CN210973957U - 一种对流式—ii型蒸发冷凝单元及海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种对流式—II型蒸发冷凝单元，用于海水淡化装置，海水淡化装置包括多个对流式—II型蒸发冷凝单元，对流式—II型蒸发冷凝单元包括加热层、冷凝层以及进气层，加热层、冷凝层以及进气层由上至下层叠设置，加热层供热水流过，冷凝层供海水流过，加热层浸泡在冷凝层中，进气层开设有进气孔，位于下方的对流式—II型蒸发冷凝单元的加热层产生蒸汽，通过进气孔上升。冷海水进入至冷凝层后，一方面在冷凝层与蒸汽交换热量，接受蒸汽转变为蒸馏水的相变潜热，另一方面被加热层中的热水所加热，相较于现有技术中，不需要额外的冷却水进行冷却，节省能源，且成本低，产能高。本实用新型还公开了一种带有该对流式—II型蒸发冷凝单元的海水淡化装置。

Description

一种对流式—II型蒸发冷凝单元及海水淡化装置

技术领域

本实用新型涉及海水淡化技术领域，特别地，涉及一种对流式—II型蒸发冷凝单元及海水淡化装置。

背景技术

随着城市化的发展，工业与生活对淡水的需求日益增加，大规模高效低成本的从海水中获取淡水日益成为一种重要的发展途径。目前，蒸馏法海水淡化技术是最常使用的一种技术，但是，直接高温加热海水产生蒸汽，然后用冷水冷却得到蒸馏水，在加热和冷却的过程中均会消耗大量的能量，因而产生一吨淡水的成本较高，甚至不足以抵消成本。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种成本低，产能高的对流式—II型蒸发冷凝单元及海水淡化装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种对流式—II型蒸发冷凝单元，用于海水淡化装置，所述海水淡化装置包括多个对流式—II型蒸发冷凝单元，所述对流式—II型蒸发冷凝单元纵向正反堆叠，所述对流式—II型蒸发冷凝单元包括加热层、冷凝层以及进气层，所述加热层、所述冷凝层以及所述进气层由上至下依次层叠设置，所述加热层、所述冷凝层以及所述进气层均为波纹板结构，所述加热层用于供热水流过，所述冷凝层用于供海水流过，所述加热层浸泡在所述冷凝层中，所述进气层上开设有进气孔，位于下方的所述对流式—II型蒸发冷凝单元的所述加热层产生的蒸汽，通过位于上方的所述对流式—II型蒸发冷凝单元的所述进气层的所述进气孔上升，附着在所述冷凝层，在所述冷凝层的下侧形成水珠。

进一步地，所述加热层包括热源管，所述热源管具有多个，多个所述热源管顺着沟槽方向依次排列后共同形成波纹板式结构，所述加热层的波纹起伏方向与所述热源管的轴向垂直。

进一步地，所述热源管的两侧分别设置有热源进口管和热源出口管，所述热源出口管与所述热源进口管相对设置，所述热源进口管与所述热源管连通，所述热源出口管与所述热源管连通，所述热水从所述热源进口管流入，流经所述热源管流向所述热源出口管流出。

进一步地，所述冷凝层的一个侧边设置有喷水总管，所述喷水总管上连通有多个并行的喷水管，一个所述喷水管与一个所述冷凝层的沟槽对应，所述喷水管远离所述喷水总管的一端伸入至对应的所述冷凝层的沟槽内，海水通过所述喷水总管，经所述喷水管流入所述冷凝层中，海水充满后从所述喷水总管的相对侧边溢出。

进一步地，所述进气层的每个背脊上的所述进气孔具有多个，多个所述进气孔在背脊处呈一字型排列分布。

进一步地，所述进气层的一侧设置有蒸馏水管，所述蒸馏水管上连通有多个并行的蒸馏水收集管，一个所述蒸馏水收集管与一个所述进气层的沟槽相对应，所述蒸馏水收集管的一端伸入至对应的所述进气层的沟槽内。

