CN209507648U - 热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器 - Google Patents

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王春阳
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Abstract

本实用新型提供一种热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，包括容纳有海水的海水储水箱以及为所述海水储水箱提供热量的太阳能集热器；还包括：淡水收集箱，通过数个蒸汽连通管与所述海水储水箱的液面上方的空间相连通，所述淡水收集箱具有金属内胆；副水箱，所述副水箱通过能够控制启闭的排水管与所述海水储水箱相连通；柔性金属热管，其蒸发段与所述淡水收集箱的金属内胆紧密贴合，而冷凝段浸入所述副水箱的液面以下。本实用新型通过使用柔性金属热管收集蒸汽冷凝潜热，潜热热量收集快，极大提高系统效率。

Description

热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器
技术领域
本实用新型涉及一种可高效再收集冷凝潜热的太阳能蒸馏器，属于太阳能集热蒸馏和水处理领域。
背景技术
随着淡水资源的短缺以及传统化石能源的减少和成本的上升，以可再生能源作为驱动力的海水淡化技术受到了越来越多的关注。特别是对于水和电供应不足的偏远地区或小型社区，可再生能源作为一种环境友好型清洁能源在小规模海水淡化装置上的应用潜力近年来受到越来越多的重视。可再生能源中太阳能资源丰富，分布广泛，太阳能海水淡化对于偏远地区小型海水淡化装置是适合的，同时也可能是唯一一种在技术上和经济上具有竞争力的海水淡化技术。
太阳能海水淡化可以分为直接法和间接法。直接法中太阳能以热能被收集的过程和脱盐过程在同一个装置内进行。直接法主要有太阳能蒸馏，即太阳能直接对海水加热产生蒸汽，冷凝后获得淡水。根据加热原理的不同，太阳能蒸馏又可以分为被动式和主动式。被动式太阳能蒸馏不需要额外的辅助设备，单纯依赖于太阳能照射产生的热量对海水加热；而主动式太阳能蒸馏则在被动式的基础上增加了辅助设备，将太阳能间接地引入系统中以强化传热传质，并对冷凝潜热进行回收。间接法中太阳能收集的过程和脱盐过程是分开的，其中太阳能可通过太阳能集热器转换为热能，也可以通过光伏(PV)发电转换为电能，从而用于驱动脱盐过程。
目前直接法太阳能海水淡化装置多是单效盆式或多级盘式太阳能蒸馏器，其中：
单效盘式加工简单、取材容易，因而受到人们重视，但因其现有的单效太阳能蒸馏装置存在下面3个明显的缺陷：(a)蒸汽凝结成淡水过程放出的潜热未被重复利用，而是直接散发到环境中，致使装置能效率不高；(b)现有装置所采用的自然对流传热模式，传热系数不高，大大限制了装置性能的改善；(c)装置中待蒸发的海水热容量太大，限制了它的运行温度提高，减弱了蒸发过程的驱动力，从而也大大延缓了装置的出水时间。
多级叠盘式也存在诸多不足：(a)尽管冷凝潜热被部分收集利用，但通过顶部玻璃盖板的热损失仍然很大；(b)蒸发冷凝过程同在一个舱室、产水速率慢；(c)多级叠盘式多为方形，工艺复杂，成本高。
因此，克服上述缺陷，优化蒸发与冷凝过程，提高单位产水量，降低产水成本，是提高太阳能海水淡化或纯净水生产装置的主要方向。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，优化蒸发与冷凝过程，提高单位产水量，降低产水成本。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，包括容纳有海水的海水储水箱以及为所述海水储水箱提供热量的太阳能集热器；其特征在于，还包括：
淡水收集箱，通过数个蒸汽连通管与所述海水储水箱的液面上方的空间相连通，所述淡水收集箱具有金属内胆；
副水箱，所述副水箱通过能够控制启闭的排水管与所述海水储水箱相连通；
热管，其蒸发段与所述淡水收集箱的金属内胆紧密贴合，而冷凝段浸入所述副水箱的液面以下。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述海水储水箱固定在三角架的顶端，所述太阳能集热管固定在所述三角架的侧面。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述海水储水箱具有进水管、排气管与溢流管。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述副水箱具有进水管、排气管与溢流管。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述太阳能集热器是全玻璃真空管型太阳能集热器，其直接插入所述海水储水箱中，使海水能够在太阳能集热器和海水储水箱之间循环流动。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述海水储水箱具有第一保温层，所述淡水收集箱的金属内胆外设有第二保温层，第二保温层与第一保温层的材质相同，第二保温层的厚度小于第一保温层的厚度。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述淡水收集箱固定在海水储水箱的下方，所述副水箱安装在海水储水箱的上方或侧方。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述热管是柔性金属热管。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述副水箱的海水容量小于所述海水储水箱的海水容量。
所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其中：所述淡水收集箱设有出水管。
本发明的优点在于：
1、各结构所需的基本部件为实际应用成熟的设备部件，使得系统应用可行性高，可靠性高；
2、通过蒸汽饱和压力迫使其沿着连通管向淡水收集箱流动，结构简单、可靠，蒸汽冷凝速率高；
3、柔性金属热管收集蒸汽冷凝潜热，潜热热量收集快，极大提高系统效率；
