外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置，包括太陽能海水淡化裝置、相變蓄熱系統(tǒng)和熱能回收系統(tǒng)，其中太陽能海水淡化裝置包括腔體、在腔體內(nèi)安裝分室隔板將腔體內(nèi)部分割成冷凝室和蒸發(fā)室，蒸發(fā)室將注入原料海水進行蒸發(fā)，冷凝室中安裝低溫海水冷凝器盤管對蒸汽進行冷凝，蒸發(fā)后的高溫濃海水通過管道進入熱能回收箱體為箱體內(nèi)的原料海水加熱，同時，冷凝器盤管中被加熱的原料海水注入熱能回收箱體，熱能回收箱體內(nèi)的原料海水通過相變蓄熱系統(tǒng)后再進入到海水淡化裝置。本實用新型利用多種手段提升原料海水溫度，延長海水蒸發(fā)時間，加快蒸汽冷凝過程，使海水淡化效率大大提升。
【專利說明】
外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于可再生能源和海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]淡水資源短缺是人類一直面臨的難題，尤其是在電力匱乏的偏遠山區(qū)以及海島。太陽能海水淡化技術(shù)對于解決海島淡水資源短缺、偏遠且電力資源不可到達的缺水地區(qū)的苦咸水淡化具有重要的意義。
[0003]太陽能蒸餾器以其結(jié)構(gòu)簡單、取材方便、不需要常規(guī)能源等優(yōu)點適合于海島海水淡化以及偏遠地區(qū)的苦咸水淡化，但是目前研制的太陽能蒸餾器普遍存在運行溫度低、產(chǎn)水量不高、太陽能利用效率較低及設(shè)備投資較高等弊端，其在工程實際中的推廣應(yīng)用受到一定的限制，主要因為蒸汽的凝結(jié)潛熱未被重新利用，而是通過蓋板散失到環(huán)境中；太陽能蒸餾器內(nèi)部的自然對流換熱模式，大大限制了其熱性能的提高；從蒸發(fā)器流出的濃海水溫度較高，這部分熱能未能充分利用;太陽能蒸餾器中待蒸發(fā)的海水熱容量太大，限制了運行溫度的提高，從而減弱了蒸發(fā)的驅(qū)動力。因此在現(xiàn)有的太陽能蒸餾技術(shù)研究基礎(chǔ)上，通過改變實驗條件來提高太陽能蒸餾器的熱效率和產(chǎn)水量具有重要的現(xiàn)實意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置，包括一套太陽能海水淡化裝置、一套相變蓄熱系統(tǒng)和一套熱能回收系統(tǒng)，
[0007]其中，太陽能海水淡化裝置包括上部開口的長方形腔體，在腔體的上開口處覆蓋有透明蓋板、在透明蓋板右側(cè)底部下方安裝三角狀積水板，三角狀積水板與腔體右側(cè)板共同構(gòu)成承接凝結(jié)水的集水槽，在集水槽處腔體前側(cè)板上安裝有下部凝水出口管，在箱體內(nèi)的底板上安裝分室隔板，分室隔板將腔體內(nèi)部空間分割成上部連通的冷凝室和蒸發(fā)室，在蒸發(fā)室的腔體底板上覆蓋有芯體材料層，在芯體材料層上安置折流板，在蒸發(fā)室上部的腔體前側(cè)板上安裝有海水進口管，在蒸發(fā)室下部，集水槽下方的腔體后側(cè)板上安裝有濃海水出口管，在冷凝室中，冷凝室的底板與分室隔板共同構(gòu)成冷凝集水倉，在冷凝集水倉對應(yīng)的腔體前側(cè)板上安裝上部凝水出口管，在冷凝室的前側(cè)壁上安裝低溫海水進口管，在冷凝室的后側(cè)壁上安裝換熱后的升溫海水出口管，在進出口管之間連接冷凝器盤管，在太陽能海水淡化裝置的下方安置有淡水收集箱和濃海水收集箱，淡水收集箱分別與上部凝水出口管和下部凝水出口管連接，濃海水收集箱與濃海水出口管連接；
[0008]其中，熱能回收系統(tǒng)包括熱能回收箱體，熱能回收箱體的頂部管道通過進水閥與冷凝室升溫海水出口管連接，熱能回收箱體的側(cè)壁通過管道與濃海水收集箱連接，連接管道穿入熱能回收箱體后形成換熱器盤管，換熱器盤管的出口管再由熱能回收箱體的上部側(cè)壁穿出，在熱能回收箱體的側(cè)壁下部安裝有原料海水出口管，原料海水出口管分別與相變蓄熱閥門及直供水閥門連接；
[0009]其中，相變蓄熱系統(tǒng)包括相變蓄熱箱體，在相變蓄熱箱體的內(nèi)部安裝相變蓄熱材料，在相變蓄熱箱體的前側(cè)開口處安裝采光板，在相變蓄熱箱體的底邊前側(cè)絞裝箱體保溫板，由相變蓄熱閥門輸出的管道與相變蓄熱箱體下側(cè)壁上的蓄熱進口管連接，蓄熱進口管穿入箱體內(nèi)部形成加熱盤管，加熱盤管穿出相變蓄熱箱體上側(cè)壁后與蓄熱出口管連接，蓄熱出口管與直供水閥門的出口管連接，直供水閥門的出口管通過水栗與蒸發(fā)室腔體前側(cè)板上的海水進口管連接。
