CN213895262U - 一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，蒸馏室由双层玻璃板、中间隔板、分配槽、蒸发膜以及紫铜管组成，蒸馏室被中间隔板隔开成上下两室，蒸发膜位于中间隔板的上表面。竖管式凝结器竖直放置于蒸馏室的左下方,通过蒸馏室第一管道，蒸馏室第二管道，蒸馏室第三管道与蒸馏室相连。竖管式凝结器分为上、中、下三层，竖管式降膜蒸发器贯穿竖管式凝结器中间层，紫铜管一端与高位海水箱连接，呈蛇形穿过竖管式凝结器中间层和蒸馏室下室内部，另一端与蒸馏室中间隔板上边缘的分配槽相连；该装置多次重复利用水蒸气的潜热，对蒸发过程的传热传质进行了强化，改善了蒸发效率低下的缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置。
背景技术
在现代海水淡化工业中，提高太阳能蒸馏器的产水率有三个最基本的方向：重复利用水蒸气的凝结潜热，强化蒸馏器内部的传热传质过程，降低太阳能蒸馏器中海水的热容量。被动式强化技术能对蒸发过程进行强化，比如在竖板、竖管和水平管外增加各种形状的槽道、凸棱或冷指等，能从一定程度上提高传热率。但是蒸发过程的热阻是来自气液交界面上的饱和蒸汽温度和蒸汽的分压，若不能及时将已蒸发的蒸汽抽走，蒸汽不断在界面附近聚集，当蒸发到一定程度时，蒸发将会停止。因此，为了强化蒸发过程的传热特性，除了尽量减小液膜的厚度，更重要的是将已蒸发的蒸汽及时抽走，以降低液膜表面的饱和度，加大蒸发过程的驱动力。所以，我们需要设计一种新型海水淡化装置，及时将蒸汽抽走，对蒸发过程的传热传质进行强化，并且充分利用水蒸气潜热，改善蒸发效率低下等缺陷。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置。该装置采用气流吸附技术和降膜蒸发技术相结合的方式，将温度较低的湿空气流喷吹到温度较高的蒸发膜上，使水体表面附近的水蒸气向空气扩散，提高了海水的蒸发率，并且在蒸发过程中将蒸汽及时抽走，强化了蒸发过程的传热特性，克服现有技术中蒸发过程驱动力小的缺陷。在此装置中竖管式凝结器部分用蒸汽凝结的热量为降膜蒸发的海水预热，驱动海水进一步蒸发，使蒸汽潜热得以充分利用，克服了现有技术中热能未充分利用的缺陷。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，包括蒸馏室、竖管式降膜蒸发器、高位海水箱和竖管式凝结器。蒸馏室由双层玻璃板、中间隔板、分配槽、蒸发膜以及紫铜管组成，由中间隔板隔开成上下两室，它的上室用于降膜蒸发，蒸发膜位于中间隔板的上表面，当较干的空气从其中吹过时，带走蒸发膜上产生的水蒸气。它的下室作为凝结器和热交换器使用，凝结部分水蒸气并预热进入的海水；竖管式凝结器和竖管式降膜蒸发器竖直放置在蒸馏室的左下方。竖管式凝结器通过蒸馏室第一管道，蒸馏室第二管道，蒸馏室第三管道与蒸馏室相连。竖管式凝结器分为上，中、下三层，竖管式降膜蒸发器贯穿竖管式凝结器中间层，起到降膜蒸发的作用，同时回收部分蒸气的潜热。竖管式凝结器下层上端通过进气管与风泵连接,竖管式凝结器下层底部与浓盐水排水管连接。紫铜管一端与高位海水箱连接，呈蛇形穿过竖管式凝结器中间层和蒸馏室下室内部，另一端与蒸馏室中间隔板上边缘的分配槽相连；分离器通过淡水收集管与竖管式凝结器中间层底部相连，另一端通过回气管与风泵相连。
进一步的本实用新型的工作原理如下：海水在竖管式凝结器的底部由紫铜管引入系统，并沿紫铜管经竖管式凝结器和蒸馏室下部最终到达蒸馏室中间隔板上边缘的分配槽中，在此过程中紫铜管内的海水被竖管式凝结器和蒸馏室内部的蒸汽预热。海水越过分配槽后均匀的分布到蒸发膜上，受热蒸发。蒸发后蒸发膜上剩余的浓盐水经蒸馏室第二管道流出蒸馏室，进入竖管式降膜蒸发器中，使之沿管壁呈膜态降落。同时，来自风泵的空气从竖管式降膜蒸发器下层沿着竖管式降膜蒸发器的竖管向上吹入，与竖管式降膜蒸发器中的降膜海水产生逆向流动，强迫其蒸发。未被蒸发的浓盐水汇集在竖管式凝结器下层，经浓盐水排水管排出。由此形成的由空气和水蒸气组成的低温湿空气经蒸馏室第一管道，被吹入蒸馏室上室，在蒸馏室上室中，低温湿空气吸收了从蒸发膜上产生的蒸汽，形成高温饱和湿空气，然后经蒸馏室上室和下室之间的缝隙进入蒸馏室下室，在下室凝结放热并预热进入的海水。之后，凝结水和未凝结的湿空气一起由蒸馏室下室经蒸馏室第三管道进入竖管式凝结器，凝结水沿竖管式凝结器管壁呈膜态降落，未凝结的湿空气在竖管式降膜蒸发器的外壁上降膜凝结，将大部分的潜热传递给竖管式降膜蒸发器内降膜蒸发的海水，驱动海水进一步蒸发，使蒸汽潜热得以重复利用。最后，湿空气和蒸馏水的混合物一起经淡水收集管进入气液分离器中，经热交换器再次冷却得到成品淡水，并由分离器底部淡水排水管的水阀排出。分离器中剩余的空气和水的混合物经过回气管，通过与回气管相连的气泵被再次强迫进入系统。
