CN204151097U - 太阳能吸附式双功能制淡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能吸附式双功能制淡装置，包括原料水箱、蒸气室、透光板、吸附床、冷凝器、淡水箱、百叶窗式隔板、侧盖板、顶盖板。所述的透光板安装在蒸气室的顶部，在透光板与冷凝器的结合处安装顶盖板，在原料水箱的侧壁设有补水侧盖板，吸附床安装在蒸气室中，百叶窗式隔板安装在蒸气室和原料水箱之间，透光板和吸附床之间的水蒸气通道与冷凝器相通，淡水箱位于冷凝器下方。通过控制侧盖板、顶盖板、百叶窗式隔板的启、闭，本实用新型可在两种模式——原水取水模式、空气取水模式下运行，从而具备从各种水质的原料水中制取淡水和从空气中获取淡水双重功能，突破了现有制淡装置功能单一的局限性。

Description

太阳能吸附式双功能制淡装置

技术领域

本实用新型属于淡水获取技术领域，特别是涉及一种利用太阳能从海水、苦咸水、废水、高浊度地表水等各种原料水中制取淡水和从空气中获取淡水的太阳能吸附式双功能制淡装置。

背景技术

淡水是人类生存不可或缺的物质。淡水资源短缺已成为许多国家和地区社会与经济发展的瓶颈，从海水、苦咸水、甚至污水中制取淡水已成为解决淡水问题的有效途径。目前全球淡化水总容量超过7000万吨/日。除了建造大、中型淡化厂以实现区域供水外，灵活可靠的小型或便携式制淡装置对于灾区、边远地区、野外作业等的人们来说有着特殊重要的意义。

对固定式淡化厂而言，其原料水水质和成分常年相对稳定，但对便携式或小型可移动式制淡设备而言，其原料水水质和成分会随使用地点的不同而发生极大的变化，可能有时是海水、有时是苦咸水、有时是污水，更有甚者，有时还可能根本没有原料水。显然，如果能发明一种装置，不仅可从各种水质的原料水中制取清洁淡水，而且无原料水时还可从环境空气中获取淡水，这将是极有意义的事情。本实用新型以此为出发点，利用无所不在的太阳能为唯一驱动能源，基于某些物质（如硅胶）对水蒸气的吸附/脱附作用，提出一种可从各种原料水和空气中获取淡水的双功能制淡装置。

对现有文献资料进行检索发现，无论是大型还是小型制淡系统，现有技术涉及的都只是单功能装置，典型的如反渗透海水/苦咸水淡化装置、多级闪蒸海水淡化装置、多效蒸馏海水淡化装置、吸附式空气取水装置。由于本实用新型基于吸附/脱附原理而工作，因此对这方面文献进行了深入检索，发现了几种相关的单功能系统。例如：中国科学院广州能源研究所马伟斌等的实用新型专利（专利号：ZL 201120381002）“一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置”公开了一种利用吸附原理从海水中制取淡水的方法；该类系统只适用于存在原料水的场合。再如：上海交通大学王如竹等的发明专利（专利号：ZL 01113489）“太阳能吸附式空气取水装置”和大连冰山集团有限公司侴乔力等的发明专利（专利号：ZL 01102877）“太阳能吸附式空气取水器”公开了两种利用吸附原理从空气中获取淡水的装置；由于空气中水蒸气的分压力低，因此该类装置取水效率低、产水量少，尤其遗憾的是，即使有原料水可用，该类装置也无法进行利用，只能望“水”兴叹。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简洁、操作方便、灵活可靠的小型/便携式太阳能吸附式双功能制淡装置，用以从海水、苦咸水、高浊度地表水、污水等原料水中制取清洁淡水，当无原料水可用时则从空气中获取淡水，以满足灾难救助、野外生存、边远地区日常生活等场合的淡水需要。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

本实用新型是一种太阳能吸附式双功能制淡装置，包括原料水箱、蒸气室、透光板、吸附床、百叶窗式隔板、冷凝器、淡水箱、侧盖板、顶盖板；所述的透光板安装在蒸气室的顶部，在透光板与冷凝器的结合处开设一空气出口，在该空气出口安装顶盖板；所述的蒸气室位于透光板和百叶窗式隔板之间，吸附床安装在蒸气室中；所述的蒸气室的上部空间是脱附时的水蒸气通道，该水蒸气通道与冷凝器相通；所述的淡水箱与冷凝器相通，位于冷凝器下方；所述的原料水箱的侧壁上开设补水口/空气入口，该补水口/空气入口上设有侧盖板；所述的百叶窗式隔板以可开启、关闭的方式安装在蒸气室和原料水箱之间。