[0010]而且，所述芯體材料層具體為黑色棉布、黑色海綿或黑色竹炭布中的一種。
[0011]而且，在透明蓋板底部邊緣處安裝向下的擋水板，順透明蓋板流下來的凝結(jié)水被擋水板阻擋后沿擋水板流向下方的集水槽。
[0012]本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:
[0013]1、本實用新型相對于傳統(tǒng)太陽能蒸餾器，在蒸發(fā)器底板安裝折流板，延長海水在蒸餾器內(nèi)的流動時間，減少熱損失。
[0014]2、本實用新型水蒸汽在冷凝室中冷凝，原料海水作為冷卻水，加快了海水蒸汽冷凝過程，同時回收蒸汽的冷凝潛熱。
[0015]3、本實用新型芯體材料作為吸熱層，傾斜式蒸餾器擴展了有效蒸發(fā)面積，海水在芯體表面形成一層薄水膜，其熱容量較低，增大了海水的蒸發(fā)速率。
[0016]4、本實用新型對流出的濃海水進行熱能回收，用于加熱原料水，提高海水進水溫度，加快蒸發(fā)速率。
[0017]5、傳統(tǒng)蓄熱式太陽能蒸餾裝置通常在蒸餾器底部加入蓄熱材料，降低了白天海水的蒸發(fā)速率，本實用新型采用外置式相變蓄熱裝置，在陽光充足的情況下可充當(dāng)集熱器，對原料海水進行預(yù)熱，并儲存多余的太陽能，在夜晚低溫條件下釋放熱能，為海水蒸發(fā)提供驅(qū)動力，延長裝置運行時間，增加產(chǎn)水量。
[0018]6、本實用新型蒸發(fā)冷凝速率快、充分利用熱能，淡水產(chǎn)量相對提高。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖2為本實用新型中太陽能海水淡化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實用新型中相變蓄熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對本實用新型實施做進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。
[0023]—種外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置，如圖1或2所示，包括一套太陽能海水淡化裝置、一套相變蓄熱系統(tǒng)和一套熱能回收系統(tǒng)，
[0024]其中，太陽能海水淡化裝置包括為一個上部開口的長方形腔體2，在腔體的上開口處覆蓋有透明蓋板4、在透明蓋板底部下方橫向安裝三角狀積水板6，三角狀積水板與腔體下部側(cè)板共同構(gòu)成承接凝結(jié)水的集水槽，在集水槽處腔體前側(cè)板上安裝有下部凝水出口管24，在腔體內(nèi)的上部底板上橫向安裝有分室隔板I，分室隔板將腔體內(nèi)部空間分割成上部連通的上部冷凝室21和下部蒸發(fā)室27，在蒸發(fā)室的腔體底板上覆蓋有芯體材料層3，在芯體材料層上安置有折流板23，在蒸發(fā)室上部的腔體前側(cè)板上安裝有原料海水進口管22，在蒸發(fā)室下部，集水槽下方的腔體后側(cè)板26上安裝有濃海水出口管25，由海水進口管排入蒸發(fā)室的海水沿折流板逐級下流，并在下流過程中蒸發(fā)，最后由濃海水出口管排出，蒸發(fā)的熱蒸汽越過分室隔板上升到蒸發(fā)室上部的冷凝室，冷凝室的底板與分室隔板共同構(gòu)成冷凝集水倉，在冷凝集水倉對應(yīng)的腔體后側(cè)板上安裝有上部凝水出口管19，在冷凝室的前側(cè)壁上安裝有低溫海水進口管18，在冷凝室的后側(cè)壁上安裝有換熱后的升溫海水出口管17，在進出口管之間連接冷凝器盤管20，冷凝器盤管一方面加速蒸汽冷凝，同時給最初引入的低溫海水加熱，大大提高了整套設(shè)備的效率，在太陽能海水淡化裝置的下方安置有淡水收集箱7和濃海水收集箱8，淡水收集箱分別與上部凝水出口管和下部凝水出口管連接，收集淡水，濃海水收集箱與濃海水出口管連接收集蒸發(fā)并升溫后的濃海水；