上述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，所述的竖管式凝结器外壁是由1mm的镀锌铁板制成，外围用厚40mm的聚乙烯泡沫板保温。它的内壁直径是130mm，紫铜管和降膜蒸发器竖管安装在竖管式凝结器内部，起到竖管蒸发与冷凝的作用，同时回收部分蒸气的潜热。
上述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，所述的蒸馏室是一个扁平的长方形箱体，长、宽、高分别为1960mm，550mm，220mm，由1mm厚的镀锌铁板做成，外围由40mm厚的聚乙烯泡沫板隔热保温。蒸馏室的阳光入射窗口是厚度为 10mm的双层玻璃板。蒸馏室由中间隔板分成上下两室，中间隔板由5mm厚的平板玻璃制成，玻璃表面铺了一层棉纱网，中间隔板的三边与蒸馏室的内壁联结，并用玻璃胶密封，中间隔板最右侧与蒸馏室内壁之间留有15mm宽的缝隙，以便将上下两室连接起来。
上述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，因考虑到夏季的太阳高度角相当大，所以将蒸馏室的倾角设置为20°。
上述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，所述的气液分离器中包含了一个用自来水冷却的铜制热交换器，热交换器的自来水出口和入口设置于气液分离器的两侧。该热交换器用直径7mm、厚0.5mm、长2000mm的紫铜管制成。气液分离器的外壁用1mm厚的镀锌铁板制成，内径为200mm、内高为300mm。经蒸发得到的淡水经过气液分离器底部的淡水排出管，通过淡水阀放出。
上述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，所述的风泵是整个装置主动运行的动力，标称功率为80w，最大压差为35kPa,最大送风流量为80L/min。实际送风流量用风量表测定。
本实用新型的有益效果是：该装置采用气流吸附和降膜蒸发的技术，将温度较低的湿空气流喷吹到温度较高的蒸发膜上，在蒸发过程中将蒸汽及时抽走，克服现有技术中蒸发过程驱动力小、蒸发率低的缺陷。凝结器部分用蒸汽凝结的热量为降膜蒸发的海水预热，驱动海水进一步蒸发，使蒸汽潜热得以充分利用，大大提高了能源利用率，提升了海水淡化效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置示意图附图标记说明：1.高位海水箱，2.海水阀,3.紫铜管，4.进气管，5.风泵，6.双层玻璃板，7.分配槽，8.蒸发膜，9.中间隔板，10.蒸馏室，11.隔热板，12.竖管式降膜蒸发器，13.竖管式凝结器，14.淡水收集管，15.自来水入口，16.热交换器，17.自来水出口，18.气液分离器，19. 淡水阀，20.淡水排水管，21.回气管，22.浓盐水排水管，23.蒸馏室第一管道，24.蒸馏室第二管道，25.蒸馏室第三管道。
具体实施方式
一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置包括蒸馏室10、竖管式降膜蒸发器12、高位海水箱1和竖管式凝结器13。紫铜管3一端与高位海水箱1连接，呈蛇形穿过竖管式凝结器13中间层和蒸馏室10下室内部，另一端与蒸馏室中间隔板9上边缘的分配槽7相连,高位海水箱1内的海水在重力作用下流入紫铜管3，紫铜管3穿过竖管式凝结器 13中间层和蒸馏室10下室内部时，紫铜管内的海水被高温饱和蒸汽预热，经分配槽7分配后沿中间隔板9上表面的蒸发膜8缓缓流下；蒸馏室10由双层玻璃板6、中间隔板9、分配槽7、蒸发膜8以及紫铜管3组成，蒸馏室10被中间隔板9隔开成上下两室，上室用于降膜蒸发，下室作为凝结器和热交换器使用，中间隔板9上表面附有蒸发膜8，蒸发膜8吸收透过蒸馏室10顶层的双层玻璃板的太阳光热能，将经分配槽分配后的海水蒸发；竖管式凝结器13竖直放置于蒸馏室10的左下方，竖管式凝结器13通过蒸馏室第一管道23，蒸馏室第二管道24，蒸馏室第三管道25与蒸馏室10相连。