波力振蕩式太陽能海水淡化裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，包括水泵、進水管、太陽能集熱管、冷凝管、低壓蒸發(fā)室、封閉的U型腔體和高壓氣室，水泵將海水輸出給進水管，海水沿進水管逆流而上流進太陽能集熱管，海水在太陽能集熱管被太陽能加熱后流進低壓蒸發(fā)室蒸發(fā)，水蒸氣進入冷凝管冷凝后下落至U形腔體中，波浪通過高壓氣室引起U形腔體中水柱的振蕩來獲得冷凝區(qū)與蒸發(fā)區(qū)之間的壓差。本發(fā)明采用波能和太陽能進行海水淡化，通過波能實現(xiàn)冷凝區(qū)與蒸發(fā)區(qū)之間的壓差，保證潛熱的回收利用，大大提高了海水淡化裝置的淡化效率和能量利用率，降低了海水淡化能耗，且無需采用復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低，具有較高經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
【專利說明】
波力振蕩式太陽能海水淡化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于海水淡化領(lǐng)域，具體地涉及一種波力振蕩式太陽能海水淡化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，淡水資源越來越匱乏。海水淡化技術(shù)越來越受到人們的重視。目前，最常用的海水淡化技術(shù)是反滲透技術(shù)。反滲透技術(shù)利用反滲透膜只允許水分子通過，而海水中的鈉離子、氯離子等難以通過的特性。在反滲透膜兩側(cè)產(chǎn)生巨大壓強差，使水分子從鹽濃度較高的一側(cè)向濃度較低的一側(cè)滲透。反滲透技術(shù)是能耗最小的一種海水淡化技術(shù)。但在使用中，反滲透膜很容易被污染，導(dǎo)致效率下降。因此，需要對海水進行去除雜質(zhì)和藻類等預(yù)處理過程，工序較為復(fù)雜。此外，能產(chǎn)生巨大壓強差的特種增壓栗的制造對技術(shù)水平的要求較高。
[0003]除反滲透技術(shù)外，還有一些基于蒸餾原理的海水淡化技術(shù)。這些海水淡化技術(shù)的預(yù)處理過程比反滲透技術(shù)的較為容易，且可以利用廉價能源(如太陽能或被排放的廢熱)來進行蒸餾，這是蒸餾技術(shù)雖然能耗較高，卻具有一定競爭優(yōu)勢的原因之一。能耗較高是基于蒸餾原理的海水淡化技術(shù)存在的主要問題。利用廉價能源且大幅度降低能耗是基于蒸餾原理海水淡化技術(shù)應(yīng)用中急需解決的關(guān)鍵問題。為此，出現(xiàn)了許多利用太陽能和波能的海水淡化裝置，如公開專利:CN204569496U和CN202968174U，其充分利用了太陽能和波能這兩種廉價能源，降低淡化成本，但沒有充分利用水蒸氣冷凝釋放的潛熱，能耗還是較高，且需利用機械轉(zhuǎn)換裝置將波能轉(zhuǎn)換后才能驅(qū)動裝置進行海水淡化，波能利用率較低，且裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不易實現(xiàn)和使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于為解決上述問題而提供一種采用波能和太陽能進行海水淡化，通過波能實現(xiàn)冷凝區(qū)與蒸發(fā)區(qū)之間的壓差，保證潛熱的回收利用，大大提高了海水淡化裝置的淡化效率和能量利用率，降低了海水淡化能耗，且無需采用復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置。
[0005]為此，本發(fā)明公開了一種波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，包括水栗、進水管、太陽能集熱管、冷凝管、低壓蒸發(fā)室、封閉的U型腔體和高壓氣室，所述水栗將海水加壓后輸給進水管，并使海水沿進水管逆流而上流進太陽能集熱管，海水在太陽能集熱管被太陽能加熱后流進低壓蒸發(fā)室，所述U型腔體的兩端朝上設(shè)置，所述低壓蒸發(fā)室設(shè)置在U型腔體的第一端上，所述進水管的下部位于U型腔體內(nèi)，與U型腔體內(nèi)的淡水進行熱交換，所述進水管的上部套設(shè)在冷凝管內(nèi)，所述冷凝管位于低壓蒸發(fā)室內(nèi)，所述冷凝管的上端口靠近低壓蒸發(fā)室的頂部，所述冷凝管的下端口貫穿低壓蒸發(fā)室從U型腔體的第一端伸入U型腔體內(nèi)，所述U型腔體的第二端設(shè)有開口，所述開口通過高壓氣室伸入海平面下，所述低壓蒸發(fā)室設(shè)有排水口，所述U型腔體設(shè)有淡水出水口。
[0006]進一步的，還包括第一海水存儲室，所述第一海水存儲室分別與水栗的出水端和進水管的進水端連接。
[0007]進一步的，還包括第二海水存儲室，所述第二海水存儲室分別與進水管的出水端和太陽能集熱管的進水端連接，所述第二海水存儲室設(shè)置在低壓蒸發(fā)室上。
[0008]進一步的，還包括淡水存儲池，所述U型腔體通過淡水出水口將淡水輸出到淡水存儲池進行存儲，所述淡水存儲池設(shè)有取水口。