本实用新型还包括液位显示器，该液位显示器安装在淡水箱的侧壁外且与淡水箱内腔连通。

所述的透光板由透光性好的平板玻璃或钢化玻璃制成，呈一定角度倾斜安装。

所述的吸附床倾斜安装在蒸气室的顶部，且倾斜角度小于透光板的倾斜角度。

所述的蒸气室与冷凝器之间的内隔板倾斜布置。

所述的原料水箱的下部设有排水孔，在该排水孔上安装有排水阀。

所述的淡水箱下部设有出水孔，在该出水孔上安装有淡水阀。

    采用上述方案后，本实用新型具有以下优点：

（1）通过控制本实用新型中侧盖板、顶盖板、百叶窗式隔板的启、闭，装置可在两种模式——原水取水模式、空气取水模式下运行，从而具备从各种水质的原料水中制取淡水和从空气中获取淡水双重功能，突破了现有制淡装置功能单一的局限性，大大拓展了制淡装置对外部环境的适应性，具有广阔的应用空间和发展前景。

（2）本实用新型所产淡水水质好，以原水取水模式运行时更是如此，因为此时所产淡水通过双重蒸馏作用获得：一次是从原料水中蒸馏，一次是从吸附剂中蒸馏，从而可有效去除盐分、重金属、有机物和其他污染物，得到清洁淡水。

（3）本实用新型结构简单、操作方便、成本低廉。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是一种太阳能吸附式双功能制淡装置，包括原料水箱1、侧盖板2、百叶窗式隔板3、吸附床4、透光板5、顶盖板6、蒸气室7、冷凝器8、淡水箱9、液位显示器10、排水阀20、淡水阀30。

所述的透光板5倾斜安装在蒸气室7的顶部，由透光性好的平板玻璃或钢化玻璃制成，以提高太阳辐射的透过率，其周围用橡皮条与蒸气室7密封，以减少热损失。在透光板5与冷凝器8的结合处开设一出气口72，在该出气口72上安装可开启的顶盖板6。

所述的蒸气室7位于透光板5和百叶窗式隔板3之间。所述的吸附床4将蒸气室7分为两部分。上部空间（即透光板5和吸附床之4之间）为脱附过程的水蒸气通道71，该水蒸气通道71与冷凝器8相通；吸附床4的安装倾斜角度小于透光板5，使水蒸气通道71的流通面积随水蒸气的汇集而逐渐增大，利于水蒸气顺利通过。下部空间（即隔板3与吸附床4之间）为吸附时的水蒸气通道73；蒸气室7和冷凝器8之间的内隔板74倾斜布置，利于吸附过程中水蒸气的顺利通过。

所述的吸附床4倾斜安装在蒸气室7中。吸附床4由若干小吸附床41构成。每个小吸附床41外部包有金属丝网、内部填充颗粒状吸附剂；各小吸附床41固定在金属框架上，构成吸附床4。各小吸附床41之间留有间隙，以便于吸附和脱附时水蒸气的流动、以及空气取水模式下空气的流动。吸附床4上表面的金属框架和金属丝网上涂有选择性吸收涂层，以增加对太阳辐射的吸收；吸附床4下表面的金属框架和金属丝网上涂有绝热涂层，以减少热量散失。

    所述的原料水箱1的侧壁上开设补水口11，该补水口11既作为补充水的入口，也作为空气的入口，补水口11上设有侧盖板2；原料水箱1的下部设有排水孔，在该排水孔上安装有排水阀20，用以排出原料水淡化取水后的废水。原料水箱1由涂有耐腐蚀涂层的金属制成。当装置以原水取水模式工作时，补水口11用以补充原料水，补水完毕后关闭。当装置以空气取水模式工作时，补水口11用作环境空气进入装置的入口。

