一種帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱泵式海水淡化系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱泵式海水淡化系統(tǒng)，包括海水室、海水蒸發(fā)室、淡水室、海水蒸發(fā)裝置，海水蒸發(fā)裝置包括位于海水蒸發(fā)室頂部的海水滴淋裝置和位于海水滴淋裝置下方的盤(pán)管狀的換熱管，自換熱管的出口端至換熱管的入口端通過(guò)管路依次連接有節(jié)流裝置、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)，構(gòu)成一熱泵循環(huán)系統(tǒng)；海水在換熱管表面受熱蒸發(fā)，產(chǎn)生的水蒸氣在蒸發(fā)器上強(qiáng)制冷凝，通過(guò)熱泵循環(huán)將冷凝熱轉(zhuǎn)移到海水中使其繼續(xù)蒸發(fā)，完成海水淡化過(guò)程。海水蒸發(fā)裝置利用滴淋裝置和具有良好吸水性的布類(lèi)材料使海水在換熱管表面發(fā)生膜態(tài)蒸發(fā)，換熱系數(shù)遠(yuǎn)高于其他類(lèi)型換熱器，有效地減少裝置的體積和重量。此外，本實(shí)用新型還有部件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱泵式海水淡化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種海水淡化系統(tǒng)，尤其涉及一種帶有海水蒸發(fā)裝置的熱栗式海水淡化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水是生命的基礎(chǔ)，隨著社會(huì)的發(fā)展和人口的增加，淡水供應(yīng)問(wèn)題已經(jīng)變得越來(lái)越嚴(yán)重。相比于淡水來(lái)說(shuō)，地球上的海水資源是非常豐富的，在一些地區(qū)海水淡化成為解決淡水問(wèn)題的最好方法。而隨著海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，船舶、海上鉆井平臺(tái)和海島等特殊場(chǎng)合也面臨海水淡化的問(wèn)題，人們開(kāi)始關(guān)注能高效率生產(chǎn)淡水、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的小型海水淡化裝置。
[0003]熱栗式海水淡化裝置由于其能夠循環(huán)利用水的相變潛熱，提高能量利用率，而且系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，滿(mǎn)足小型化、高效率的要求，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。公開(kāi)號(hào)為CN 1562773A的專(zhuān)利，公開(kāi)了一種立式小型海水淡化用熱栗系統(tǒng)，利用盤(pán)管式冷凝器加熱海水使其蒸發(fā)，水蒸氣在頂部蒸發(fā)器上冷凝變成淡水。但是現(xiàn)有的熱栗系統(tǒng)冷凝溫度一般在50?70°C，采用浸沒(méi)式換熱器換熱系數(shù)較低，無(wú)法有效地蒸發(fā)海水，系統(tǒng)產(chǎn)生淡水的效率低。同時(shí)，為了滿(mǎn)足產(chǎn)水量要求，該系統(tǒng)所需換熱器面積較大，這使得系統(tǒng)體積和重量增加，不適合便攜式系統(tǒng)。公開(kāi)號(hào)為CN 103043735A的專(zhuān)利，公開(kāi)了一種帶有噴氣抽氣器和射水抽氣器的小型熱栗式海水淡化裝置，由于冷凝器在抽氣器形成的低壓力密閉腔中工作，海水蒸發(fā)效果有一定的提高。但是由于要抽氣密封，系統(tǒng)部件多，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，系統(tǒng)成本高，也不適合小型海水淡化系統(tǒng)。
[0004]綜合以上可以看出，現(xiàn)有相關(guān)專(zhuān)利并不能達(dá)到上文所述的理想系統(tǒng)的要求，即不能同時(shí)滿(mǎn)足以下幾個(gè)要點(diǎn):(I)系統(tǒng)高效地經(jīng)行循環(huán)工質(zhì)和海水、水蒸氣之間的換熱，系統(tǒng)產(chǎn)水效率高；(2)系統(tǒng)滿(mǎn)足小型化、便捷式的要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、質(zhì)量輕。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能高效蒸發(fā)海水、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕的小型海水淡化系統(tǒng)及方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的一種帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱栗式海水淡化系統(tǒng)，包括海水室、海水蒸發(fā)室和淡水室，所述海水蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置有海水蒸發(fā)裝置，所述海水蒸發(fā)裝置包括位于所述海水蒸發(fā)室頂部的