竖管式凝结器13分为上中下三层，竖管式降膜蒸发器12位于竖管式凝结器13内部，贯穿竖管式凝结器13中间层，竖管式凝结器13下层左侧通过进气管4与风泵5连接。蒸发膜8上未被蒸发的浓盐水经蒸馏室第二管道24流入竖管式凝结器13上层后，溢流进入竖管式降膜蒸发器12，沿内壁呈膜态降落，来自风泵5的空气从竖管式凝结器13的下层向上吹入，与竖管式降膜蒸发器12中的海水产生逆向流动，强迫其蒸发，由此形成的低温湿空气经蒸馏室第一管道23吹入蒸馏室10上室，吸收蒸发膜8上产生的蒸汽形成高温饱和湿空气，然后进入蒸馏室10下室，将紫铜管 3内的海水进行预热，自身得到冷凝，冷凝水和水蒸气经蒸馏室第三管道25进入竖管式凝结器13中间层，在竖管式凝结器13中间层内与紫铜管3再次进行换热，换热后竖管式凝结器13中间层内的冷凝水和未凝结的湿空气一起经淡水收集管14进入气液分离器18。气液分离器18中放置有一个用自来水冷却的热交换器，再次冷凝来自竖管式凝结器13的水蒸气，最终经冷凝得到的淡水经过气液分离器18底部的淡水排出管，通过淡水阀排出，气液分离器18中未被冷凝的水蒸气和空气的混合物通过与回气管21相连的风泵5被再次强迫进入系统。未被蒸发的浓盐水汇集在竖管式凝结器13的下层，经浓盐水排水管22排出。
应当理解的是，本实用新型还可有其他多种制作方式，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型做出相应的改变和变形。以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，包括蒸馏室(10)、竖管式降膜蒸发器(12)、高位海水箱(1)和竖管式凝结器(13)，其特征在于：紫铜管(3)一端与高位海水箱(1)连接，呈蛇形穿过竖管式凝结器(13)中间层和蒸馏室(10)下室内部，另一端与蒸馏室中间隔板(9)上边缘的分配槽(7)相连，蒸馏室(10)由双层玻璃板(6)、中间隔板(9)、分配槽(7)以及蒸发膜(8)组成，蒸馏室(10)被中间隔板(9)隔开成上下两室，中间隔板(9)上表面附有蒸发膜(8)，竖管式凝结器(13)竖直放置于蒸馏室(10)的左下方，竖管式凝结器(13)通过蒸馏室第一管道(23)，蒸馏室第二管道(24)，蒸馏室第三管道(25)与蒸馏室(10)相连，竖管式凝结器(13)分为上中下三层，竖管式降膜蒸发器(12)位于竖管式凝结器(13)内部，贯穿竖管式凝结器(13)中间层，竖管式凝结器(13)在其中间层底部位置通过淡水收集管(14)与气液分离器(18)相连，竖管式凝结器(13)下层通过进气管(4)与风泵(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述蒸馏室(10)是一个扁平的长方形箱体，长宽高分别为1960mm，550mm，220mm，由1mm厚的镀锌铁板制成，外围用40mm厚的聚乙烯泡沫隔热板(11)隔热保温。
3.根据权利要求1所述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述中间隔板(9)由5mm厚的平板玻璃制成，玻璃表面铺了一层棉纱网，中间隔板(9)的三边与蒸馏室(10)的内壁联结，并用玻璃胶密封，中间隔板(9)最右侧与蒸馏室(10)内壁之间留有15mm宽的缝隙。
4.根据权利要求1所述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述蒸馏室(10)因考虑到夏季的太阳高度角相当大，所以将其倾角设置为20°。
5.根据权利要求1所述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的气液分离器(18)的外壁由1mm厚的镀锌铁板制成，内径为200mm、内高为300mm，气液分离器(18)中包含了一个用自来水冷却的热交换器(16)，热交换器(16)的自来水入口(15)和自来水出口(17)设置于气液分离器(18)的两侧，热交换器(16)由直径7mm、厚0.5mm、长2000mm的紫铜管制成。
6.根据权利要求1所述的一种气流吸附型闭式循环降膜蒸发太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述风泵(5)是整个装置主动运行的动力，标称功率为80w，最大压差为35kPa,最大送风流量为80L/min，实际送风流量用风量表测定。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20210806 |