CN1649652A - 利用太阳、风及波浪能量,由咸水生产淡水的持续供应,超促进自然的方法和结构 - Google Patents

Abstract

一种淡水持续供应，采用文氏管管道系统的脱盐实现，通过增加空气流动的压力和速度，提高蒸发水的冷凝过程和处理，该结构(1)包括涂黑蒸发表面(16)，凹面的文氏管风墙(50)，垂直的文氏管风管(10)，与横向堆叠的中空圆筒(61)相连的冷凝腔室(5)，热传输管(40)从水体带来冷空气，在空气排出口(48)排出热空气，和水排出口(35)，其使水流入蓄水池(36)。

Description

利用太阳、风及波浪能量， 由咸水生产淡水的持续供应，超促进自然的方法和结构

技术领域

本发明涉及一种水脱盐的方法和装置。

背景技术

将水脱盐并产生淡水的过程并不是一个新的想法了，随着世界的文明发展已经被应用几个世纪了。通过煮沸盐水并收集蒸汽是人们可以从海水中得到淡水的最简单的方式。虽然该工艺过程变得越来越精细，事实上所有的脱盐工艺都需要大量的能量，大量的劳力的花费，且它们都产生了必须去除掉的副产品，如：巨大数量的浓缩盐水污染物。能量需求和费用连同污染物问题，使从海水中产生淡水变得很昂贵。反向渗透方法利用一个膜，该膜允许低盐度的水通过，即使膜技术在持续提高，但该方法也需要能量，费用和废物处理。

仅使用包括太阳能、风能及波浪能的被动的能量资源来传递淡水的持续资源，而没有任何大量的废物产品的水脱盐装置是一项长远的需求。

发明概述

本发明的目的是通过使用包括太阳能、风能及波能的被动能量资源产生淡水。本发明的另一个目的是利用并使用被动能量资源来“超促进”脱盐过程。本发明还有一个目的，是不使用任何产生的能量的资源，没有劳动费用，没有任何大量的废物产品，来生产持续淡水。本发明另一个目的，用超过该装置本身结构的一点附加费用，生产淡水的稳定资源。而本发明另有一个目的，是提供用混凝土或类似的原料建造本发明，使得本发明的结构可以使用很长时间。

结合以下说明，附加的权利要求和相关附图，本发明的这些和其他特性、状况和优势将被更好的理解。

附图说明

图1是本发明的剖面图。

图2是涂黑表面(blackened surface)、风墙和下管道部分开口的俯视图。

图3是涂黑表面、风墙、下管道部分开口和下管道部分的透视图。

图4是风墙将能量反射给涂黑表面的示意图。

图5是文氏管效应引导热空气和水蒸气进入下管道部分开口的示意图。

图6是热传输管和热量通过腔室上部区域交换至热传输管，和普通的横向堆叠的中空圆筒的示意图。

图7是常规横向堆叠中空圆筒，带有冷凝的水滴，当其穿过水滴的水流时从空气去除热量。

本发明最佳实施例

本发明是一个水脱盐装置。本发明设计为通过海水的脱盐来输送淡水的持续供给。

现在参考图1，本发明1包括机架2，最好由混凝土制成，该机架有上部区3和下部区4。在机架2内，有一系列的相互连接的腔室5，并在此系列中，与第一腔室6和末尾腔室7相连。这些腔室最好也是由混凝土制成。

一个最好由混凝土制成的总垂直的风管道10，在上管道部分12和下管道部分13之间，产生文氏管效应11。上管道部分12开口14进入排列5的第一腔室6，下管道部分13开口15临近涂黑表面16。排列的每一个腔室都有上部区17和下部区18，以及多个侧面19、一个顶部20和一个底部21。

采用滑动构造方法，侧面19由肋状的墙构成，这样，当混凝土混合物倾泻时，允许该构造滑落，这样允许将腔室建的非常大和高，且更有强度。侧面19上的冷凝物—水滴更容易沿侧面的褶皱流动，水滴23滴到腔室的下部区域18。

腔室的顶部20质地粗糙，最好像装蛋箱的表面，这是为了使表面增加，用于冷凝的水和水滴23给腔室下部区18。每个腔室至少有一个上温度区和至少一个下温度区，每个温度区可以与其他腔室的上和下温度区的温度不同。位于下部区18内的每个腔室21的底部，是收集水滴23的水收集水池26。

涂黑表面16与下管道部分13相连，部分的浸没于水体31的岸30中。最好通常用混凝土和河岸类似的材料制成的涂黑表面16，当通过水体31的波浪作用32冲上涂黑表面时，通过太阳能的吸收，加热空气并蒸发水。

