一種太陽能反重力自然循環(huán)的供熱裝置及供熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能反重力自然循環(huán)的供熱裝置及供熱方法，具體說是以太陽能為熱源，利用液體蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸騰拉力和半透膜濃度差來實現(xiàn)反重力自然循環(huán)供熱的太陽能熱利用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在太陽能、節(jié)能技術(shù)及供熱方面都有了很大的進展，其發(fā)展趨勢是盡可能的利用可再生的、環(huán)保的能源，并在低投資成本的前提下向人們盡力提供最優(yōu)質(zhì)的資源。太陽能是一種清潔能源，且具有普遍性、巨大性和取之不盡，用之不竭的優(yōu)點，因此具有廣闊的開發(fā)和利用前景。近年來，隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)開始普遍應(yīng)用太陽能供熱。但目前的技術(shù)成本還比較高，系統(tǒng)較為復(fù)雜。與傳統(tǒng)的太陽能供熱相比，太陽能反重力自然循環(huán)技術(shù)的使用為太陽能技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的利用空間，在供熱的前提下能夠不使用機械動力系統(tǒng)而產(chǎn)生自然循環(huán)動力，節(jié)約了燃料的使用，并且環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種太陽能反重力自然循環(huán)的供熱裝置及供熱方法，其特征在于，所述太陽能反重力自然循環(huán)的供熱裝置的結(jié)構(gòu)為:集熱板與蒸發(fā)器相連，蒸發(fā)器的輸出端通過管道與冷凝器相連，冷凝器輸出端與集液罐相連，集液罐內(nèi)設(shè)有螺旋式半透膜管，半透膜管通過管道與蒸發(fā)器的輸入端相連，蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)芯。
[0004]所述集熱板為平板式太陽能集熱器或真空管式太陽能集熱器。
[0005]所述冷凝器為單級冷凝器或多級冷凝器，所述冷凝器選用暖氣片或熱水器。
[0006]所述蒸發(fā)器為單級蒸發(fā)器或多級蒸發(fā)器。
[0007]所述蒸發(fā)器的上腔由多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成，采用粉末燒結(jié)表面或絲網(wǎng)或泡沫金屬覆蓋表面；多孔結(jié)構(gòu)的上表面燒結(jié)成樹葉形狀的納米結(jié)構(gòu)。
[0008]所述半透膜為中空半透膜管，半透膜保證水分子能夠通過，鹽分不能通過。
[0009]所述管道的材料為玻璃、不銹鋼或者鋁合金材料。
[0010]所述集液罐為密閉型。
[0011 ] 所述液位感應(yīng)器通過控制閥門使液體剛好濕潤毛細(xì)芯，保證蒸發(fā)所需要的液體供應(yīng)。
[0012]所述的一種太陽能反重力自然循環(huán)的供熱裝置，其特征在于集熱器，蒸發(fā)器，冷凝器等工作時不需要栗的維持且保持密閉。
[0013]所述太陽能反重力自然循環(huán)的供熱方法為，先向蒸發(fā)腔和半透膜管內(nèi)灌注具有一定濃度的鹽溶液，再向集液罐內(nèi)注滿不含鹽的純凈液體(水)，通過控制閥控制液位的高度，利用液體蒸發(fā)時產(chǎn)生的蒸騰拉力和液體濃度壓力實現(xiàn)液體的反重力循環(huán)；蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)芯，毛細(xì)芯吸收的液體在高溫下蒸發(fā)進入冷凝器后被冷凝為液體，冷凝時所放出的熱量通過冷凝器實現(xiàn)供熱的需求，而冷凝液體則借助重力進入集液罐，放置在集液罐中的半透膜管由于膜內(nèi)外液體濃度差所產(chǎn)生的滲透壓使集液罐內(nèi)的液體通過半透膜不斷進入到半透膜管道內(nèi)部，再經(jīng)由管道進入到蒸發(fā)腔內(nèi)，液體蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸騰拉力和毛細(xì)芯的毛細(xì)吸力使液體被毛細(xì)芯所吸收，在集熱器、蒸發(fā)器和冷凝器始終保持密閉的狀態(tài)下工作時，液體的循環(huán)不需要栗的維持而實現(xiàn)一個不需要栗來維持的反重力供熱循環(huán)。
