CN211445118U - 温差冷凝太阳能光热水蒸发装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，包括敞口容器，用于容纳待处理水溶液以及光热转换材料；壳体，其被配置成将所述敞口容器容纳在内且允许太阳能进入；冷凝管，其被配置成一端与所述壳体连接且与所述壳体内部形成温度差；以及冷凝水收集装置，与所述冷凝管远离所述壳体的一端连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及海水淡化以及污水处理相关技术领域，尤其涉及一种温差冷凝太阳能光热水蒸发装置。
背景技术
淡水危机是目前全球面临的重大威胁之一。一方面，人类可开采的地下水、河床水以及湖泊淡水等总量只占地球总水资源量的0.7％；另一方面，水污染问题也造成大量淡水资源无法直接使用。海水占地球总水资源量的97.5％，因而海水淡化是解决淡水危机的有效途径。蒸馏法是海水淡化的主要方式，但蒸馏法需要庞大而复杂的设备，并且需要耗费大量的能源。
太阳能驱动的界面光-热水蒸发是一种环境友好的能源获取、海水淡化以及污水处理方式，就是采用可以漂浮于空气-水界面的具有太阳能光-热转换效应的多孔材料，在太阳光的照射下材料表面温度上升，产生的热量对界面处的水进行蒸发。近年来研究者报道了各种高效太阳能界面光-热水蒸发的材料，但依然没有实现实际应用，其主要存在的问题就是无法解决水蒸气的冷凝收集。
因此，有必要提供一种高效、节能的太阳能光-热水蒸发冷凝器。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，能够解决太阳能光热水蒸发领域的水蒸气冷凝收集问题。
本实用新型提供一种温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，包括
敞口容器，用于容纳待处理水溶液以及光热转换材料；
壳体，其被配置成将所述敞口容器容纳在内且允许太阳能进入；
冷凝管，其被配置成一端与所述壳体连接且与所述壳体内部形成温度差；以及
冷凝水收集装置，与所述冷凝管远离所述壳体的一端连接；
在其中一个实施例中，所述壳体包括锥形顶部。
在其中一个实施例中，所述锥形顶部的锥度为1:3～1:5。
在其中一个实施例中，所述壳体或其一部分为透明透光材质或所述壳体具有透明顶部。
在其中一个实施例中，所述光热转换材料能够漂浮于所述待处理水溶液表面。
优选的，所述光热转换材料为具有光热转换性能的多孔膜材料。
在其中一个实施例中，所述冷凝管为蛇形冷凝管。
在其中一个实施例中，所述冷凝管的长度为2m至50m。
在其中一个实施例中，所述冷凝水收集装置还包括冷凝水抽取部件，所述冷凝水抽取部件用于抽取所述冷凝水收集器中的冷凝水。
在其中一个实施例中，所述温差冷凝太阳能光热水蒸发装置还包括支撑件，所述支撑件用于支撑所述壳体。
在其中一个实施例中，所述支撑件为充气浮圈。
本实用新型提供的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置可以方便的利用环境温差自发冷凝收集水蒸汽，无需贯流风机、循环冷凝系统等耗能装置，节能环保，大大提高经济效益。本实用新型提供的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，壳体内温度远远高于环境温度，该温差冷凝太阳能光热水蒸发装置可以应用于多种场景，具有良好普适性。
附图说明
图1为本实用新型实施例1提供的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例2提供的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置结构示意图。
其中，附图标记为：
1-敞口容器，2-壳体，3-冷凝管，4-冷凝水收集装置，5-冷凝水抽取部件，6-充气浮圈。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
请参阅图1，本实用新型提供一种温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，包括：敞口容器1，壳体2，冷凝管3以及冷凝水收集装置4。
敞口容器1用于容纳待处理水溶液以及光热转换材料。壳体2被配置成将敞口容器1容纳在内且允许太阳能进入。冷凝管3被配置成一端与壳体2连接且与壳体2内部形成温度差。冷凝水收集装置4与冷凝管3远离壳体2的一端连接。
本实用新型提供的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置可以方便的利用环境温差自发冷凝收集水蒸汽，无需贯流风机、循环冷凝系统等耗能装置，节能环保，大大提高经济效益。本实用新型提供的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，壳体内温度远远高于环境温度，该温差冷凝太阳能光热水蒸发装置可以应用于多种场合使用，具有良好普适性。
敞口容器1可以一面开口，也可以两面均开口。例如，敞口容器可以是位于地面上的蒸发池，如图1中所示，或者是位于海面上的上下两面均开口的容器，如图2中所示。敞口容器采用耐环境老化、力学性能优异的材料制成。
光热转换材料可漂浮于待处理水溶液表面，在一实施例中，光热转换材料为具有光热转换性能的多孔膜材料。例如ATO/C复合多孔膜材料、苝酰亚胺基多孔MOF材料、多孔结构的表面修饰聚吡咯的PAN纤维膜等。
壳体2可以被配置为允许太阳能进入。在一实施例中，壳体2具有透明顶部。在另一实施例中，壳体2或其一部分可以由透明塑料、透明玻璃、透明聚合物膜(例如微波膜)等制成。
壳体2被配置成将敞口容器1容纳在内，敞口容器1的至少一部分可以位于壳体2内部，从敞口容器1中的水蒸发的水蒸气将在壳体2的内表面冷凝并沿内表面向下流动至冷凝管3。壳体2和敞口容器1之间形成腔体，腔体内的温度于冷凝管3所处环境的温度差越高越好，但该温差大小只会对蒸发冷凝效率产生一定影响，并不会使该装置失效。壳体2的形状可以是圆锥形、圆顶形、金字塔形或适合于本文所述目的的任何其它形状。在一优选实施例中，壳体2包括锥形顶部，其锥度优选为1:3～1:5。
冷凝管3用于促进冷凝。在一优选实施例中，冷凝管3为蛇形冷凝管，促冷凝效果更佳。为了达到更好的冷凝效果，优选的，冷凝管3的长度为2m至50m。冷凝管3采用高热导率的材料制备。