海水滴淋裝置和位于所述海水滴淋裝置下方的盤(pán)管狀的換熱管，所述海水滴淋裝置設(shè)有滴水孔，所述滴水孔將海水均勻地滴淋在換熱管上，所述換熱管外面包覆具有吸水層;盤(pán)管狀的換熱管中上下相鄰兩層換熱管之間緊密貼合；自所述換熱管的出口端至所述換熱管的入口端通過(guò)管路依次連接有節(jié)流裝置、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)，構(gòu)成一個(gè)熱栗循環(huán)系統(tǒng);所述淡水室為蒸汽冷凝室，所述蒸發(fā)器設(shè)置在所述蒸汽冷凝室內(nèi)，所述蒸汽冷凝室內(nèi)設(shè)有用于冷卻所述蒸發(fā)器的軸流風(fēng)機(jī);所述海水蒸發(fā)室和所述蒸汽冷凝室之間用隔熱材料隔開(kāi)并連接有蒸汽通道。
[0007]進(jìn)一步講，所述節(jié)流裝置采用毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。所述蒸發(fā)器采用翅片式換熱器。所述吸水層采用具有良好吸水性的布類(lèi)材料。所述海水蒸發(fā)室的底部設(shè)有濃海水排水口，所述海水室的頂部設(shè)有海水添加口，所述海水室的底部設(shè)有排水口，所述蒸汽冷凝室底部設(shè)有淡水排水口。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0009]本實(shí)用新型系統(tǒng)采用的新型結(jié)構(gòu)的海水蒸發(fā)器，換熱系數(shù)大，蒸發(fā)速率快，系統(tǒng)效率高。整個(gè)系統(tǒng)部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，體積小，重量輕，實(shí)現(xiàn)了小型化、便攜化。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱栗式海水淡化系統(tǒng)示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型中海水蒸發(fā)裝置的局部示意圖；
[0012]圖中:1_濃海水排水口；2-海水蒸發(fā)裝置(冷凝器)；3-海水蒸發(fā)室;4-海水滴淋裝置;5-排水口 ； 6-海水室;7-海水添加口 ； 8-節(jié)流裝置;9-壓縮機(jī)；10-蒸發(fā)器；11-軸流風(fēng)機(jī)；12-蒸汽冷凝室(淡水室)；13-淡水排水口； 14-換熱管；15-吸水層;16-滴水孔。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本實(shí)用新型。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型提出的一種帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱栗式海水淡化系統(tǒng)，包括海水室6、海水蒸發(fā)室3和淡水室，海水室6位于海水蒸發(fā)室3的上部，所述海水蒸發(fā)室3內(nèi)設(shè)置有海水蒸發(fā)裝置2，所述海水蒸發(fā)裝置2包括位于所述海水蒸發(fā)室3頂部的海水滴淋裝置4和位于所述海水滴淋裝置4下方的盤(pán)管狀的換熱管14，所述海水滴淋裝置4設(shè)有滴水孔16，海水滴淋裝置4通過(guò)多個(gè)滴水孔16采用滴淋的方式將海水均勻地滴淋到換熱管14上，所述換熱管14外面包覆具有吸水層15，所述吸水層15采用具有良好吸水性的布類(lèi)材料，在減緩水下流的速度同時(shí)，可以利用布類(lèi)材料毛細(xì)作用將海水均勻分布在換熱管14表面形成液膜，如圖2所示，盤(pán)管狀的換熱管14中上下相鄰兩層換熱管之間緊密貼合，既能防止形成水滴，又能減少換熱器整體體積，而且海水在海水蒸發(fā)裝置2表面發(fā)生膜態(tài)蒸發(fā)，蒸發(fā)效果好。
[0015]自所述換熱管14的出口端至所述換熱管的入口端通過(guò)管路依次連接有節(jié)流裝置
8、蒸發(fā)器10和壓縮機(jī)9，即海水蒸發(fā)裝置2的出口和節(jié)流裝置8的入口連接，節(jié)流裝置8的出口和蒸發(fā)器10的入口連接，蒸發(fā)器1的出口和壓縮機(jī)9的入口連接，壓縮機(jī)9的出口和海水蒸發(fā)裝置2的入口連接，構(gòu)成一個(gè)熱栗循環(huán)系統(tǒng)。
[0016]所述節(jié)流裝置8采用毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，以減少裝置體積和重量。所述淡水室為蒸汽冷凝室12，所述蒸發(fā)器10設(shè)置在所述蒸汽冷凝室12內(nèi)，所述蒸汽冷凝室12內(nèi)設(shè)有用于冷卻所述蒸發(fā)器10的軸流風(fēng)機(jī)11，所述蒸發(fā)器10采用翅片式換熱器，并利用軸流風(fēng)機(jī)11采用強(qiáng)制冷卻，同時(shí)還可以將未冷卻的水蒸氣再次循環(huán)冷卻。所述壓縮機(jī)9采用可以進(jìn)行變工況工作的小型壓縮機(jī)，同時(shí)壓縮機(jī)9的供能方式可以是太陽(yáng)能電池板供電或其他多種供電方式，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的需求。