进一步地，所述冷凝层和所述进气层的板的厚度均为1.5-3mm，所述冷凝层与所述进气层之间的间隔为2-4mm。

一种海水淡化装置，所述海水淡化装置包括上述所述的对流式—II型蒸发冷凝单元，所述对流式—II型蒸发冷凝单元具有多个，所述对流式—II型蒸发冷凝单元纵向正反堆叠设置,热水从位于下方的所述对流式—II型蒸发冷凝单元向上流至位于上方的所述对流式—II型蒸发冷凝单元中，海水从位于上方的所述对流式—II型蒸发冷凝单元向下流至位于下方的所述对流式—II型蒸发冷凝单元中。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的对流式—II型蒸发冷凝单元或海水淡化装置，冷海水进入至冷凝层后，一方面在冷凝层与蒸汽交换热量，接受蒸汽转变为蒸馏水的相变潜热，另一方面被加热层中的热水所加热，相较于现有技术中，不需要额外的冷却水进行冷却，节省能源，且成本低，产能高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的海水淡化装置的结构示意图；

图2是图1所示海水淡化装置中A处的局部放大图；

图3是图1所示海水淡化装置中对流式—II型蒸发冷凝单元的结构示意图；

图4是图3所示对流式—II型蒸发冷凝单元中加热层的结构示意图；

图5是图3所示对流式—II型蒸发冷凝单元中冷凝层的结构示意图；

图6是图3所示对流式—II型蒸发冷凝单元中进气层的结构示意图；

图7是图1所示海水淡化装置中海水淡化的过程示意图。

图中零部件名称及其编号分别为：

对流式—II型蒸发冷凝单元100 加热层1 热源管11

热源进口管12 热源出口管13 热源总管14

冷凝层2 冷凝层2 喷水总管21

喷水管22 进气层3 进气孔31

蒸馏水收集管32 蒸馏水管33

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

请参阅图1至图7，本实用新型提供了一种海水淡化装置，其包括对流式— II型蒸发冷凝单元100，对流式—II型蒸发冷凝单元100具有多个，多个对流式—II型蒸发冷凝单元100纵向正反堆叠设置(所述纵向正反堆叠是指，参照图3，对流式—II型蒸发冷凝单元100的左侧为A端,对流式—II型蒸发冷凝单元100的右侧为B端，与它相邻的上下两个对流式—II型蒸发冷凝单元100 的A端位于右侧，B端位于左侧)，对流式—II型蒸发冷凝单元100包括加热层1、冷凝层2以及进气层3，加热层1、冷凝层2以及进气层3由上至下依次层叠设置。工作时，位于下方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的加热层1产生的蒸汽，通过位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的进气层3上升，附着在冷凝层2，在冷凝层2沟槽下侧形成水珠。

另外，加热层1、冷凝层2以及进气层3均为波纹板结构，且沟槽和背脊的走向、形状及大小相互一致，使彼此趋于贴合在一起。同时，位于下方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的加热层1与位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的进气层3趋于贴合在一起，能够明显降低对流式—II型蒸发冷凝单元 100的厚度，有效地增加了对流式—II型蒸发冷凝单元100的堆叠层数，并提高了纵向空间的利用率。

加热层1包括热源管11，热源管11具有多个，多个热源管11顺着沟槽方向依次排列后共同形成波纹板式结构，其波纹起伏方向与热源管11的轴向垂直。热源管11的两侧分别设置有热源进口管12与热源出口管13，热源出口管13与热源进口管12相对设置，热源管11设置在热源进口管12与热源出口管13之间，热源进口管12与热源管11连通，热源出口管13与热源管11连通。工作时，热水(热水的流动方向为实心粗箭头)从热源进口管12流入经过热源管11 流向热源出口管13流出进入至位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的加热层1中。

在本实施方式中，流入热源管11中的热水为热蒸馏水，热蒸馏水能够防止产生积盐堵塞管道。其中，热蒸馏水可利用蒸馏水与热海水经热交换得到，或者通过太阳能以及工业余热制得。

冷凝层2为一个上端开口的容器，冷凝层2的其中一个侧边高于与其相对的侧边，冷凝层2较高的一个侧边设置有喷水总管21，喷水总管21上连通有多个并行的喷水管22，一个喷水管22与一个冷凝层2的沟槽对应，喷水管22远离喷水总管21的一端伸入至对应的冷凝层2的沟槽内。工作时，海水(海水的流动方向为实心细箭头)通过喷水总管21，经喷水管22顺着沟槽流入冷凝层2，当海水充满时会从喷水总管21的相对侧边溢出，通过重力作用流向位于下方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的冷凝层2中。