4、太阳能集热器装置配置灵活，根据纬度与气候环境条件，采用密排或双排结构，提高蒸汽发生速率与产水量。
附图说明
图1是本实用新型提供的太阳能海水淡化蒸馏器的正剖图；
图2是本实用新型提供的太阳能海水淡化蒸馏器的侧剖图；
图3是柔性金属热管的蒸发段与所述淡水收集箱的金属内胆连接示意图。
附图标记说明：海水储水箱1；进水管11；排气管12；溢流管13；第一保温层14；蒸汽排出管15；太阳能集热器2；三角架3；副水箱4；排气管41；溢流管42；进水管43；保温层44；淡水收集箱5；蒸汽输入管51；排气管52；出水管53；第二保温层54；金属内胆55；柔性金属热管6；蒸发段61；冷凝段62；蒸汽连接管7；排水管8；排水阀81；托架9。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型提供一种热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，包括：
海水储水箱1，其固定在三角架3的顶端，具有进水管11、排气管12与溢流管13，从而可容纳设定容量的海水，海水储水箱1具有第一保温层14；
太阳能集热器2，固定在所述三角架3的两侧，能够将收集的太阳能转化为热能并提供给所述海水储水箱1中的海水；在本实施例中，所述太阳能集热器2是全玻璃真空管型太阳能集热器2，并且直接插入所述海水储水箱1中，使海水能够在太阳能集热器2和海水储水箱1之间循环流动；
淡水收集箱5，固定在海水储水箱1的下方，通过数个蒸汽连通管(由蒸汽排出管15、蒸汽连接管7、蒸汽输入管51三部分组成)与所述海水储水箱1的液面上方的空间相连通，所述淡水收集箱1具有金属内胆55，金属内胆55外设有第二保温层54，第二保温层54与第一保温层14的材质相同，第二保温层54的厚度小于第一保温层14的厚度；
副水箱4，安装在海水储水箱1的上方或侧方，设有进水管43、排气管41与溢流管42，其可容纳的海水容量小于所述海水储水箱1的海水容量，所述副水箱4通过排水管8与所述海水储水箱1相连通，在所述排水管8上设有排水阀81；
柔性金属热管6，其蒸发段61与所述淡水收集箱5的金属内胆55紧密贴合(如图3所示)，而冷凝段62浸入所述副水箱4的液面以下。
本实用新型使用的时候，太阳照射到太阳能集热器2上，集热器吸收太阳能直接加热充入其中的海水，集热器内海水温度不断升高，便产生与海水储水箱1中的海水的密度差，发生热虹吸效应，海水不断在太阳能集热器2与海水储水箱1中循环；
随着海水储水箱1海水温度不断升高，蒸汽开始源源不断发生，当海水储水箱1内蒸汽压力大于一个大气压时，蒸汽开始沿着蒸汽连通管进入淡水收集箱5，由于淡水收集箱5的第二保温层54比海水储水箱1的第一保温层14薄，其低温环境迅速将蒸汽冷却，凝结的蒸馏淡水逐渐累积在淡水收集箱5中；
淡水收集箱5的金属内胆55吸收大量蒸汽冷凝潜热热量，而紧密贴合在金属内胆55上的柔性金属热管6的蒸发段61同时获得热量，开启柔性金属热管6工作循环，将冷凝潜热通过冷凝段62不断释放到副水箱4内的海水中，当副水箱4内的海水温度到达设定值时，开启排水阀81，副水箱4内的海水便流入海水储水箱1内，达到蒸汽冷凝潜热的高效收集利用；
副水箱4的海水流入海水储水箱1后，再完成新一轮海水注入，进入下一工作循环；而开启淡水收集箱5的出水管53，能够收集到太阳能蒸馏淡水，根据需要加入少量食盐，以利于人体健康饮用。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，包括容纳有海水的海水储水箱以及为所述海水储水箱提供热量的太阳能集热器；其特征在于，还包括：
淡水收集箱，通过数个蒸汽连通管与所述海水储水箱的液面上方的空间相连通，所述淡水收集箱具有金属内胆；
副水箱，所述副水箱通过能够控制启闭的排水管与所述海水储水箱相连通；
热管，其蒸发段与所述淡水收集箱的金属内胆紧密贴合，而冷凝段浸入所述副水箱的液面以下。
2.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述海水储水箱固定在三角架的顶端，所述太阳能集热管固定在所述三角架的侧面。
3.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述海水储水箱具有进水管、排气管与溢流管。
4.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述副水箱具有进水管、排气管与溢流管。
5.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述太阳能集热器是全玻璃真空管型太阳能集热器，其直接插入所述海水储水箱中，使海水能够在太阳能集热器和海水储水箱之间循环流动。
6.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述海水储水箱具有第一保温层，所述淡水收集箱的金属内胆外设有第二保温层，第二保温层与第一保温层的材质相同，第二保温层的厚度小于第一保温层的厚度。
7.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述淡水收集箱固定在海水储水箱的下方，所述副水箱安装在海水储水箱的上方或侧方。
8.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述热管是柔性金属热管。
9.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述副水箱的海水容量小于所述海水储水箱的海水容量。
10.根据权利要求1所述的热管潜热回收式太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述淡水收集箱设有出水管。
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CN113860409A (zh) * 2021-10-19 2021-12-31 东莞理工学院 一种回收冷凝潜热的太阳能海水淡化蒸馏系统及工作方法

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