專利名稱：一種低壓蒸餾(蒸發(fā))海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種蒸餾(蒸發(fā))裝置。尤其是一種在低壓狀態(tài)下工作的蒸餾(蒸發(fā))裝置。
低壓蒸餾時，液體能夠降低沸點和加快蒸發(fā)速度。通常降低一個體系的壓力，現(xiàn)有同類產(chǎn)品一般用以電做動力的機械真空泵，或以高壓液體(如水)射流真空泵產(chǎn)生負壓，這些都要消耗人工能源，都有轉(zhuǎn)動部件，即都會磨損。
本實用新型的目的在于克服已有產(chǎn)品之不足，而提供一種利用地球引力等自然能源，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，不消耗任何人工能源，永不停頓、永不磨損的地球引力真空泵，形成低壓蒸餾(蒸發(fā))裝置。凡是能夠密封的蒸餾(蒸發(fā))裝置都可以附加上這種結(jié)構(gòu)，形成低壓蒸餾(蒸發(fā))的功能，使原來的設(shè)備如虎添翼，降低能耗，提高效率，因此能大大降低成本。這個裝置可以用于蒸餾法海水淡化，也可以用于工業(yè)物料(或廢液)的濃縮、蒸餾提純。
本實用新型的目的可以通過如下措施來達到一種低壓蒸餾(蒸發(fā))海水淡化裝置，由加熱蒸發(fā)器，原液槽，冷凝器和成品槽構(gòu)成，與加熱蒸發(fā)器的進液口連通的液管的進液端深入到原液槽的液體中，加熱蒸發(fā)器的出汽口通過汽管或汽室與冷凝器連通，成品槽在冷凝器出液口的下方，加熱蒸發(fā)器是密封的，增加一根出液管，其上端接在冷凝器的出料口上，下端深入到成品槽的液面下，與空氣隔絕。
本實用新型的目的還可以通過如下措施來達到成品槽的液面低于原液槽的液面，液體的比重是1的話，兩槽液面的高度差不超過10米，比重大于1，上述高度差按比例減。
本實用新型的優(yōu)點是(1)、采用這個裝置的地球引力真空泵，不消耗任何人工能源，永不停頓、永不磨損。(2)、結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。(3)、用它淡化海水，可以降低海水的沸點，節(jié)約海水加熱能量；加快海水的蒸發(fā)速度，可以使用低檔次能源，因而可以節(jié)能降低成本。(4)、這個裝置也可以進行其他液體如工業(yè)物料、廢液的蒸餾，蒸發(fā)濃縮，適用范圍廣。
以下結(jié)合附圖和實施例詳細說明本實用新型。


圖1是低壓蒸餾(蒸發(fā))海水淡化裝置的原理圖。
圖2是低壓蒸餾(蒸發(fā))裝置實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
其中圖2是現(xiàn)行的海水淡化方法(見《太陽能學(xué)報》1998，4，趙軍，天津大學(xué))附加本實用新型的示意圖。
裝置由加熱蒸發(fā)器3，原液槽1，冷凝器4和成品槽2構(gòu)成，與加熱蒸發(fā)器3的進水口連通的水管的進水端深入到原液槽1的液體中，加熱蒸發(fā)器3的出水口通過汽管與冷凝器4連通，成品槽2在冷凝器4出水口的下方，加熱蒸發(fā)器3是密封的，增加一根出水管5，其上端接在冷凝器的出水口上，下端深入到成品槽2的水中。成品槽2的液面低于原液槽1的液面，高度差在10米以內(nèi)。
下面以低壓蒸餾海水淡化為例說明本實用新型。
圖1中，原液槽1裝有海水，成品槽2裝有淡水，加熱蒸發(fā)器3的進水管與海水連通，冷凝器4的進汽管或進汽口與加熱蒸發(fā)器連通，組成通常的蒸餾法海水淡化裝置，海水在100℃沸騰蒸發(fā)，冷凝后由冷凝器出水口流出。本實用新型是在上述出水口上，連接一個充滿淡水的出水管6，連接到成品槽2中，與空氣隔離，將產(chǎn)生負壓，海水就不需要加熱到100℃了，就形成了低壓蒸餾裝置。
如果冷凝后的淡水溫度是25℃，系統(tǒng)內(nèi)部的壓力可以達到31.65mpa，是原來的3％！在原來的基礎(chǔ)上低壓蒸餾，蒸發(fā)速度將要大大提高。圖2是現(xiàn)行的海水淡化方法附加地球引力真空泵后，內(nèi)部壓力變化情況與此類似，由原來的常壓變成低壓，蒸發(fā)速度會提高，如果再改進一下，用風扇強制水蒸氣流動，效果會更好。
當把
圖1的系統(tǒng)中的空氣抽空時，海水和淡水的水面都要上升，因為大氣壓力的原因，在標準狀態(tài)下(下同)它們不會超過10.13米。假如海水的溫度是75℃，淡水經(jīng)過散熱器后的溫度是25℃，海水槽與淡水槽有一個高度差h米時，將產(chǎn)生(1)、兩個水槽液面的高度差產(chǎn)生一個虹吸力，對水蒸氣產(chǎn)生了一個負壓(或抽力)P1＝gh如果高度差h是10米，這個負壓大約是接近一個大氣壓980mpa的水平。由于水的蒸汽壓的限制，系統(tǒng)的真空度不能降低很多，只能降到25℃時水的蒸汽壓為止，這是與機械真空泵的差別，因此這個高度差不要超過10米，超過10米，壓力也不會再降低了，但將增加設(shè)備投資和抬高水位的耗能。