在本实施方式中，喷水总管21每工作一段预设的时间后提供一个高压海水，高压海水具有较快的流速，高压海水流经喷水总管21后从喷水管22中喷出，从而能够清洗冷凝层2中位于冷凝层2的上表面的积盐，同时，也能够冲洗掉加热层1下侧的盐垢，另外，喷水能够透过热源管11之间的缝隙对加热层1的上侧进行清洗。进一步地，由于多个热源管11组成的加热层1对高压脉冲水流具有一定的阻隔作用，高压脉冲水流的速度得到减弱，且冷凝层2的液面与位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的进气层3之间有一定的高度，因此，高压脉冲水流难以进入位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的进气层3，从而不会导致位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的冷凝层2上产生流到进气层3中的蒸馏水变咸。

进一步地，加热层1浸泡在冷凝层2的液面中，即，加热层1的顶部高度低于冷凝层2的液面高度，保证了冷凝层2中的海水与加热层1的热源管11中的热水进行高效率热量交换，流经冷凝层2中的冷海水在加热层1的加热作用下温度升高，进一步使得冷海水受热蒸发，从而产生大量蒸汽，产生的蒸汽向上流动进而至位于上方的一个对流式—II型蒸发冷凝单元100内。

进气层3的背脊处开设有进气孔31，每个背脊上的进气孔31具有多个，多个进气孔31在背脊处大致呈一字型排列分布。进气层3的一侧设置有蒸馏水管 33，蒸馏水管33上连通有多个并行的蒸馏水收集管32，一个蒸馏水收集管32 与一个进气层3的沟槽相对应，蒸馏水收集管32的一端伸入至对应的进气层3 的沟槽内。工作时，位于下方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的加热层1产生的蒸汽，通过位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的进气孔31后继续上升，进而与冷凝层2接触，蒸汽进一步被流经冷凝层2的冷海水冷却形成蒸馏水，蒸馏水能够顺着冷凝层2沟槽的下侧落到进气层3的沟槽中，然后蒸馏水顺着进气层3的沟槽的两端进入至蒸馏水收集管32中，最后蒸馏水通过蒸馏水收集管32汇集至蒸馏水管33后流出。

进一步地，冷凝层2和进气层3的板的厚度均为1.5-3mm，冷凝层2与进气层3之间的间隔为2-4mm，能够保证传热效率，减小整个对流式—II型蒸发冷凝单元的厚度。同时，冷凝层2需要容纳一定的海水量，且能够将加热层1完全浸在海水中且加热层1与冷凝层2有1.5-3mm的间隔距离，一般地，位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的进气层3与位于下方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的冷凝层2的液面间隔为1.5-3mm。可以理解地，单个对流式— II型蒸发冷凝单元100的宽度与长度可根据实际需要设定，材质可以是玻璃等材质。

使用时，海水从顶层的喷水总管21进入至顶层的对流式—II型蒸发冷凝单元100的冷凝层2中，同时，海水能够清洗冷凝层2中的积盐，一部分海水受加热层1加热蒸发，另一部分海水在重力作用下向下依次流入位于下方的对流式—II型蒸发冷凝单元100的冷凝层2中，最后到达最底部的对流式—II型蒸发冷凝单元100的冷凝层2中从喷水总管21流出。同时，热水从底部的热源进口管12进入底部的对流式—II型蒸发冷凝单元100的加热层1中，加热冷海水后，通过泵作动力能够使热水向上逐次流入位于上方的对流式—II型蒸发冷凝单元100中，最后进入顶层的对流式—II型蒸发冷凝单元100中，从顶层的热源出口管13流出。

可以理解地，海水在向下流动时，海水在每一个对流式—II型蒸发冷凝单元100均会被加热层1加热，因此，海水由上至下温度逐层升高；热水在向上流动时，热水在加热层1将热量传递给海水，因此，热水的温度由下至上逐层降低。可以理解地，每一个对流式—II型蒸发冷凝单元100由上至下温度依次上升，形成了明显的梯度。

