至开口朝上，最后通过耳板181上的螺栓将其固定后即可再次投入使用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种表面超亲水改性的海水淡化器，包括外管体、蒸发槽、溢流接收槽海水加注管和热介质导管，所述外管体的两端通过管口封板密封设置，所述蒸发槽与其中一个管口封板相连接，所述海水加注管连接在外管体的端部且位于蒸发槽的正上方，所述溢流接收槽连接在蒸发槽的下端，且溢流接收槽上连接有伸出管口封板设置的溢流水排管，所述热介质导管设置在蒸发槽中且两端均伸出管口封板设置，其特征在于，所述外管体的上端设置有连接口，所述连接口上密封连接有蒸汽冷凝罩，所述蒸汽冷凝罩的上端呈圆弧状设置，下端呈向上凹陷的弧线状设置，所述蒸汽冷凝罩上端圆弧状的左右两端低于蒸汽冷凝罩下端与连接口相连接的高度设置，所述蒸汽冷凝罩的左右两端和外管体的下端均设置有淡水排管，所述蒸发槽的外壁上设置有超亲水改性涂层；

位于所述外管体的左右两侧均设置有浸辊槽，另一个所述管口封板的外表面圆心处转动连接有弹性伸缩式摆臂，所述弹性伸缩式摆臂的端部转动连接有辊杆，且辊杆上设置有海绵吸水层，所述弹性伸缩式摆臂的转动连接处设置有实现辊杆在两个浸辊槽之间往复摆动的驱动单元；

所述蒸汽冷凝罩的上端圆弧状外表面也设置有超亲水改性涂层。

2.根据权利要求1所述的表面超亲水改性的海水淡化器，其特征在于，所述超亲水改性涂层为等离子喷涂的氧化锆或氧化铝其中的一种。

3.根据权利要求1所述的表面超亲水改性的海水淡化器，其特征在于，所述蒸汽冷凝罩的上端侧壁设置有蒸汽压力传感器，所述蒸汽压力传感器电性连接有控制箱，所述驱动单元与控制箱之间电性连接。

4.根据权利要求1所述的表面超亲水改性的海水淡化器，其特征在于，所述弹性伸缩式摆臂包括套设在管口封板圆心处凸轴上的圆套块，所述圆套块上连接有第一连接段，所述第一连接段通过弹簧和导向滑杆连接有第二连接段，所述辊杆转动连接在第二连接段的端部。

5.根据权利要求4所述的表面超亲水改性的海水淡化器，其特征在于，所述驱动单元包括设置在圆套块下方的底座块，所述底座块上通过滑轨移动设置有齿条，且底座块的侧端设置与齿条相连接的伸缩驱动件，所述圆套块上同心设置有与齿条相啮合的齿轮。

6.根据权利要求1所述的表面超亲水改性的海水淡化器，其特征在于，连接有所述蒸发槽的管口封板中密封转动连接有旋转盘，且蒸发槽与旋转盘相连接，所述旋转盘与管口封板之间通过螺栓可拆卸连接，所述旋转盘上密封插接有伸入到外管体内部的抽拉杆，所述抽拉杆的内端设置有与蒸发槽内壁相贴合的刮板，且刮板上开设有与热介质导管相匹配的圆孔。

7.根据权利要求6所述的表面超亲水改性的海水淡化器，其特征在于，所述抽拉杆的外端部设置有拉环。

8.根据权利要求1所述的表面超亲水改性的海水淡化器，其特征在于，所述外管体的下端设置有若干个将外管体进行稳定支撑的支撑脚板。