專利名稱：利用太陽能、自然寒冷和海面進(jìn)行海水淡化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水淡化領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用自然能源淡化海水的方法。
背景技術(shù)：
海水淡化一直是人們關(guān)注的課題。對海水進(jìn)行淡化的方法很多，但常規(guī)的方法，如多級蒸餾法、離子交換法、滲析法、反滲透膜法以及冷凍法等，都要消耗大量的燃料或電力。 由于地球的溫室效應(yīng)、空氣污染日益嚴(yán)重，因此，尋求用太陽能來進(jìn)行海水淡化，受到人們的重視。盤式太陽能蒸餾器海水淡化技術(shù)有許多優(yōu)點首先是可獨立運行，不受蒸汽、電力等條件限制，無污染、運行安全穩(wěn)定可靠，不消耗常規(guī)人工能源，對能源緊缺、環(huán)保要求高的地區(qū)有很大應(yīng)用價值；其次是生產(chǎn)規(guī)?？捎袡C組合，適應(yīng)性好，投資相對較少。但其不足之處是要占有大量的陸地資源，其次是進(jìn)入冬季，太陽輻射強度弱，導(dǎo)致淡水產(chǎn)量低。如果能夠改進(jìn)上述問題，太陽能海水淡化技術(shù)更加具備淡水供應(yīng)市場的競爭力。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供這樣一種太陽能海水淡化裝置及其使用方法第一，其不占用陸地資源，利用廣闊的海面安置海水淡化裝置，第二，進(jìn)入冬季，可以利用自然寒冷在裝置中結(jié)冰淡化海水的方法生產(chǎn)淡水，以提高冬季的淡水出水量。本發(fā)明的裝置是這樣實現(xiàn)的它包括能在水中浮起的船體，船體內(nèi)依次設(shè)置下池、 上池、透光棚；在上池池底設(shè)一下水孔連通下池；上池上部設(shè)有蒸餾水槽，蒸餾水槽通過蒸餾水道與下池連通；
所述的透光棚設(shè)有通風(fēng)口和棚蓋，棚蓋能移動并封閉通風(fēng)口，使上池與外界隔離；所述的下池中設(shè)有接水盆，接水盆下部和下池的滑輪槽中設(shè)有滑輪和拉繩，拉繩的一端固定在下池上部，另一端與棚蓋相連，當(dāng)接水盆接滿水后，在水重力的作用下，接水盆通過滑輪，拉動拉繩，使棚蓋移動并封閉通風(fēng)口 ；
所述的上池中設(shè)有堵塞機構(gòu)，堵塞機構(gòu)包括依次相連的彈簧、浮板、拉繩、塞子，其中彈簧的一端固定在上池，另一端壓在浮板上；塞子靠自重堵住下水孔，當(dāng)浮板克服彈簧力向上，通過拉繩，拉起塞子脫離下水孔；
所述的上池設(shè)有固定在池底的通氣管，通氣管的一端高于蒸餾水槽，另一端伸入下
池；
使用上述裝置制作淡水的方法是這樣實現(xiàn)的
第一步驟在臨近氣溫低于o°c以下的時節(jié)，移開棚蓋，并在上池中加入海水，在氣溫低于o°c以下的時節(jié)，上池內(nèi)的海水在冷空氣中結(jié)冰；當(dāng)冰結(jié)到一定厚度，由于冰體積膨脹，推動浮板克服彈簧力向上，塞子被拉起，未結(jié)冰的海水從下水孔流入接水盆和下池；盆通過滑輪拉動拉繩，使棚蓋移動并封閉通風(fēng)口，以致上池與外界隔離；
陽光透過透光棚，加熱棚內(nèi)的空氣，用以融化冰；由于熱壓效應(yīng)，棚內(nèi)的熱空氣經(jīng)通氣管流入冰層下部，也用以融化冰；冰中的咸冰水逐漸從冰晶間隙泄出，經(jīng)下水孔流入下池； 之后，冰層逐漸融化，浮板受彈簧的壓迫逐漸下降，塞子也隨之下降；當(dāng)冰層經(jīng)融化減薄到一定程度，以及排出的咸冰水的鹽度小于1%。后，塞子靠自重完全堵住下水孔；此后，上池中的冰繼續(xù)融解，化為淡水；
