CN210085000U - 一种辐射制冷式海水淡化装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种辐射制冷式海水淡化装置，包括：蒸发室，所述蒸发室的底部设有黑色的热吸收层，所述蒸发室的侧面设有海水进口和浓盐水出口；冷凝室，所述冷凝室的外表面设有辐射制冷膜；连通装置，所述连通装置连通所述蒸发室和所述冷凝室。本实用新型的目的在于提供一种辐射制冷式海水淡化装置，结构简单、成本低并且节能环保。

Description

一种辐射制冷式海水淡化装置
技术领域
本实用新型涉及一种海水淡化装置，尤其涉及一种辐射制冷式海水淡化装置。
背景技术
目前，海水淡化的方法繁多，如蒸馏法、冷冻法、反渗透法、太阳能法、低温多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产、光伏半导体制冷式等。如公开号CN202279712U公开的“光伏半导体制冷式海水淡化装置”，包括密封蒸发室、半导体制冷装置和冷凝室，其中，半导体制冷装置包括热部和冷凝部，热部加热蒸发海水形成的水蒸气导入冷凝室，并在冷凝部的作用下凝结成淡水。该装置是利用半导体作为加热和制冷装置实现水蒸气冷凝，而半导体的冷凝需要消耗一部分的能量，属于主动的制冷，该装置结构复杂，成本高，且能耗较大。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种辐射制冷式海水淡化装置，结构简单、成本低并且节能环保。
本实用新型的目的采用如下技术方案实现：
一种辐射制冷式海水淡化装置，包括：蒸发室，所述蒸发室的底部设有黑色的热吸收层，所述蒸发室的侧面设有海水进口和浓盐水出口；冷凝室，所述冷凝室的外表面设有辐射制冷膜；以及连通装置，所述连通装置连通所述蒸发室和所述冷凝室。在蒸发室的底部设置黑色的热吸收层，热吸收层吸收太阳的热量蒸发海水，形成水蒸气；在冷凝式的外表面设置辐射制冷层，实现冷凝式的被动式制冷，冷凝水蒸气，整体结构简单、成本低，并且整个海水淡化过程节能环保。
进一步地，所述连通装置的外表面设有辐射制冷膜。
进一步地，所述蒸发室的顶部设有消反层。消反层减少太阳光线的反射，提高太阳能的利用率。
进一步地，所述蒸发室的外表面还设有第一保温层，所述第一保温层位于所述冷凝室外表面和所述冷凝室的辐射制冷膜之间；所述连通装置的外表面设有第二保温层，所述第二保温层位于所述连通装置外表面和所述连通装置的辐射制冷膜之间。
进一步地，所述连通装置与水平面成0～30°角度设置。
进一步地，所述连通装置上设有用于控制所述蒸发室与所述冷凝室连通的开关。防止发生逆流。
进一步地，所述辐射制冷式海水淡化装置还包括用于加热所述蒸发室内海水的光伏发电装置。
进一步地，所述光伏发电装置的下表面设有辐射制冷膜。
进一步地，所述辐射制冷膜包括辐射制冷层和设置在所述辐射制冷层上的反射层。
进一步地，所述辐射制冷层的厚度为20～200μm，所述反射层的厚度为10～200nm。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型在蒸发室的底部设置黑色的热吸收层，热吸收层吸收太阳的热量蒸发海水，形成水蒸气；在冷凝式的外表面设置辐射制冷层，实现冷凝式的被动式制冷，冷凝水蒸气，整体结构简单、成本低，并且整个海水淡化过程节能环保。
附图说明
图1为本实用新型辐射制冷式海水淡化装置的结构示意图；
图中:1、蒸发室；11、热吸收层；12、消反层；13、海水进口；14、浓盐水出口；2、冷凝室；21、辐射制冷膜；22、出口；3、连通装置；31、开关。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种辐射制冷式海水淡化装置，参考图1，该辐射制冷式海水淡化装置包括蒸发室1、冷凝室2、以及连通蒸发室1和冷凝室2的连通装置3。其中，蒸发室1的底部设有用于吸收太阳光发热、进而将海水蒸发的黑色的热吸收11；蒸发室1的侧面设有用于补充海水的海水进口13和用于将浓缩后的浓盐水排出的浓盐水出口14。冷凝室2的外表面设有辐射制冷膜21，辐射制冷膜21作为冷源，将由蒸发室1流出的水蒸气经过辐射冷凝，形成淡水。应当理解，冷凝室2还设有出口22，将冷凝收集的淡水收集起来。
进一步地，连通装置3的外表面设有辐射制冷膜，使得在蒸发室蒸发的水蒸气在经过连通装置时能够部分冷凝，从而提高冷凝效率。
根据以上实施例，本实用新型采用辐射制冷的原理，形成比环境温度低的冷源。利用不同的温度差，使空气中的水产生冷凝，达到除湿的效果。其中，辐射制冷是将宇宙空间或高层大气作为冷源、地面上物体作为热源建立辐射传递通道，通过“大气窗口”在不消耗能源的情况下，将热量转化为特定波段的电磁波，以辐射方式把地面物体的热量通过地球大气窗口直接传递到宇宙空间，从而达到制冷的目的。
应当理解，大气窗口是指太阳光穿过大气层时透过率较高的光谱段。其中，大气层在8～13μm波段具有很高的透射率，中红外线可以通过该波段将热量传递给外大气层空间。
在蒸发室1的底部设置黑色的热吸收层11，热吸收层11吸收太阳的热量蒸发海水，形成水蒸气；在冷凝室2的外表面设置辐射制冷膜，实现冷凝室的被动式制冷，冷凝水蒸气，整体结构简单、成本低，并且整个海水淡化过程节能环保。
根据本实用新型的实施例，蒸发室1的顶部设有消反层12，消反层12减少太阳光线的反射，提高太阳能的利用率。也就是说，在蒸发室1的底部设置一层黑色的热吸收层11以及在蒸发室1的顶部外面设置一层消反层12，可以增加太阳的吸收、减少太阳的反射，提高太阳能的综合利用率。