排水快速通道33位于腔室的下部区18和底部21，该快速通道有一个带有出口部35的终端34，并被设计为，采用地心引力，从水池26中排出脱盐的水，脱盐的水由出口部35流出。至少一个由混凝土制成的蓄水池36，与排水快速通道的出口部35相连，同样采用地心引力，设计该蓄水池来保存水。

热力传输管40有一个流入部分41和一个流出部分44，当空气离开该结构时，该热力传输管产生文氏管效应45。流入部分41在水体31附近开始并打开46，做为空气入口。在空气排气端48，流出部分44终止并打开47，并排出热空气进入空气排气端。

参考图2-图5，图2描述了涂黑表面16，该涂黑表面与下管道部分13和下管道部分开口15相连。该涂黑表面16，通常适宜用混凝土或混凝土、乙烯基添加剂和河岸状材料的混合物构成，当波浪32提供水的持续供给来做蒸发用和连续清洗盐剩余物的表面时，该涂黑表面被设计成与外部的水体31接触。

参考图3，描述的是文氏管状的凹面风墙50、涂黑表面16和下管道部分开口15。涂黑表面16被设计为，蒸发水通常进入下管道部分开口15。如图4所示，最好是白色的、混凝土制成的凹面风墙50与涂黑表面16相邻。热传输管流入41供给同样也可以在图4中看到。设计凹面风墙50为反射表面，引导太阳能51至涂黑表面16来帮助水蒸发52。

如图5所示，凹面风墙50也引导空气和水蒸气52至下管道部分的开口15。当缓慢移动的空气和水蒸气，向文氏管53的窄端移动时，空气运动中的风墙的文氏管效应提高了速度和风压，在下管道部分13处的下管道部分开口15处，开始加速。

参考图6，7。图6描述了热量60上升至腔室的上部区17，在此处被热传输管40吸收。这允许较冷的、充满水的空气在蛋箱样粗糙的顶部冷凝，并沿墙上的褶皱滴下，形成小滴23，滑落到下面的水池26。横向中空的圆筒61沿着气流63的方向稍微向下倾斜。通常的横向堆叠的中空圆筒61引导空气和水蒸气63，从一个腔室到排列5中的另一个腔室，并使水成为水滴23，并排水到腔室的水池26中。冷凝小水滴64显示了来自横向的中空圆筒61的下端65的流动。

参考图7，常规横向堆叠的中空圆筒61的向下倾斜62，允许冷凝的水蒸气和水滴64，穿过来自下边的堆叠中空圆筒的引导的空气和水蒸气63。横向堆叠的空圆筒61的这部分端面图，显示了水滴的水流64去除热量，因而，当它穿过水流64流动时冷却热空气，使得在下一个腔室中的冷凝得到增强。

本发明机架2，最好用混凝土制成的，可以达到几百英尺的高度(可能超过六十米高)。本发明组件的尺寸和比率是位置决定的。高度应通过没有蒸发的水，包括盐水，来阻止腔室5的污染。为了耐磨损，涂黑表面16可以由包括用于耐磨的乙烯基添加剂的混合混凝土组成。

当水体31的水拍打着涂黑表面16时，由于涂黑表面吸收的太阳能，和涂黑表面表面温度增高，蒸发速度提高。经由文氏管轴上升的空气，通过下管道部分开口15，从水体31中带来微风。这个气流推动升高的热空气和蒸发的水至凹面风墙50的文氏管的窄端。该凹面风墙50的弯曲端，使来自上述水体31的表面的任何特定方向的空气流的集合的最大化，并将上述空气流重新导入凹面风墙文氏管53。

收集的热空气和蒸发的水，被迫使上升至垂直的文氏管风管10，造成空气速度和压力的提高。当热空气和蒸发的水流出垂直的文氏管支管14，并进入腔室时，会有一个突然的气压降低。当气流减速，热空气升至腔室17的上部区域时，该热空气包围着热传输管40，热传输管40吸收热量。

在腔室的粗糙的混凝土顶部20和/或肋状的侧面19，空气中的水开始冷凝。当小水滴23滑落，在腔室的下部21的水池26中将它们收集。收集的水经过排水快速通道33，从腔室到腔室地流动，并在排水出口部35处的机架处流出，在出口部处，水被引导到至少一个蓄水池36中。