直至上池中的冰全部化為淡水；
第二步驟取出上池中的淡水；將下池中的濃海水也取出，并用海水洗凈下池；將上池的下水孔堵??；進(jìn)入太陽能蒸餾海水工序
在上池中加入海水，關(guān)閉棚蓋，陽光透過透光棚，加熱上池內(nèi)的海水，使海水蒸發(fā)，其水蒸汽上升，在透光棚上遇冷，凝結(jié)成水滴，沿透光棚的斜面淌下，落入蒸餾水槽，經(jīng)蒸餾水道流入下池；當(dāng)上池的海水濃縮到一定程度，取出濃海水，也取出下池中的蒸餾水；再在上池中加入海水，重新蒸餾；
一年中，第一步驟在冬季進(jìn)行，其余季節(jié)進(jìn)行第二步驟中的太陽能蒸餾海水工序。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點和有益效果是
一、本發(fā)明的海水淡化裝置飄浮在海面上，不占用陸地資源。二、由于本發(fā)明裝置在冬季可以用結(jié)冰的方法生產(chǎn)淡水，其在冬季的淡水出水量高于現(xiàn)有的單純依靠太陽輻射蒸餾海水的裝置。這是因為冰的融化熱為334. 4KJ/ kg，僅是水的汽化熱(水在100°C時為2257. 2 KJ/kg)的1/7，所以冷凍法海水淡化過程本身的所需能量要比蒸餾法低得多。三、本發(fā)明裝置中的動作諸如拔塞子，將棚蓋閉合等，均依靠自然力，不需要動力裝置，不消耗電力，也不需要人力。四、本發(fā)明可以自由選擇停泊海水區(qū)域的優(yōu)點A，在優(yōu)質(zhì)海水區(qū)域制作淡水。B，在寒冷區(qū)域結(jié)冰，然而遷移到溫暖區(qū)域融冰成淡水。C，作為輸送淡水的裝備。


下面結(jié)合圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明裝置內(nèi)部的立體視圖。圖2是本發(fā)明裝置裝上透光棚4后的立體視圖。圖3是圖2的中的透光棚的通風(fēng)口 41被蓋上棚蓋42后的示意圖。圖4是圖2中的A-A剖視圖。圖5是圖4的使用狀態(tài)參考圖。
具體實施例方式(見圖4和圖5)本發(fā)明的裝置主要包括能在水中浮起的船體1，船體內(nèi)依次設(shè)置下池2、上池3、透光棚4 ；在上池池底設(shè)一下水孔31連通下池；上池上部設(shè)有蒸餾水槽32，蒸餾水槽通過蒸餾水道33與下池連通；船體下部固定一錨環(huán)11，錨環(huán)可以連接纜繩12和錨 (未圖出)，這樣可以使船體停泊在某一海域，特別是可以停泊在優(yōu)質(zhì)海水的區(qū)域。
上池3中設(shè)有堵塞機構(gòu)，堵塞機構(gòu)包括依次相連的彈簧34、浮板35、拉繩36、塞子 37，其中彈簧的一端固定在上池，另一端壓在浮板上；塞子靠自重堵住下水孔，當(dāng)浮板克服彈簧力向上時，通過軟質(zhì)拉繩，拉起塞子脫離下水孔；
透光棚4設(shè)有通風(fēng)口 41和棚蓋42 (見圖2和圖3)，棚蓋能移動并封閉通風(fēng)口，使上池與外界隔離；
下池2中設(shè)有接水盆5，接水盆下部和下池的滑輪槽M中設(shè)有滑輪25和拉繩沈，拉繩的一端固定在下池2上部，另一端與棚蓋42相連，當(dāng)接水盆接滿水后，在水重力的作用下， 接水盆通過滑輪，拉動拉繩，使棚蓋移動并封閉通風(fēng)口 ；
