CN2480355Y - 横管降膜蒸发内回热式海水淡化机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种由太阳能或工业余热驱动的横管降膜蒸发内回热式海水淡化机,它由箱体、蒸发腔、冷凝腔、海水喷淋器、海水分配器、横管、回热器、冷凝器、气液分离器、空气泵、循环泵等组成。采用降膜蒸发的运行机理,具有传热快、产水量大和易于稳定的特点;采用了主动闭环式循环的蒸汽运行过程,强化了传热传质过程,提高了装置的性能。可回收大部分水蒸汽的潜热,使单位能耗的产淡水率得到大大提高。

Description

横管降膜蒸发内回热式海水淡化机

本实用新型涉及一种海水淡化装置，具体地说是一种利用太阳能或其它余热生产淡水的横管降膜蒸发内回热式海水淡化机。

目前，在海上鱼船上所使用的海水淡化系统多为采用反渗透膜技术的大中型海水淡化系统，这种系统造价及使用费用高(主要是其反渗透膜的使用寿命不长)，一般的中小型渔船难以承受。而目前在许多干旱缺水地区所使用的太阳能或其它余热海水淡化装置，由于一次性投资大、效率低等缺陷，难于推广应用。归纳起来，现有的利用余热或太阳能的海水淡化装置具有下面4个明显的缺陷：(1)蒸汽凝结成淡水过程放出的潜热未被重复利用，而是白白浪费了；(2)现有装置所采用的自然对流传热模式，传热系数不高，限制了装置性能的改善；(3)装置中待蒸发的海水热溶量太大，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；(4)现有装置一般不适合在摇动的环境中使用，例如在渔船、货船上，从而限制了使用范围。

针对背景技术部分中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种具有产水率高、性能稳定、出水时间快、节能等优点的横管降膜蒸发内回热式海水淡化机。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：该装置包括一个带有腔体的箱体1，箱体1上设有热水进口2，箱体1的底部设有溢流阀9和排污阀23，其特点是：箱体1内的腔体内分区安置有横管3和管壳形分配器17，设置在蒸发腔24内的横管3与加热分配腔5之间设有连通管4，加热分配腔5上设置有热水出水口6，蒸发腔24内的横管3的上方有海水喷淋器7并包含有海水分配器8，箱体1的外部设置有循环泵10，循环泵10经管道与海水喷淋器7相通，箱体1的冷凝腔12经管道与设置在箱体外的空气泵16相通，空气泵16的一端与蒸发腔24内的抽气管15相通，冷凝腔12的另一侧与冷凝器21相通后与箱体1外的气液分离器13连通，气液分离器13上设有海水入口11和淡水阀14，海水入口11与冷凝腔12内的海水回热器19相通，气液分离器13内通有送风管22和与冷凝散热器21相通的管道20。

本实用新型其他特点是：横管3的数量为1至10000根，经管板分区相通并分别构成蒸发腔24、加热分配腔5、冷凝腔12；海水回热器19至少为一个，安置在冷凝腔12中；循环泵10、空气泵16至少为一个；抽气管15为两根以上并联而成，横管3之间的距离在1.0mm-500mm之间。

本实用新型由于采用降膜蒸发的运行机理，具有传热快、产水量大并易于稳定，采用了主动闭环式循环的蒸汽运行过程，强化了传热传质过程，提高了装置的性能。可有效地回收大部分水蒸汽的潜热，使单位能耗的产淡水率得到大大提高。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例3的结构示意图

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1：参见图1，本实用新型包括一个带有腔体的箱体1，箱体1上设有热水进口2，箱体1的底部设有溢流阀9和排污阀23，箱体1内的腔体内分区安置有横管3和管壳形分配器17，设置在蒸发腔24内的横管3与加热分配腔5之间设有连通管4，加热分配腔5上设置有热水出水口6，蒸发腔24内的横管3的上方有海水喷淋器7并包含有海水分配器8，箱体1的外部设置有循环泵10，循环泵10经管道与海水喷淋器7相通，箱体1的冷凝腔12经管道与设置在箱体外的空气泵16相通，空气泵16的一端与蒸发腔24内的抽气管15相通，冷凝腔12的另一侧与冷凝器21相通后与箱体1外的气液分离器13连通，气液分离器13上设有海水入口11和淡水阀14，海水入口11与冷凝腔12内的海水回热器19相通，气液分离器13内通有送风管22和与冷凝散热器21相通的管道20。

横管3的数量为200根(可根据装置的产水量增加)，经管板分区相通并分别构成蒸发腔24、加热分配腔5、冷凝腔12；海水回热器19为一个(可根据装置的产水量增加至多个)，安置在冷凝腔12中；循环泵10、空气泵16为一个(可根据装置的产水量增加至多个)；抽气管15为并联的两根，横管3之间的距离控制在50mm之间(可根据装置的产水量及横管的数量进行调整)。

本实用新型的工作原理是：第一级由太阳能集热器或其它废热加热的热水由装置进口1进入该装置，经由一个管壳形分配器17进入蒸发腔中的横管3中，在那里放出热量加热流在管外的海水。热水出横管后经连通管4进入下一级的加热分配腔5，再经一个管壳形分配器17进入加热横管3，最后经热水出水口6输出。第二级加热与第一级加热在结构上类似，但热水的流动方向相反，如图1所示。