[0014]所述鹽溶液可通過把一些溶解度較高的鹽，如Nacl、NaN0#P訊03等溶解到水中制備而成。其鹽溶液濃度可依據(jù)供熱裝置所需反重力的高度進行選擇，考慮到液體流動所受到的阻力，所選濃度產(chǎn)生的滲透壓要大于或等于反重力高度，如9.0g.L 1Nacl溶液在37°C時的滲透壓力近似為7.9X102kPa，達(dá)到的反重力高度約為80.5m，因此如果反重力高度為80.5m，則鹽濃度必須大于9.0g.L 1O
[0015]本發(fā)明的有益效果為:本裝置利用濃度差產(chǎn)生的滲透壓差而實現(xiàn)反重力自然循環(huán)供熱，不需要真空栗、循環(huán)栗等維持液體的循環(huán)。蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽進入冷凝器后被冷卻為液體并進入集液罐，集液罐內(nèi)液體的濃度很低，通過不斷循環(huán)，半透膜管內(nèi)的壓力逐漸升高，從而利用液體蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸騰拉力和半透膜管兩側(cè)不同液體濃度差所產(chǎn)生滲透壓來使集液罐內(nèi)的液體穿過半透膜管不斷經(jīng)管道進入蒸發(fā)器內(nèi)，并可維持蒸發(fā)器的液位高于集液罐，促使反重力自然循環(huán)的不斷進行。因此該方法和裝置降低了太陽能熱利用的投資成本并減小了能耗，具有較好的推廣價值。這個裝置的運行結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，也為進一步利用太陽能進行供熱提供了一個很好的手段。
【附圖說明】
[0016]圖1為太陽能反重力自然循環(huán)的供熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為蒸發(fā)器內(nèi)部原理圖；
[0018]圖3為半透膜管的滲透原理圖。
[0019]附圖標(biāo)記:1_集熱板；2_蒸發(fā)器；3_冷凝器；4_集液罐；5_絲網(wǎng)；6_蒸發(fā)器上腔；7-螺旋式半透膜管；8_蒸汽排出管道；9_冷凝液排出管道；10_集液罐輸出管；11_第一控制閥；12_第二控制閥；13_第三控制閥；14_排液閥門；15_集液罐送液閥門；16_第四控制閥；17_蒸發(fā)器送液閥門；18_液位感應(yīng)器；19_儲液器；20_儲液器；21_集氣器。
【具體實施方式】
[0020]發(fā)明提供了一種太陽能反重力自然循環(huán)的供熱裝置及供熱方法，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0021]圖1為太陽能反重力自然循環(huán)的供熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置設(shè)有集熱板1，集熱板I與蒸發(fā)器2相連，蒸發(fā)器2的輸出端通過第一管道8與冷凝器3相連接，冷凝器3輸出的第二管道9與集液罐4相連接。其中，太陽能集熱器I則收集太陽能促使蒸發(fā)器2內(nèi)液體蒸發(fā)。蒸發(fā)器2的蒸發(fā)上腔6是多孔結(jié)構(gòu)材料，具有親液性和大的比表面積，目的是有利于吸液和增大蒸發(fā)面積，從而加快蒸發(fā)。蒸發(fā)器2旁路設(shè)有液位感應(yīng)器18，以此來控制蒸發(fā)器2內(nèi)的液位高度，使液體剛好濕潤毛細(xì)芯，保證蒸發(fā)所需要的液體供應(yīng)。即使裝置密封性不好也能短期工作。蒸發(fā)后的氣體進入到冷凝器3內(nèi)冷凝形成低濃度的溶液，低濃度的溶液進入集液罐，由于滲透壓作用進入到半透膜管7內(nèi)的鹽溶液中，從而溶液形成反重力再進入蒸發(fā)器2內(nèi)進行工作，這樣就形成了持續(xù)穩(wěn)定的自然循環(huán)供熱，即液體的循環(huán)不需要栗的維持而實現(xiàn)一個不需要栗來維持的反重力供熱循環(huán)。
[0022]圖2為蒸發(fā)器內(nèi)部原理圖。蒸發(fā)器內(nèi)