上池設(shè)有固定在池底的通氣管61 (見圖5)，通氣管的一端高于蒸餾水槽32，另一端伸入下池2 ；
應(yīng)用上述裝置制作淡水的步驟
第一步驟在臨近氣溫低于0°C以下的時節(jié)，移開棚蓋42，露出通風(fēng)口 41，并在上池3 中加入海水(通常用水泵作業(yè))，海水的高度至浮板35的下平面為準(zhǔn)(見圖4)。在氣溫低于 0°C以下的時節(jié)，上池內(nèi)的海水在冷空氣中結(jié)冰(結(jié)冰時，海水中的鹽份會被排出在冰晶之外。但仍有一些鹽份來不及排出迅速結(jié)冰的冰層，這一些鹽份需要在以后冰層開始融化時， 首先從冰晶之間的縫隙中隨融化的水排出冰層)。當(dāng)冰結(jié)到一定厚度，由于冰體積膨脹，推動浮板35，克服彈簧力向上，通過軟質(zhì)拉繩36，塞子37被拉起，未結(jié)冰的海水從下水孔31 流入接水盆5和下池2 (見圖6)；
當(dāng)接水盆5的水接滿后，在水重力作用下，接水盆通過滑輪25拉動拉繩沈，使棚蓋42 移動并封閉通風(fēng)口 41，以致上池3與外界隔離；此后，由于不再需要水重力起作用，接水盆中的海水會從小孔51緩慢漏出，直到漏完。(見圖5)陽光透過透光棚4，加熱透光棚內(nèi)的空氣，用以融化冰；由于熱壓效應(yīng)， 棚內(nèi)的熱空氣經(jīng)通氣管61流入冰層下部，也用以融化冰；冰中的咸冰水逐漸從冰晶間隙泄出，經(jīng)下水孔31流入下池2 ；之后，冰層逐漸融化，浮板35受彈簧34的壓迫逐漸下降，塞子 37也隨之下降；
當(dāng)冰層經(jīng)融化減薄到一定程度，特別是屆時排出的咸冰水的鹽度已經(jīng)小于1%。(淡水的含鹽標(biāo)準(zhǔn))后，塞子靠自重完全堵住下水孔(這一工況可通過調(diào)整拉繩36的長短來確定，當(dāng)排出的咸冰水鹽度已經(jīng)小于1%。后，保證拉繩36的長度能夠讓塞子堵住下水孔31。拉繩的長度一次確定后，可保持長久使用)。此后，上池中的冰繼續(xù)融解，化為淡水； 直至上池中的冰全部化為淡水；
第二步驟取出上池3中的淡水；將下池2中的濃海水也取出，之后泵入海水沖洗下池和接水盤一遍，以稀釋殘留的濃海水的鹽分。然后泵出該沖洗的海水，將上池的下水孔31 和接水盤的小孔51堵?。贿M(jìn)入太陽能蒸餾海水工序
在上池3中加入海水，關(guān)閉棚蓋42，陽光透過透光棚4，加熱上池內(nèi)的海水(實際上上池成為一只傳統(tǒng)的太陽能海水蒸餾器，上池池壁可以設(shè)一絕熱層保溫，表面涂黑以利于吸熱) 使海水蒸發(fā)，水蒸汽上升；由于透光棚本身吸熱少，溫度低于池中溫水，水蒸汽在透光棚4 上遇冷，凝結(jié)成水滴，沿透光棚的斜面淌下，落入蒸餾水槽32，經(jīng)蒸餾水道33流入下池2(接水盤5在下池的蒸餾水中浮起)。雖然下池中的蒸餾水會混入下池中殘留的海水鹽分，但只要該鹽分不要超過淡水的鹽分標(biāo)準(zhǔn)即可。
當(dāng)上池的海水濃縮到一定程度，取出濃海水，也取出下池中的蒸餾水；再在上池中加入海水，重新蒸餾；
一年中，第一步驟在冬季進(jìn)行，其余季節(jié)進(jìn)行第二步驟中的太陽能蒸餾海水工序。
權(quán)利要求