当气压在第一腔室6中提高时，其促使充满水的空气，穿过连接在第一腔室6的常规横向堆叠的中空圆筒61的排列，到下一个腔室(同样的方式到其后的腔室)，在下一个腔室中，空气将重复发生在第一腔室中的冷凝循环。当空气穿过堆叠的横向中空圆筒61时，冷凝物沿着圆筒的内壁收集。圆筒向空气流63的方向稍微倾斜62，使得所有的冷凝物向下流出，并流出圆筒，进入下一个腔室。这增强来自所有堆叠横向中空圆筒61末端的水流64的水流效果。

当热空气穿过这个水滴水流64，缓慢通过时，该热空气持续变冷，使得在下一个腔室中的冷凝速率增加。当空气通过上一个，最好是第三个腔室7后，通过垂直的文氏管排气管道，该空气被向上引导，在腔室的顶部的一个角处，该空气从前述的腔室中收集辐射的热度，然后通过至少一个文氏管部分，最终从空气排气口48中排出。来自水体31表面的冷空气，最好是世界上最热部分的海水，进入热传输管40，并提供冷的温度来吸收热辐射进入热传输管40。该热量被吸收进入热传输管40，然后通过管向上辐射，在流出部分被释放使得后面的冷空气带入。

本发明的先前描述的版本有许多优势，包括使用被动能量来生产没有大量废物产品的淡水。因而，解决了与先前冷凝方面的尝试相关的问题。这是一个重要的启示，但是，本发明没有要求所有这些优势必须具体表现在本发明的每一个实施例中。

虽然本发明已经公开了一些实施例的相当可观的细节，其他实施例或版本也是可行的。因此，权利要求的精神和范围应不仅限于包含在此的实施例中的公开。

Claims (16)

1.一种水脱盐的方法，上述过程包括：提供一个涂黑表面与水体接触，以加热空气和使上述水从上述涂黑表面上蒸发；通过产生绝热压差的垂直的文氏风管，引导上述加热的空气和水蒸气向上，使得释放上述水蒸气进入一系列相连的腔室的第一腔室中；使得上述水蒸气在上述腔室内冷凝；从上述腔室中排出上述脱盐水；从上述腔室中排出上述加热的空气；和保留上述淡化水。

2.根据权利要求1的方法，其中，在至少一个蓄水池中保留上述淡化水。

3.一种在水体岸上使用的脱盐装置，包括：

a.一个机架，上述机架相对于上述水体岸有相当的高度；

b.在上述机架中的一系列相连的腔室；在上述腔室系列中有至少一个第一腔室和至少一个末尾腔室，每个上述腔室有至少一个上温度区和至少一个下温度区，每个区域与其他腔室的其他上温度区和下温度区的温度不同；

c.总垂直风管道连接上述机架，上述管道设计为，产生文氏管效应，上述管道有一个上管道部分和下管道部分，上述上管道部分开口进入上述第一腔室，上述下管道部分有一个开口；

d.每个上述腔室有一个上部区和一个下部区，每个上述腔室有多个侧面，一个顶部和一个底部，上述底部位于上述下部区并作为水收集池；

e.涂黑表面，连接上述下管道部分和上述下管道部分开口，设计上述涂黑表面为与外部的水体接触，上述涂黑表面还被设计成吸收太阳能，和蒸发上述外部水体的上述水，并且加热空气，使其升高，引起空气运动，并进入上述下管道部分开口；

f.排水快速通道，在上述腔室的上述下部区和下边区，上述排水快速通道有一个终端，且上述排水快速通道被设计位从上述水池重力的排出上述水；

g.空气排气端口，连接上述腔室排列的上述末尾腔室，上述空气排气端口设计为，排出已经通过上述末尾腔室和上述机架之外的上述腔室的空气，还被设计为，引起至少一个文氏管效应，当空气离开结构时大致匹配进入结构的空气速率；

h.至少一个蓄水池，上述蓄水池连接上述排水快速通道终端，并被设计成至少临时的保存水。

4.根据权利要求3的脱盐装置，其中，腔室的上述排列的互相连接包括普通横向堆叠的中空圆筒，设计上述普通横向堆叠的空圆筒为引导空气和水蒸气，设计上述圆筒以一个角度倾斜，使得上述水滴下，并排进上述腔室的上述水池。

5.根据权利要求4的脱盐装置，其中，上述横向堆叠的中空圆筒设计为，使得冷凝成水滴的水蒸气穿过导入的空气和水蒸气，使得当其穿过水滴的水流时，从空气中去除热量，冷却上述导入空气和水滴。