(2)、如果左邊的海水溫度是100℃，此時蒸發(fā)器內(nèi)的壓力與大氣壓相同，右邊淡水的水柱h”＝0，如果左邊海水溫度是25℃，蒸發(fā)器里面的壓力是當時水的蒸汽壓31.65mpa，對外部環(huán)境是負壓，淡水水柱h”＝9.6米，由于海水和淡水的比重差不多，海水柱h’與h”大致相同。海水的溫度決定了蒸發(fā)器的壓力。溫度差產(chǎn)生了水蒸氣的壓力差，75℃水的蒸汽壓是385.24mpa，25℃時是31.65mpa。對水蒸氣產(chǎn)生了另一個一個抽力P2＝P(75)-P(25)P1，P2合起來就是一個總的抽力，就象真空泵產(chǎn)生的抽力一樣，這個“真空泵”主要是地球引力(位能)和冷凝的海水溫度低(熱能)起作用，是用之不竭的。水蒸氣在這個合力的作用下，就會流向右邊，冷凝成淡水流到成品槽中，被抽走的水蒸氣，會被熱的海水蒸發(fā)出水蒸氣迅速補充。水蒸氣流走越快，蒸發(fā)速度越大。因為水蒸氣的流速是壓力的函數(shù)wdw/g＝-vdP-dR其中w是流速，v是比容，R是摩擦耗能，g是重力加速度粗略的考慮，把水蒸氣認為是理想氣體，壓力變化是線性關(guān)系，也不考慮摩擦影響，低壓下的蒸發(fā)速度是成比例增加的。
由于壓力低于大氣壓，海水的沸點會降低?？梢钥闯?，在這個體系中，100℃時，水的蒸汽壓最高，但不一定蒸發(fā)最快，因為此時蒸發(fā)器的壓力與大氣壓相同，“地球引力真空泵”不起作用，沒有抽力，不是低壓蒸發(fā)。海水溫度太低了，抽力是大了，但是水的蒸汽壓也下降很多，不利蒸發(fā)。兩個因素綜合考慮選75℃左右。熱力學(xué)分析表明，由于沒有加熱到100℃，以加熱到75℃計算，每克水即可節(jié)能25卡，抬高海水也要耗能，但落差已經(jīng)轉(zhuǎn)化成抽力，能量得到了補償。同時，每克水抬高10米僅僅耗能4.2卡，扣除這個能耗，從靜態(tài)上看，在加熱海水上節(jié)能大約25％，不要小看這個節(jié)省，海水淡化的關(guān)鍵就是成本，能耗占成本的絕大部分，節(jié)能是海水淡化的努力方向。
從動態(tài)上分析，降低壓力，就降低了海水蒸發(fā)溫度，這樣就可以使用工業(yè)廢熱、太陽能等低檔次能源，低檔次意味著低價格低成本。在低緯度地區(qū)，太陽能可以很容易把海水加熱到75℃，這樣能源就不花錢了，海水淡化的成本只是設(shè)備折舊和少量管理費，成本更可以大大降低了。由于加快了蒸發(fā)速度，有望解決太陽能海水淡化占地面積大的問題。
凡是能夠密封的裝置，只要是液體介質(zhì)，降低壓力對過程有利，都可以附加上這個“真空泵”，就可以提高過程速度，成本就會進一步降低。
理論分析表明，液體的比重越大越好，因為設(shè)備的高度可以降低了，就降低了設(shè)備造價。
權(quán)利要求1.一種低壓蒸餾(蒸發(fā))海水淡化裝置，由加熱蒸發(fā)器(3)，原液槽(1)，冷凝器(4)和成品槽(2)構(gòu)成，與加熱蒸發(fā)器(3)的進液口連通的液管的進液端深入到原液槽(1)的液體中，加熱蒸發(fā)器(3)的出汽口通過汽管或汽室與冷凝器(4)連通，成品槽(2)在冷凝器(4)出液口的下方，其特征是加熱蒸發(fā)器(3)是密封的，其內(nèi)部壓力低于環(huán)境大氣壓；增加一根出液管(5)，充滿液體，其上端接在冷凝器的出液口上，下端深入到成品槽(2)的液面下，與空氣隔絕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓蒸餾(蒸發(fā))海水淡化裝置，其特征是成品槽(2)的液面低于原液槽(1)的液面，液體的比重是1的話，兩槽液面的高度差不超過10米，比重大于1，上述高度差按比例減。
專利摘要本實用新型涉及一種低壓蒸餾(蒸發(fā))海水淡化裝置。是充滿液體的管子連接到液槽的液面里面,與空氣隔絕。產(chǎn)品槽和原液槽有高度差,加上管子里面液體與液槽液面的高度差,由于地球引力和液體間的溫度差的原因,產(chǎn)生了一個抽力,形成一個地球引力真空泵。它不使用任何人工能源,永不停頓,永不磨損。凡是能夠密封的蒸發(fā)(蒸餾)裝置都可以使用,能大大提高蒸發(fā)速度,節(jié)能降低成本?？捎糜谡舭l(fā)法海水淡化,工業(yè)物料(或廢液)的濃縮、蒸餾提純。
文檔編號C02F1/04GK2399372SQ99244690
公開日2000年10月4日 申請日期1999年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月20日
發(fā)明者丁成玉 申請人:丁成玉