1. 一種利用太陽能、自然寒冷和海面進(jìn)行海水淡化的方法，其特征是它包括能在水中浮起的船體，船體內(nèi)依次設(shè)置下池、上池、透光棚；在上池池底設(shè)一下水孔連通下池；上池上部設(shè)有蒸餾水槽，蒸餾水槽通過蒸餾水道與下池連通；所述的透光棚設(shè)有通風(fēng)口和棚蓋，棚蓋能移動并封閉通風(fēng)口，使上池與外界隔離；所述的下池中設(shè)有接水盆，接水盆下部和下池的滑輪槽中設(shè)有滑輪和拉繩，拉繩的一端固定在下池上部，另一端與棚蓋相連，當(dāng)接水盆接滿水后，在水重力的作用下，接水盆通過滑輪，拉動拉繩，使棚蓋移動并封閉通風(fēng)口；所述的上池中設(shè)有堵塞機構(gòu)，堵塞機構(gòu)包括依次相連的彈簧、浮板、拉繩、塞子，其中彈簧的一端固定在上池，另一端壓在浮板上；塞子靠自重堵住下水孔，當(dāng)浮板克服彈簧力向上，通過拉繩，拉起塞子脫離下水孔；所述的上池設(shè)有固定在池底的通氣管，通氣管的一端高于蒸餾水槽，另一端伸入下池；利用上述裝置制淡水的步驟第一步驟在臨近氣溫低于o°c以下的時節(jié)，移開棚蓋，并在上池中加入海水，在氣溫低于o°c以下的時節(jié)，上池內(nèi)的海水在冷空氣中結(jié)冰；當(dāng)冰結(jié)到一定厚度，由于冰體積膨脹，推動浮板克服彈簧力向上，塞子被拉起，未結(jié)冰的海水從下水孔流入接水盆和下池；當(dāng)接水盆的水滿后，在水重力作用下，接水盆通過滑輪拉動拉繩，使棚蓋移動并封閉通風(fēng)口，以致上池與外界隔離；陽光透過透光棚，加熱棚內(nèi)的空氣，用以融化冰；由于熱壓效應(yīng)，棚內(nèi)的熱空氣經(jīng)通氣管流入冰層下部，也用以融化冰；冰中的咸冰水逐漸從冰晶間隙泄出，經(jīng)下水孔流入下池； 之后，冰層逐漸融化，浮板受彈簧的壓迫逐漸下降，塞子也隨之下降；當(dāng)冰層經(jīng)融化減薄到一定程度，以及排出的咸冰水的鹽度小于1%。后，塞子靠自重完全堵住下水孔；此后，上池中的冰繼續(xù)融解，化為淡水；直至上池中的冰全部化為淡水；第二步驟取出上池中的淡水；將下池中的濃海水也取出，并用海水洗凈下池；將上池的下水孔堵?。贿M(jìn)入太陽能蒸餾海水工序在上池中加入海水，關(guān)閉棚蓋，陽光透過透光棚，加熱上池內(nèi)的海水，使海水蒸發(fā)，其水蒸汽上升，在透光棚上遇冷，凝結(jié)成水滴，沿透光棚的斜面淌下，落入蒸餾水槽，經(jīng)蒸餾水道流入下池；當(dāng)上池的海水濃縮到一定程度，取出濃海水，也取出下池中的蒸餾水；再在上池中加入海水，重新蒸餾；一年中，第一步驟在冬季進(jìn)行，其余季節(jié)進(jìn)行第二步驟中的太陽能蒸餾海水工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用太陽能、自然寒冷和海面進(jìn)行海水淡化的方法，其特別之處是在船體內(nèi)依次設(shè)置下池、上池、透光棚；冬季時采用在船體內(nèi)自然結(jié)冰的方法制作淡水。在其余時節(jié)采用太陽能蒸餾海水的方法制作淡水。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的海水淡化裝置飄浮在海水中，不占用陸地資源。其在冬季的淡水出水量高于現(xiàn)有的單純依靠太陽輻射蒸餾海水的裝置。本發(fā)明裝置中的動作均依靠自然力，不需要動力裝置，不消耗電力，也不需要人力。由于本發(fā)明可以漂浮在海上，因此可以自由選擇停泊在優(yōu)質(zhì)海水區(qū)域進(jìn)行海水淡化。
文檔編號C02F1/22GK102320673SQ201110164039
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者馮靜 申請人:馮靜