在一实施例中，冷凝水收集装置4还包括冷凝水抽取部件5，冷凝水抽取部件5用于抽取冷凝水收集器中的冷凝水，方便各种不同的场合使用。冷凝水抽取部件5可以包括管道和抽水泵。冷凝水收集装置采用耐环境老化、力学性能优异的材料制备，更优选的，采用进一步促进冷凝的材料制备。
在一实施例中，本实用新型温差冷凝太阳能光热水蒸发装置还包括支撑件，用于支撑壳体，方便难以操作的场合使用。在一实施例中，该支撑件为充气浮圈6，如图2所示，用于支撑壳体稳定浮与海面上。
本实用新型实施例提供的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置所有连接部位均具有良好的密封性。
以下为具体实施例
实施例1
本实施例提供一种温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，包括敞口容器1，壳体2，冷凝管3、冷凝水收集装置4。敞口容器1为位于地面上的蒸发池，内容纳有待处理的水溶液，水溶液表面漂浮有ATO/C复合多孔膜薄膜。壳体2为透明玻璃制成的圆锥形玻璃罩，罩在蒸发池上方。冷凝管3埋于地面以下，且一端与壳体2连通，冷凝管3的长度为3m。冷凝管3另一端与冷凝水收集装置4连接，冷凝水收集装置4内设置有冷凝水抽取部件5，冷凝水抽取部件5包括管道和抽水泵，管道一端置于冷凝水收集装置4内，另一端位于地面以上。
太阳能进入壳体2，ATO/C复合多孔膜薄膜吸收太阳能不断进行光热转换，水不断蒸发成水蒸气并不断散发热量，壳体2和蒸发池形成的腔体内部温度升高，而冷凝管3位于地面以下，地面以下温度低，与壳体2和蒸发池形成的腔体内部温度形成强的温度差，水蒸汽一部分冷凝于壳体2的锥形顶部上，由于壳体2和蒸发池形成的腔体同冷凝管3之间具有强的温度差，进而形成了压力差，促使冷凝于壳体2的锥形顶部的水蒸气下流向冷凝管3，流入冷凝水收集器4中。
实施例2
本实施例提供一种温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，包括敞口容器1，壳体2，冷凝管3、冷凝水收集装置4以及两个充气浮圈6。敞口容器1位于海面上，一部分置于海水内，另一部分置于海水外，且两面开口，将海水置于敞口容器1内，且海水表面漂浮有ATO/C复合多孔膜薄膜。壳体2为透明玻璃制成的圆锥形玻璃罩，罩在敞口容器1上方。冷凝管3置于海面以下，且一端与壳体2连通，冷凝管3的长度为3m。冷凝管3另一端与冷凝水收集装置4连接，冷凝水收集装置4内设置有冷凝水抽取部件5，冷凝水抽取部件5包括管道和抽水泵，管道一端置于冷凝水收集装置4内，另一端位于海面以上。充气浮圈6设置与壳体2的两端，用于使装置稳定漂浮于海面上。
太阳能进入壳体2，ATO/C复合多孔膜薄膜吸收太阳能不断进行光热转换，水不断蒸发成水蒸气并不断散发热量，壳体2和敞口容器1形成的腔体内部温度升高，而冷凝管3位于海面以下，温度低，与壳体2和蒸发池形成的腔体内部温度形成强的温度差，水蒸汽一部分冷凝于壳体2的锥形顶部上，由于壳体2和蒸发池形成的腔体同冷凝管3之间具有强的温度差，进而形成了压力差，促使冷凝于壳体2的锥形顶部的水蒸气下流向冷凝管3，流入冷凝水收集器4中。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，包括
敞口容器，用于容纳待处理水溶液以及光热转换材料；
壳体，其被配置成将所述敞口容器容纳在内且允许阳光进入；
冷凝管，其被配置成一端与所述壳体连接且与所述壳体内部形成温度差；以及
冷凝水收集装置，与所述冷凝管远离所述壳体的一端连接。
2.根据权利要求1所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，所述壳体包括锥形顶部。
3.根据权利要求2所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，所述锥形顶部的锥度为1:3～1:5。
4.根据权利要求1～3任一项所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，所述壳体或其一部分为透明透光材质或所述壳体具有透明顶部。
5.根据权利要求1所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，所述光热转换材料漂浮于所述待处理水溶液表面。
6.根据权利要求1所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，所述冷凝管为蛇形冷凝管。
7.根据权利要求1或6所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，所述冷凝管的长度为2m至50m。
8.根据权利要求1所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，所述冷凝水收集装置还包括冷凝水抽取部件，所述冷凝水抽取部件用于抽取所述冷凝水收集器中的冷凝水。
9.根据权利要求1所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，还包括支撑件，所述支撑件用于支撑所述壳体。
10.根据权利要求9所述的温差冷凝太阳能光热水蒸发装置，其特征在于，所述支撑件为充气浮圈。
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| CN201922380459.XU CN211445118U (zh) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | 温差冷凝太阳能光热水蒸发装置 |
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Cited By (1)
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| CN115253325A (zh) * | 2022-07-23 | 2022-11-01 | 重庆文理学院 | 一种太阳能界面水蒸馏器 |
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2019
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