6.根据权利要求3的脱盐装置，其中，上述腔室侧面和顶部包括粗糙的表面，设计上述粗糙表面为，提供水凝结的增大的表面面积。

7.根据权利要求3的脱盐装置，还包括一个带有位于上述水体的表面的流入装置的热传输管，其位于空气进风口，在临近空气排出口和体的流入和流出之前，没有将空气加热，通过收集辐射的热量的结构运行。

8.根据权利要求3的脱盐装置，还包括临近上述涂黑表面的凹面风墙，上述风墙设计为反射面，来引导能量至上述涂黑表面，更可以设计为引导上述水滴进入上述下管道部开口。

9.根据权利要求8的脱盐装置，还包括带有弯曲末端的凹面的风墙，使得来自上述水体的表面上任何特定方向的空气流的集合最大化，并改变上述空气流进入风墙文氏管的方向，到与上述机架连接的上述垂直风管。

10.根据权利要求3的脱盐装置，其中，上述机架、上述腔室、上述管道、上述风墙和上述涂黑表面由混凝土制成。

11.根据权利要求10的脱盐装置，其中，上述管道、上述风墙和上述涂黑表面都由带有乙烯基添加剂的混凝土制成。

12.根据权利要求3的脱盐装置，其中，上述排水快速通道也包括一个排出口。

13.一种脱盐装置，包括：

a.一个机架，上述机架有一个上部区域和一个下部区域；

b.一系列相互连接的腔室在上述机架中，在上述系列中，上述一系列腔室有至少一个第一腔室和至少一个末尾腔室；

c.一个总垂直风管连接上述机架，上述风管设计为产生文氏管效应，上述风管有一个上管道部分和下管道部分，上述上管道部分开口进入上述第一腔室，上述下管道部分有一个开口，该开口大于在垂直的文氏管风管顶部的开口；

d.每个上述腔室有一个上部区域和一个下部区域，每个上述腔室有多个侧面，一个顶部和一个底部，上述顶部是质地粗糙的，上述质地设计为提供用于水在其上冷凝的表面，上述侧面设计为肋状使得水滴沿着侧面下落，上述底部位于上述下部区域和并作为收集水池；

e.涂黑表面连接上述下管道部分和上述下管道部分开口，上述涂黑表面设计为与外部的水体接触，上述涂黑表面还被设计为吸收太阳能和蒸发上述外部水体的上述水，并且加热空气，使其升高，产生空气运动进入上述下管道部分开口；

f.排水快速通道，位于上述腔室的上述下部区和下部区，上述排水快速通道有一个终端，上述终端有一个排出口，上述排水快速通道设计为从上述水池重力的排出上述水到上述排出口；

g.垂直的文氏管排出管，与上述腔室系列的上述末尾腔室相连，上述垂直的文氏管设计为，引导并排出已经通过上述末尾腔室和上述机架之外的上述腔室的空气，还设计为，产生至少一个使得空气向上并越过上述腔室顶部的文氏管效应以收集辐射的热量，并通过上述结构的顶部的空气排出口排出；

h.至少一个蓄水池，上述蓄水池连接上述排水快速通道终端，并设计为保存水；

i.常规横向堆叠中空圆筒，上述常规横向堆叠中空圆筒，设计成引导空气和水蒸气，上述圆筒设计为以一定角度倾斜，以允许上述水滴下，并排进上述腔室的上述水池，还设计为使得上述冷凝的水蒸气穿过上述导入的空气和水蒸气，为了当穿过水滴的水流时，通过从空气中去除热量冷却上述导入的空气和水蒸气；

j.临近涂黑表面的凹面的风墙，上述风墙设计为反射面，来引导能量至上述涂黑表面，还可设计成引导上述水蒸气进入上述下管道部分开口；和

g.上述凹面的风墙有弯曲的末端，使得来自上述水体的表面高处的任何特定方向的空气流的集合的最大化，来改变上述空气流进入风墙文氏管的方向，至与上述机架连接的上述垂直的风管。

14.根据权利要求13的脱盐装置，还包括一个带有位于上述水体的表面的流入装置的热传输管，其位于空气进风口，在临近空气排出口和体的流入和流出之前，没有将空气加热，通过收集辐射的热量的结构运行。

15.根据权利要求13的脱盐装置，其中，上述机架，上述腔室，上述管道，上述风墙和上述涂黑表面都由混凝土制成。

16.根据权利要求10的脱盐装置，其中，上述管道、上述风墙和上述涂黑表面都由带有乙烯基添加剂的混凝土制成。

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