[0009]更進一步的，所述淡水存儲池位于U型腔體外的U型凹陷部，所述淡水出水口設(shè)置在該U型凹陷部底部的腔壁上，所述取水口設(shè)置在淡水存儲池的頂部。
[00?0]進一步的，所述淡水出水口為小孔狀。
[0011]進一步的，所述進水管、冷凝管和太陽能集熱管由高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制成。
[0012]進一步的，所述高壓氣室是U型腔體由第二端彎折延伸至海平面下構(gòu)成的。
[0013]進一步的，所述低壓蒸發(fā)室和U型腔體為一體化結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
本發(fā)明采用波能和太陽能進行海水淡化，通過波能實現(xiàn)冷凝區(qū)與蒸發(fā)區(qū)之間的壓差，保證潛熱的回收利用，大大提高了海水淡化裝置的淡化效率和能量利用率，降低了海水淡化能耗，且無需采用復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低，具有較高經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0017]如圖1所示，一種波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，包括水栗8、進水管5、太陽能集熱管3、冷凝管4、低壓蒸發(fā)室1、封閉的U型腔體7、高壓氣室10、第一海水存儲室6和第二海水存儲室2，水栗8的進水端伸入海水內(nèi)，出水端與第一海水存儲室6連通，本具體實施例中，第一海水存儲室6設(shè)置在U型腔體7的底部，U型腔體7的兩端朝上設(shè)置，低壓蒸發(fā)室I設(shè)置在U型腔體7的第一端上，U型腔體7與低壓蒸發(fā)室I接觸的腔壁與低壓蒸發(fā)室I的底部為一體結(jié)構(gòu)，節(jié)省材料，制造簡單，第二海水存儲室2設(shè)置在低壓蒸發(fā)室I的頂部，進水管5的下部位于U型腔體7內(nèi)，與U型腔體7內(nèi)的淡水進行熱交換，進水管5的下端口貫穿U型腔體7的底部與第一海水存儲室6連通，進水管5的上部套設(shè)在冷凝管4內(nèi)，進水管5的上端口與第二海水存儲室2連通，太陽能集熱管3的進水端與第二海水存儲室2連通，太陽能集熱管3的出水端與低壓蒸發(fā)室I連通，冷凝管4位于低壓蒸發(fā)室I內(nèi)，冷凝管4的上端口靠近低壓蒸發(fā)室I的頂部，冷凝管4的下端口貫穿低壓蒸發(fā)室I從U型腔體7的第一端伸入U型腔體7內(nèi)，本具體實施例中，冷凝管4、進水管和太陽能集熱管采用高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制成，如銅、不銹鋼等，數(shù)量根據(jù)實際情況而定，U型腔體7的第二端設(shè)有開口，開口通過高壓氣室10伸入海平面下，本具體實施例中，高壓氣室10是U型腔體7由第二端彎折延伸至海平面下構(gòu)成的，低壓蒸發(fā)室I設(shè)有排水口11，用于將高濃度鹽水排出低壓蒸發(fā)室I，U型腔體7設(shè)有淡水出水口71，用于收取淡水。
[0018]進一步的，還包括淡水存儲池9，U型腔體7內(nèi)的淡水通過淡水出水口71輸出到淡水存儲池9進行存儲，淡水存儲池9的頂部設(shè)有取水口 91，本具體實施例中，為使裝置結(jié)構(gòu)緊湊，淡水存儲池9位于U型腔體7外的U型凹陷部并與U型腔體7緊靠設(shè)置，淡水出水口 71設(shè)置在該U型凹陷部底部的腔壁上，淡水出水口 71為小孔狀，孔徑優(yōu)選小于lcm，如果淡水出水口71過大，則實現(xiàn)不了通過U型腔體7內(nèi)的水柱振蕩獲得冷凝區(qū)與蒸發(fā)區(qū)之間的壓差，當然，在其它實施例中，淡水出水口71的位置可以根據(jù)實際情況設(shè)定，也可以在淡水出水口71設(shè)置水量調(diào)節(jié)閥進行出水量調(diào)節(jié)，則淡水出水口 71的大小可以任意。
[0019]本發(fā)明的工作過程及原理:海水由水栗8增壓，進入下端海水儲存室6，由于下端海水儲存室6處于高壓狀態(tài)，海水沿進水管5向上流動。進水管5下部周圍是U形腔體7中的淡水，冷凝后的淡水比剛進入進水管5中的海水溫度高，因此U形輕體7中淡水的熱量會傳遞給進水管5中的海水。海水沿進水管5向上流動的過程中，溫度逐漸升高，海水在進水管5上部流動時，接受冷凝管4中釋放出的潛熱，溫度進一步升高，然后進入上端海水儲存室2，上端海水儲存室2中的海水進入太陽能聚熱管3后，受太陽能加熱，溫度升至最高，高溫海水進入低壓蒸發(fā)室I后，發(fā)生蒸發(fā)，變?yōu)樗魵?，水蒸氣上升至低壓蒸發(fā)，I頂部后，進入冷凝管4。在冷凝管4中，水蒸氣凝集成液態(tài)淡水珠。在重力作用下，下落至U形腔體7中，U形腔體7中的淡水能通過小孔71進入淡水儲存池9，完成整個淡化過程。
[0020]在淡化過程中，水蒸氣冷凝釋放的潛熱能傳遞給低壓蒸發(fā)室I，變?yōu)楹Ｋ舭l(fā)所需的能量是降低海水淡化能耗的關(guān)鍵。為實現(xiàn)這一點，必須保證冷凝區(qū)的壓強比蒸發(fā)區(qū)的壓強高。本發(fā)明利用波浪運動的機械能來獲得冷凝區(qū)與蒸發(fā)區(qū)之間的壓差。