为了克服现有装置热容量大、出水慢及不利于在摇动的船上使用的缺陷，本实用新型采用横管降膜蒸发的工作模式。即：海水经海水喷淋器7喷出，经海水分配器8再分配后，均匀地滴降至蒸发腔24中的加热横管3上，在那里形成降膜并受热蒸发。未蒸发的浓海水最终落至蒸发腔24的底部，一部分经溢流阀9流出装置，另一部分经循环泵10再循环至海水喷淋器7进行循环。新海水由海水入口11进入，经冷凝腔12预热，流至循环泵10前与一部分浓海水混合进行循环。

当海水从一根水平横管3到另一根水平横管3流动形成降膜流动时，它从水平横管3内的热水中吸收大量的热，并产生蒸发而在蒸发腔24中放出大量水蒸气。这些水蒸汽通过抽气管15由空气泵16抽至冷凝腔12中，蒸汽再通过管壳形分配器17进入水平横管3，在那里它经历冷凝放热而产生出淡水，并将热量传回给管外的海水，回收了一部分凝结潜热。由于循环泵10的作用，在蒸发腔24中形成了负压，而在冷凝腔12中形成了正压，加速了水的蒸发与凝结过程，使装置的性能得到加强。通过横管3后的蒸汽在冷凝腔12中经回热器19被进一步冷却并释放潜热给进入的海水，最后经管道20进入冷凝散热器21放出热量进入气液分离器13，在那里被新进的海水进一步冷却后，释放出淡水并进行气液分离，气体经送风管22送回至装置蒸发腔24的下部，而淡水则经水阀14产出。在装置中气体始终是闭环式循环运行的，具有很好的稳定性及可靠性，不受外界干扰。

实施例2：参见图2，本实施例的结构与实施例1所不同的是，将冷凝腔12移至蒸发腔24上部，海水入水口11从气液分离器13内移出，连通管4移入蒸发腔24内，其他结构及其工作原理、实施效果均与实施例1相同。

实施例3：参见1、图2，本实施例与实施例1或实施例2所不同的是，横管3的数量为10000根，海水回热器19、循环泵10、空气泵16各为两个；抽气管15为并联的四根；横管3之间的距离控制在100mm；其余同实施例1或实施例2。同样可以达到实施例1或实施例2的效果。

类似本实施例可以例举许多，即根据产水量的实际需要，使装置体积改变。装置中的横管3的数量可以增至到10000根，海水回热器19、循环泵10、空气泵16可根据需要各增至为多个；抽气管15根据需要各增至为并联的多根；横管3之间的距离控制在1.0mm-500mm。其结构及其工作原理、实施效果均与实施例1或实施例2相同。

本实用新型具有以下特点：产水快，正常工作十分钟后即有淡水产出，十五分钟后即基本达到稳定状态；产水效率高，由于充分利用了蒸汽的凝结潜热，因而能量利用率很高，性能系数一般可达80％以上，在高温段运行时，性能更好；可在小幅摇摆的状况下正常工作，比如在渔船、货船上使用；可利用工业余热或太阳能进行工作。

Claims (5)

1、一种横管降膜蒸发内回热式海水淡化机，包括一个带有腔体的箱体[1]，箱体[1]上设有热水进口[2]，箱体[1]的底部设有溢流阀[9]和排污阀[23]，其特征在于：箱体[1]内的腔体内分区安置有横管[3]和管壳形分配器[17]，设置在蒸发腔[24]内的横管[3]与加热分配腔[5]之间设有连通管[4]，加热分配腔[5]上设置有热水出水口[6]，蒸发腔[24]内的横管[3]的上方有海水喷淋器[7]并包含有海水分配器[8]，箱体[1]的外部设置有循环泵[10]，循环泵[10]经管道与海水喷淋器[7]相通，箱体[1]的冷凝腔[12]经管道与设置在箱体外的空气泵[16]相通，空气泵[16]的一端与蒸发腔[24]内的抽气管[15]相通，冷凝腔[12]的另一侧与冷凝器[21]相通后与箱体[1]外的气液分离器[13]连通，气液分离器[13]上设有海水入口[11]和淡水阀[14]，海水入口[11]与冷凝腔[12]内的海水回热器[19]相通，气液分离器[13]内通有送风管[22]和与冷凝散热器[21]相通的管道[20]。

2、根据权利要求1所述的横管降膜蒸发内回热式海水淡化机，其特征在于：所述横管[3]的数量为1至10000根，经管板分区相通并分别构成蒸发腔[24]、加热分配腔[5]、冷凝腔[12]。

3、根据权利要求1所述的横管降膜蒸发内回热式海水淡化机，其特征在于：所述海水回热器[19]至少为一个，安置在冷凝腔[12]中。

4、根据权利要求1所述的横管降膜蒸发内回热式海水淡化机，其特征在于：所述循环泵[10]、空气泵[16]至少为一个，抽气管[15]为两根以上并联而成。

5、根据权利要求1或2所述的横管降膜蒸发内回热式海水淡化机，其特征在于：所述横管[3]之间的距离在1.0mm-500mm之间。

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