CN205717132U - 一种基于光热转换产生蒸汽的装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于光热转换产生蒸汽的装置，包括吸收体、液体展开层、绝热层和泵水体，液体展开层设置在吸收体和绝热层之间，绝热层设有若干小孔，泵水体穿过所述小孔将液体传输至液体展开层，其中液体展开层和泵水体均为多孔材料。本实用新型只借助于太阳能，不消耗其它形式的能量；利用多孔材料的毛细管力结合绝热层的设计，得到独特的“灯芯”结构，将供水和传热有效的分离，实现了较高的光热转化效率；所采用的材料价格低廉，而且加工过程简易，利于规模化制备。
Description
技术领域
本实用新型属于工程技术领域，涉及一种利用太阳能转化为热能，进而加热溶液，高效产生蒸汽的装置，具体为一种基于光热转换产生蒸汽的装置。
背景技术
太阳能一直是人们比较理想的清洁能源，而太阳能的光热转化利用成为太阳能能源利用的重要形式。其中光热转化一个重要的研究方向为太阳能蒸汽。所谓的太阳能蒸汽主要是利用太阳能将液体加热产生蒸汽的过程。该项技术由于没有消耗除太阳能以外的能源，绿色环保，使得该项技术在海水淡化，污水提纯，不同溶剂分离，热蒸汽灭菌等方面的应用成为人们追逐的热点。
太阳能蒸汽在转化过程中，吸收体接收到的太阳能转化为热能，主要有三部分去处，第一，将溶液转化为溶液蒸汽，第二，通过热传导将部分热量传入到吸收体所处的溶液中，第三，吸收体本身温度升高，有一部分热量辐射出去。其中热能的去处一是我们希望得到的利用形式，而二三的去处往往被称为热损耗。在热损耗中，热传导所占的比例往往较大，只有有效的降低热量传导到块体液面里的热量，才能有效的提高太阳能蒸汽的转换效率。
目前的研究主要是将吸收体直接漂浮在溶液表面，来进行光热转换，进而产生溶液蒸汽。现有技术的局限性在于，吸收体和块体液面直接接触，吸收体和液面之间没有很好的热绝热。吸收体所产生的热量有较大一部分直接传入到吸收体下的液体中，不能很好的起到局部加热的效果，其结果直接造成液体蒸气生成较慢，光热转化效率较低。
发明内容
本实用新型要解决的问题是：针对现有技术光热转换效率低的问题，需要提出一种不消耗额外能源，高效，低成本，可规模化的蒸汽产生装置。
本实用新型的技术方案为：一种基于光热转换产生蒸汽的装置，包括吸收体、液体展开层、绝热层和泵水体，液体展开层设置在吸收体和绝热层之间，绝热层设有若干小孔，泵水体穿过所述小孔将液体传输至液体展开层，其中液体展开层和泵水体均为多孔材料。
吸收体优选为氧化石墨烯薄膜。
液体展开层优选为纱布。
绝热层采用的材料密度小于水的密度，热导率小于0.1W/mK，优选发泡的聚苯乙烯泡沫。
泵水体优选为棉芯。
本实用新型中，液体在多孔材料的毛细管力作用下，到达绝热层上的液体展开层，其中液体展开层让液体更好的浸润到吸收体内，绝热层增大吸收体与外部的热阻，限制热量的传递，减小热量损失，将热量会聚。当太阳光照射到吸收体上时，吸收体将太阳光吸收进来转化为热量，而液体在毛细管力的推动下经泵水体将液体泵到液体展开层中，液体在液体展开层中通过毛细管力继续传递，供应给吸收体的每一个部位，进而进入吸收体内。吸收体转化来的热量会加热这部分通过毛细管力传递上来的液体，从而产生液体蒸汽。而在此过程中，吸收体所产生的热量会汇聚在吸收体内，使其局部温度较高，其原因是设计的绝热层使热量传递受阻。因此，在吸收体局部产生高温，从而高效的将溶液转化为蒸汽，蒸汽走后，又有液体进入吸收体内，不断循环。