[0021 ]波浪引起高壓氣室10中氣壓周期性的變化，導(dǎo)致U形腔體7中水柱的振蕩。當U形腔體7右側(cè)(相對圖1來說)水面升高時，U形腔體7內(nèi)的水蒸汽進入冷凝管4，并向上運動。因此，冷凝管4下部水蒸汽的壓強大于上部，也大于低壓蒸發(fā)室I中的壓強。在進水管5中低溫海水作用下，冷凝管4下部水蒸汽很容易凝集成液態(tài)水。在向上運動的水蒸汽帶動下，液態(tài)水也會向上運動，導(dǎo)致冷凝管4中液態(tài)水的含量不斷增加。隨著冷凝管4中液態(tài)水含量的不斷增加，在重力作用下，冷凝管4下部(冷凝區(qū))的壓強將越來越高于低壓蒸發(fā)室1(蒸發(fā)區(qū))中的。當U形腔體7右側(cè)水面下降時，冷凝管4中液態(tài)水及水蒸汽都將向下運動。由于重力作用，當液態(tài)水沒有全部流出冷凝管4時，冷凝管4下部仍能保持較高的壓強。當液態(tài)水全部流出冷凝管4后，低壓蒸發(fā)室I中的水蒸汽經(jīng)冷凝管4進入U形腔體7內(nèi)。在這一階段，低壓蒸發(fā)室I的壓強會比冷凝管4中的稍高些?？偟膩砜矗淠齾^(qū)處于高壓時，其壓強比蒸發(fā)區(qū)中的高出很多，而其處于低壓時的壓強與蒸發(fā)區(qū)中的差不多。因此，對于整個淡化過程，冷凝區(qū)的壓強高于蒸發(fā)區(qū)的壓強。
[0022]本發(fā)明采用波能和太陽能進行海水淡化，通過波能實現(xiàn)冷凝區(qū)與蒸發(fā)區(qū)之間的壓差，保證潛熱的回收利用，大大提高了海水淡化裝置的淡化效率和能量利用率，降低了海水淡化能耗，且無需采用復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低，具有較高經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
[0023]盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:包括水栗、進水管、太陽能集熱管、冷凝管、低壓蒸發(fā)室、封閉的U型腔體和高壓氣室，所述水栗將海水加壓后輸給進水管，并使海水沿進水管逆流而上流進太陽能集熱管，海水在太陽能集熱管被太陽能加熱后流進低壓蒸發(fā)室，所述U型腔體的兩端朝上設(shè)置，所述低壓蒸發(fā)室設(shè)置在U型腔體的第一端上，所述進水管的下部位于U型腔體內(nèi)，與U型腔體內(nèi)的淡水進行熱交換，所述進水管的上部套設(shè)在冷凝管內(nèi)，所述冷凝管位于低壓蒸發(fā)室內(nèi)，所述冷凝管的上端口靠近低壓蒸發(fā)室的頂部，所述冷凝管的下端口貫穿低壓蒸發(fā)室從U型腔體的第一端伸入U型腔體內(nèi)，所述U型腔體的第二端設(shè)有開口，所述開口通過高壓氣室伸入海平面下，所述低壓蒸發(fā)室設(shè)有排水口，所述U型腔體設(shè)有淡水出水口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:還包括第一海水存儲室，所述第一海水存儲室分別與水栗的出水端和進水管的進水端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:還包括第二海水存儲室，所述第二海水存儲室分別與進水管的出水端和太陽能集熱管的進水端連接，所述第二海水存儲室設(shè)置在低壓蒸發(fā)室上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:還包括淡水存儲池，所述U型腔體通過淡水出水口將淡水輸出到淡水存儲池進行存儲，所述淡水存儲池設(shè)有取水口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:所述淡水存儲池位于U型腔體外的U型凹陷部，所述淡水出水口設(shè)置在該U型凹陷部底部的腔壁上，所述取水口設(shè)置在淡水存儲池的頂部。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:所述淡水出水口為小孔狀。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:所述進水管、冷凝管和太陽能集熱管由高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:所述高壓氣室是U型腔體由第二端彎折延伸至海平面下構(gòu)成的。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波力振蕩式太陽能海水淡化裝置，其特征在于:所述低壓蒸發(fā)室和U型腔體為一體化結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C02F103/08GK105883952SQ201610506011
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】劉春嶸, 劉波
【申請人】廈門理工學(xué)院