所述的百叶窗式隔板3以可开启、关闭的方式安装在蒸气室7和原料水箱1之间。所述的百叶窗式隔板3由若干塑料隔热片组成，其开、合由手柄31控制。转动手柄31，当各塑料片处于垂直位置时（即附图所示位置），百叶窗式隔板3处于打开状态，此时原料水箱1与蒸气室7连通。百叶窗式隔板3处的流通面积很大、流动阻力极小，非常利于水蒸气流动（原水取水模式时）和空气流动（空气取水模式时），从而有利于吸附过程的进行。转动手柄31，当各塑料片处于水平位置时，百叶窗式隔板3处于关闭状态，此时原料水箱1和蒸气室7被隔开。关闭时百叶窗式隔板3还起到隔热的作用，减小脱附过程中的太阳能集热损失。

所述的冷凝器8由金属制成，外壁面布有金属肋片81，以增强冷凝器与环境的换热，从而加快水蒸气的冷凝过程。冷凝器8内壁面涂有涂层，以利于水膜下降。

    所述的淡水箱9位于冷凝器8下方，以便承接来自冷凝器8的冷凝水。淡水箱9与冷凝器8没有固定的分界。淡水箱9下部设有出水孔，在该出水孔上安装有淡水阀30。冷凝水流入淡水箱9中，可通过淡水阀30放出。

所述的液位显示器10安装在淡水箱9的侧壁外且与淡水箱9内腔连通，以便于观察所制得的淡水量。

本实用新型的太阳能吸附式双功能制淡装置可以两种模式运行：原水取水模式和空气取水模式。下面分别叙述两种模式的具体工作过程。

原水取水模式：当所处环境有原料水可用时，采用本模式。本模式下顶盖板6始终保持关闭状态。水蒸气的吸附过程在夜间进行，脱附和冷凝过程在白天进行。打开侧盖板2，通过补水口11向原料水箱1中加入原料水，然后关闭侧盖板2。转动手柄31，打开百叶窗式隔板3，使原料水箱1与蒸气室7连通。当夜间环境温度降低、从而吸附床4的温度降低到一定值时，吸附剂开始吸附水蒸气。在白天，转动手柄31合上百叶窗式隔板3，隔断蒸气室7和原料水箱1的连接。太阳辐射透过透光板5加热吸附床4，当床温升高到一定值时，开始脱附出水蒸气。水蒸气流入冷凝器8，凝结放热成为液态水，汇集于淡水箱9中。淡水水位可以通过液位显示器10观察。淡水通过淡水阀30放出。

空气取水模式：当所处环境无原料水可用时，采用本模式。水蒸气的吸附过程在夜间进行，脱附和冷凝过程在白天进行。在夜间，打开侧盖板2和顶盖板6，转动手柄31打开百叶窗式隔板3，此时环境空气会以自然流通的方式，从补水口11进入，流经吸附床4后，由出气口72流出。在流经吸附床4中的空隙时，空气与吸附剂充分接触，空气中的部分水蒸气被吸附剂吸附。在白天，关闭侧盖板2和顶盖板6，转动手柄31合上百叶窗式隔板3。太阳辐射透过透光板5加热吸附床4，当床温升高到一定值时，开始脱附出水蒸气。水蒸气流入冷凝器8，凝结放热成为液态水，汇集于淡水箱9中。淡水水位可以通过液位显示器10观察。淡水通过淡水阀30放出。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已。依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种太阳能吸附式双功能制淡装置，其特征在于：包括原料水箱、蒸气室、透光板、吸附床、百叶窗式隔板、冷凝器、淡水箱、侧盖板、顶盖板；所述的透光板安装在蒸气室的顶部，在透光板与冷凝器的结合处开设一空气出口，在该空气出口安装顶盖板；所述的蒸气室位于透光板和百叶窗式隔板之间，吸附床安装在蒸气室中；所述的蒸气室的上部空间是脱附时的水蒸气通道，该水蒸气通道与冷凝器相通；所述的淡水箱与冷凝器相通，位于冷凝器下方；所述的原料水箱的侧壁上开设补水口，该补水口兼做空气入口，设有侧盖板；所述的百叶窗式隔板以可开启、关闭的方式安装在蒸气室和原料水箱之间。

2.根据权利要求1所述的太阳能吸附式双功能制淡装置，其特征在于：所述的透光板由透光性好的平板玻璃或钢化玻璃制成，呈一定角度倾斜安装。

3.根据权利要求1所述的太阳能吸附式双功能制淡装置，其特征在于：所述的吸附床倾斜安装在蒸气室中，且倾斜角度小于透光板的倾斜角度。

4.根据权利要求1所述的太阳能吸附式双功能制淡装置，其特征在于：所述的蒸气室与冷凝器之间的内隔板倾斜布置。