根据本实用新型的实施例，蒸发室1的外表面还设有隔热材料的第一保温层，第一保温层位于冷凝室外表面和冷凝室的辐射制冷膜之间，且保温层与辐射制冷膜的反射层通过胶粘层进行粘接。连通装置3的外表面设有第二保温层，第二保温层位于所述连通装置外表面和所述连通装置的辐射制冷膜之间，且保温层与辐射制冷膜的反射层通过胶粘层进行粘接。第一保温层和第二保温层用于减少蒸发室的热量传递，从而提高海水的蒸发速率。其中，第一保温层和第二保温层为由挤塑板、泡沫或聚苯板制成的层，第一保温层和第二保温层的厚度为20～100mm，应当理解的是，在保证成本的条件下，保温层的厚度越大，保温效果越好。
根据本实用新型的实施例，连通装置3与水平面成0～30°角度设置，使得蒸发室中的水蒸气能够容易的流入连通装置，进而进入冷凝室2中。进一步地，连通装置3上设有用于控制蒸发室与冷凝室连通的开关31，在冷凝室2和蒸发室1中的压差较大时(如蒸发室中温度低于冷凝室中的温度，导致冷凝室中的液体倒流至蒸发室中)，关闭开关，防止发生逆流。应当理解的是，上述开关31可以是手动开关，也可以是自动控制阀门，如压力控制阀。
根据本实用新型的实施例，辐射制冷式海水淡化装置还包括用于加热蒸发室内海水的光伏发电装置。进一步地，光伏发电装置的下表面设有辐射制冷膜，光伏发电装置吸收太阳能产生电能，对蒸发室中的海水加热，使海水蒸发；光伏发电装置在吸收太阳能转化为电能的过程中发热，因此，在光伏发电装置的底部设置辐射制冷膜，作为冷源，降低光伏发电装置的温度，提高光伏发电装置的光电转化效率。本实用新型采用黑色热吸收装置和光伏发电装置结合使用提高海水的蒸发效率。
进一步地，本实用新型中，辐射制冷膜包括辐射制冷层和设置在辐射制冷层上的反射层。其中，辐射制冷膜一般由对8～13μm的红外线具有高发射率的无机粒子二氧化硅、碳化硅、氮化硅、硫化硅、硫化锌、二氧化钛、硫酸钡、碳酸钙或硫化铅等的一种或多种与透明高分子聚合物TPX、PMMA、PE、PVF、PVC、PC、PP、PET、PBT、PS、ABS或TPX等的一种组成，并且经过处理的辐射体或未处理的辐射体均匀的分散于高分子聚合物中，每立方米含有大于103的无机粒子，无机粒子的粒径为2～20μm。辐射制冷层的厚度为20～200μm，优选20～100μm。反射层用于反射太阳光线中大部分的红外线，一般是银、铝等金属材料；反射层的厚度为10～200nm。
根据以上实施例，海水气化产生的水蒸气进入密封蒸发室1的空间，并通过扩散和水蒸气压作用，经连通装置进入冷凝室2的空间，由于冷凝室2和连通装置3已制冷降温，在温差的作用下水蒸气凝结，落入冷凝室2的底部。
本实用新型中，阳光照射光伏发电装置发电，加热蒸发室1中的海水，同时利用黑色的热吸收层吸收太阳光光照热量，加热海水使其水分蒸发转化为蒸气，水蒸气经连通装置3输送至冷凝室2，在在辐射制冷膜制冷辐射的作用下，水蒸气冷凝，完成海水淡化过程。
本实用新型应用光伏发电装置加热、黑色热吸收层吸收太阳能蒸发，饱和水汽冷凝原理，在蒸发室内先将海水从上晒到下加热，使其蒸发，并在蒸汽压的作用下通过连通装置进入冷凝室，而后凝结成水珠。本实用新型结构简单、成本低、能耗低、节能环保，具有很高的实用性和市场推广性。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，包括：
蒸发室，所述蒸发室的底部设有黑色的热吸收层，所述蒸发室的侧面设有海水进口和浓盐水出口；
冷凝室，所述冷凝室的外表面设有辐射制冷膜；以及
连通装置，所述连通装置连通所述蒸发室和所述冷凝室。
2.根据权利要求1所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述连通装置的外表面设有辐射制冷膜。
3.根据权利要求1或2所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述蒸发室的顶部设有消反层。
4.根据权利要求3所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述蒸发室的外表面还设有第一保温层，所述第一保温层位于所述冷凝室外表面和所述冷凝室的辐射制冷膜之间；所述连通装置的外表面设有第二保温层，所述第二保温层位于所述连通装置外表面和所述连通装置的辐射制冷膜之间。
5.根据权利要求1或2所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述连通装置与水平面成0～30°角度设置。
6.根据权利要求5所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述连通装置上设有用于控制所述蒸发室与所述冷凝室连通的开关。
7.根据权利要求1或2所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述辐射制冷式海水淡化装置还包括用于加热所述蒸发室内海水的光伏发电装置。
8.根据权利要求7所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述光伏发电装置的下表面设有辐射制冷膜。
9.根据权利要求1或2所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述辐射制冷膜包括辐射制冷层和设置在所述辐射制冷层上的反射层。
10.根据权利要求9所述的辐射制冷式海水淡化装置，其特征在于，所述辐射制冷层的厚度为20～200μm，所述反射层的厚度为10～200nm。
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