[0017]所述海水蒸發(fā)室3和所述蒸汽冷凝室12之間用隔熱材料隔開(kāi)并連接有蒸汽通道。所述海水蒸發(fā)室3的底部設(shè)有濃海水排水口 I，用來(lái)排放蒸發(fā)后剩余的濃海水;所述海水室6的頂部設(shè)有海水添加口 7，用來(lái)添加海水;所述海水室6的底部設(shè)有排水口 5，用來(lái)排放剩余的海水或者污水;所述蒸汽冷凝室12底部設(shè)有淡水排水口 13，用來(lái)排出生產(chǎn)出的淡水。
[0018]下面從工質(zhì)側(cè)和海水側(cè)兩方面說(shuō)明系統(tǒng)的工作過(guò)程:
[0019]第一，工質(zhì)側(cè)流程過(guò)程，循環(huán)工質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)9加壓升溫后，進(jìn)入海水蒸發(fā)裝置(冷凝器)2中，釋放熱量加熱海水，經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置8節(jié)流降溫，再經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器10與海水蒸發(fā)后產(chǎn)生水蒸氣經(jīng)行換熱后回到壓縮機(jī)9，完成一次循環(huán)。循環(huán)工質(zhì)在以上壓縮機(jī)9、海水蒸發(fā)裝置(冷凝器)2、節(jié)流裝置8和蒸發(fā)器10四個(gè)部件中不斷循環(huán)，從而使海水不斷地在海水蒸發(fā)裝置(冷凝器)2上蒸發(fā)，在蒸發(fā)器10上冷凝生產(chǎn)淡水。
[0020]第二，海水側(cè)流程過(guò)程，海水通過(guò)海水添加口 7進(jìn)入海水室6中，海水滴淋裝置4通過(guò)滴水孔16將海水均勻滴淋在海水蒸發(fā)裝置(冷凝器)2上，海水在海水蒸發(fā)裝置(冷凝器)2上利用循環(huán)工質(zhì)的冷凝熱完成蒸發(fā)，變成水蒸氣。水蒸氣在軸流風(fēng)機(jī)11的作用下到達(dá)蒸發(fā)器10，在蒸發(fā)器10表面遇冷液化成水滴掉落在蒸汽冷凝室(淡水室)12底部，而未冷凝的水蒸氣可以在軸流風(fēng)機(jī)11的作用下再次回到蒸發(fā)器10上冷凝。當(dāng)蒸汽冷凝室(淡水室)12中的淡水到達(dá)一定量時(shí)，可以通過(guò)淡水排水口 13排出，供人們使用。
[0021]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱栗式海水淡化系統(tǒng)，包括海水室(6)、海水蒸發(fā)室(3)和淡水室，所述海水蒸發(fā)室(3)內(nèi)設(shè)置有海水蒸發(fā)裝置(2)，其特征在于: 所述海水蒸發(fā)裝置(2)包括位于所述海水蒸發(fā)室(3)頂部的海水滴淋裝置(4)和位于所述海水滴淋裝置(4)下方的盤(pán)管狀的換熱管(14)，所述海水滴淋裝置(4)設(shè)有滴水孔(16)，所述滴水孔(16)將海水均勻地滴淋在換熱管(14)上，所述換熱管(14)外面包覆吸水層(15)；盤(pán)管狀的換熱管(14)中，上下相鄰兩層換熱管之間緊密貼合； 自所述換熱管(14)的出口端至所述換熱管的入口端通過(guò)管路依次連接有節(jié)流裝置(8)、蒸發(fā)器(10)和壓縮機(jī)(9)，構(gòu)成一個(gè)熱栗循環(huán)系統(tǒng)； 所述淡水室為蒸汽冷凝室(12)，所述蒸發(fā)器(10)設(shè)置在所述蒸汽冷凝室(12)內(nèi)，所述蒸汽冷凝室(12)內(nèi)設(shè)有用于冷卻所述蒸發(fā)器(10)的軸流風(fēng)機(jī)(11); 所述海水蒸發(fā)室(3)和所述蒸汽冷凝室(12)之間用隔熱材料隔開(kāi)并連接有蒸汽通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱栗式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:所述節(jié)流裝置(8)采用毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱栗式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)器(10)采用翅片式換熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱栗式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:所述吸水層(15)采用具有良好吸水性的布類(lèi)材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一所述帶有海水蒸發(fā)裝置的小型熱栗式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:所述海水蒸發(fā)室(3)的底部設(shè)有濃海水排水口(I)，所述海水室(6)的頂部設(shè)有海水添加口(7)，所述海水室(6)的底部設(shè)有排水口(5)，所述蒸汽冷凝室(12)底部設(shè)有淡水排水口(13)。
【文檔編號(hào)】C02F103/08GK205442686SQ201620233486
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】趙力, 趙東鵬, 邵亞偉, 劉楠, 劉一楠, 趙睿愷, 鄧帥
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)