本实用新型与现有技术比较，具有以下突出优点：
(1)本实用新型装置只借助于太阳能，在工作过程中，不消耗其它形式的能量。
(2)本实用新型装置采用多孔材料，利用多孔材料的毛细管力，结合绝热层的设计，得到独特的“灯芯”结构设计，将供水和传热有效的分离，实现了较高的光热转化效率。
(3)本实用新型装置所采用的材料价格低廉，而且加工过程简易，利于规模化制备。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型去除吸收体和液体展开层后的装置俯视图。
图3为本实用新型装置应用于污水处理的示意图。
图4为本实用新型装置应用于海水淡化的示意图。
具体实施方式
如图1，本实用新型包括吸收体1、液体展开层2、绝热层3和泵水体4，液体展开层2设置在吸收体1和绝热层3之间，绝热层3设有若干小孔，泵水体4穿过所述小孔将液体传输至液体展开层2，如图2所示，其中液体展开层和泵水体均为多孔材料。
下面通过污水提纯和海水淡化的实施例来说明本实用新型实施。
实施例一：
如图3所示，对污水进行提纯，吸收体1采用氧化石墨烯薄膜，液体展开层2采用纱布，绝热层3采用发泡的聚苯乙烯泡沫，泵水体4采用棉芯，液体6为污水，装在水池5中，污水通过棉芯，在毛细管力的推动下，进入纱布，在纱布内继续传递，进而进入整个氧化石墨烯薄膜。当太阳8照射到氧化石墨烯薄膜上时，氧化石墨烯薄膜将照射来的太阳能量转化为热量，进而加热进入氧化石墨烯薄膜内的污水，使水产生水蒸气7，水蒸气7进入到大气中，而剩余的溶解物沉淀下来，起到污水提纯处理的效果。在温度为30度左右，湿度为30％的天气下，从早上9点至下午16点，污水的处理量为1.3Kg/m2h，在同等条件下，是正常挥发的5倍。
实施例二：
如图4所示，进行海水淡化，吸收体1采用氧化石墨烯薄膜，液体展开层2采用纱布，绝热层3采用发泡的聚苯乙烯泡沫，泵水体4采用棉芯，液体6为海水，装在水池5中，装置外设有透光罩10，透光罩10内即为淡水收集腔9。海水通过棉芯，在毛细管力的推动下，进入纱布，在纱布内继续传递，进而进入整个氧化石墨烯薄膜。当太阳8的光透过透光罩10照射到氧化石墨烯薄膜上时，氧化石墨烯薄膜将照射来的太阳能量转化为热量，进而加热进入氧化石墨烯薄膜内的海水，使水产生水蒸气7，水蒸气7在透光罩10的阻隔下汇集在淡水收集腔9内，在淡水收集腔9内冷凝，即得到淡水，起到了海水淡化的效果。
Claims (6)
1.一种基于光热转换产生蒸汽的装置，其特征是包括吸收体、液体展开层、绝热层和泵水体，液体展开层设置在吸收体和绝热层之间，绝热层设有若干小孔，泵水体穿过所述小孔将液体传输至液体展开层，其中液体展开层和泵水体均为多孔材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于光热转换产生蒸汽的装置，其特征是吸收体为氧化石墨烯薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种基于光热转换产生蒸汽的装置，其特征是液体展开层为纱布。
4.根据权利要求1所述的一种基于光热转换产生蒸汽的装置，其特征是绝热层采用的材料密度小于水的密度，热导率小于0.1W/mK。
5.根据权利要求4所述的一种基于光热转换产生蒸汽的装置，其特征是绝热层采用的材料为发泡的聚苯乙烯泡沫。
6.根据权利要求1所述的一种基于光热转换产生蒸汽的装置，其特征是泵水体为棉芯。
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