需要说明的是，所述对流式—II型蒸发冷凝单元100指的是，由上至下依次层叠设置的加热层1、冷凝层2以及进气层3共同构成的结构，其与对流式— I型蒸发冷凝单元的主要区别在于简化了对流式—I型蒸发冷凝单元中的蒸发层和绝热层。

本实用新型提供的对流式—II型蒸发冷凝单元或海水淡化装置，冷海水进入至冷凝层2后，一方面在冷凝层2与蒸汽交换热量，接受蒸汽转变为蒸馏水的相变潜热，另一方面被加热层1中的热水所加热，相较于现有技术中，不需要额外的冷却水进行冷却，节省能源，且成本低，产能高。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种对流式—II型蒸发冷凝单元，用于海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化装置包括多个对流式—II型蒸发冷凝单元，所述对流式—II型蒸发冷凝单元纵向正反堆叠，所述对流式—II型蒸发冷凝单元包括加热层、冷凝层以及进气层，所述加热层、所述冷凝层以及所述进气层由上至下依次层叠设置，所述加热层、所述冷凝层以及所述进气层均为波纹板结构，所述加热层用于供热水流过，所述冷凝层用于供海水流过，所述加热层浸泡在所述冷凝层中，所述进气层上开设有进气孔，位于下方的所述对流式—I I型蒸发冷凝单元的所述加热层产生的蒸汽，通过位于上方的所述对流式—II型蒸发冷凝单元的所述进气层的所述进气孔上升，附着在所述冷凝层，在所述冷凝层的下侧形成水珠。

2.如权利要求1所述的对流式—II型蒸发冷凝单元，其特征在于：所述加热层包括热源管，所述热源管具有多个，多个所述热源管顺着沟槽方向依次排列后共同形成波纹板式结构，所述加热层的波纹起伏方向与所述热源管的轴向垂直。

3.如权利要求2所述的对流式—II型蒸发冷凝单元，其特征在于：所述热源管的两侧分别设置有热源进口管和热源出口管，所述热源出口管与所述热源进口管相对设置，所述热源进口管与所述热源管连通，所述热源出口管与所述热源管连通，所述热水从所述热源进口管流入，流经所述热源管流向所述热源出口管流出。

4.如权利要求1所述的对流式—II型蒸发冷凝单元，其特征在于：所述冷凝层的一个侧边设置有喷水总管，所述喷水总管上连通有多个并行的喷水管，一个所述喷水管与一个所述冷凝层的沟槽对应，所述喷水管远离所述喷水总管的一端伸入至对应的所述冷凝层的沟槽内，海水通过所述喷水总管，经所述喷水管流入所述冷凝层中，海水充满后从所述喷水总管的相对侧边溢出。

5.如权利要求1所述的对流式—II型蒸发冷凝单元，其特征在于：所述进气层的每个背脊上的所述进气孔具有多个，多个所述进气孔在背脊处呈一字型排列分布。

6.如权利要求5所述的对流式—II型蒸发冷凝单元，其特征在于：所述进气层的一侧设置有蒸馏水管，所述蒸馏水管上连通有多个并行的蒸馏水收集管，一个所述蒸馏水收集管与一个所述进气层的沟槽相对应，所述蒸馏水收集管的一端伸入至对应的所述进气层的沟槽内。

7.如权利要求1所述的对流式—II型蒸发冷凝单元，其特征在于：所述冷凝层和所述进气层的板的厚度均为1.5-3mm，所述冷凝层与所述进气层之间的间隔为2-4mm。

8.一种海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化装置包括权利要求1-7任一项所述的对流式—I I型蒸发冷凝单元，所述对流式—I I型蒸发冷凝单元具有多个，所述对流式—II型蒸发冷凝单元纵向正反堆叠设置,热水从位于下方的所述对流式—I I型蒸发冷凝单元向上流至位于上方的所述对流式—I I型蒸发冷凝单元中，海水从位于上方的所述对流式—I I型蒸发冷凝单元向下流至位于下方的所述对流式—II型蒸发冷凝单元中。

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