[0025]其中，熱能回收系統(tǒng)包括熱能回收箱體11，熱能回收箱體的頂部管道通過進水閥15與冷凝室升溫海水出口管連接，裝成初步升溫后的海水，熱能回收箱體的底部側(cè)壁通過管道與濃海水收集箱連接，連接管道穿入熱能回收箱體后形成換熱器盤管12，溫度較高的濃海水進一步為初步升溫后的海水加熱，換熱器盤管的出口管13再由熱能回收箱體的上部側(cè)壁穿出，在熱能回收箱體的側(cè)壁下部安裝有原料海水出口管，原料海水出口管分別與相變蓄熱閥門10及直供水閥門14連接；
[0026]其中，相變蓄熱系統(tǒng)包括相變蓄熱箱體9，在相變蓄熱箱體的內(nèi)部安裝相變蓄熱材料31，在相變蓄熱箱體的前側(cè)開口處安裝采光板32，在相變蓄熱箱體的底邊前側(cè)絞裝箱體保溫板30，在陽光充足的情況下打開保溫板，相變蓄熱箱可充當(dāng)集熱器，對原料海水進行預(yù)熱，并儲存多余的太陽能，在夜晚低溫條件下閉合保溫板，相變蓄熱箱釋放熱能，為海水蒸發(fā)提供驅(qū)動力，由相變蓄熱閥門輸出的管道與相變蓄熱箱體下側(cè)壁上的蓄熱進口管29連接，蓄熱進口管穿入箱體內(nèi)部形成變相加熱盤管33，變相加熱盤管穿出相變蓄熱箱體上側(cè)壁后與蓄熱出口管28連接，蓄熱出口管與直供水閥門的出口管連接，直供水閥門的出口管通過水栗16與蒸發(fā)室箱體前側(cè)板上的海水進口管連接。在運行初期，關(guān)閉相變蓄熱閥門，打開直供水閥門，熱能回收箱體內(nèi)的原料海水直接輸送至太陽能海水淡化裝置，待相變蓄熱材料融化后，打開相變蓄熱閥門，關(guān)閉直供水閥門，熱能回收箱體內(nèi)的原料海水通過相變蓄熱箱體后輸送到太陽能海水淡化裝置。
[0027]在本實用新型的具體實施中，所述芯體材料層優(yōu)選黑色棉布、黑色海綿或黑色竹炭布。
[0028]在本實用新型的具體實施中，在透明蓋板底部邊緣處安裝向下的擋水板5，順透明蓋板流下來的凝結(jié)水被擋水板阻擋后沿擋水板流向下方的集水槽。
[0029]在本實用新型的具體實施中，所述相變蓄熱材料為石蠟、月桂酸或硬脂酸。
[0030]工作原理
[0031 ]原料海水通過水栗通過海水進口輸送至太陽能蒸餾裝置內(nèi)，在芯體材料層表面形成一層薄水膜，經(jīng)折流板多次折流后，經(jīng)濃海水出口排至濃海水收集箱中，通過換熱器盤管在熱能回收裝置中進行換熱后，從低溫濃海水出口排出，同時，大部分水蒸汽在冷凝室中冷凝，冷凝水在冷凝室集水倉中匯集，經(jīng)冷凝室冷凝水排出口排出至淡水收集箱內(nèi)，一小部分在蓋板的內(nèi)表面冷凝，流至擋板處，流至凝結(jié)水的集水槽中，通過冷凝水出口排出蒸餾器流至淡水收集箱內(nèi)。低溫海水通過低溫海水進口，經(jīng)冷凝器，通過出口排出至熱能回收裝置，換熱后輸送至蒸餾器內(nèi)。在陽光充足時，相變蓄熱裝置進行儲熱，打開保溫板，太陽能透過采光板使相變蓄熱材料進行固-液相變，打開蓄熱箱閥門，原料水通過蓄熱箱進口進入相變蓄熱裝置進行加熱，從蓄熱箱出口排出，輸送至蒸餾器內(nèi)。當(dāng)太陽能輻射強度降低時，關(guān)閉保溫板，相變蓄熱材料開始釋放熱能。
【主權(quán)項】
1.一種外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置，其特征在于:包括一套太陽能海水淡化裝置、一套相變蓄熱系統(tǒng)和一套熱能回收系統(tǒng)， 其中，太陽能海水淡化裝置包括上部開口的長方形腔體，在腔體的上開口處覆蓋有透明蓋板、在透明蓋板右側(cè)底部下方安裝三角狀積水板，三角狀積水板與腔體右側(cè)板共同構(gòu)成承接凝結(jié)水的集水槽，在集水槽處腔體前側(cè)板上安裝有下部凝水出口管，在腔體內(nèi)的底板上安裝分室隔板，分室隔板將腔體內(nèi)部空間分割成上部連通的冷凝室和蒸發(fā)室，在蒸發(fā)室的箱體底板上覆蓋有芯體材料層，在芯體材料層上安置折流板，在蒸發(fā)室上部的腔體前側(cè)板上安裝有原料海水進口管，在蒸發(fā)室下部，集水槽下方的腔體后側(cè)板上安裝有濃海水出口管，在冷凝室中，冷凝室的底板與分室隔板共同構(gòu)成冷凝集水倉，在冷凝集水倉對應(yīng)的腔體前側(cè)板上安裝上部凝水出口管，在冷凝室的前側(cè)壁上安裝低溫海水進口管，在冷凝室的后側(cè)壁上安裝換熱后的升溫海水出口管，在進出口管之間連接冷凝器盤管，在太陽能海水淡化裝置的下方安置有淡水收集箱和濃海水收集箱，淡水收集箱分別與上部凝水出口管和下部凝水出口管連接，濃海水收集箱與濃海水出口管連接； 其中，熱能回收系統(tǒng)包括熱能回收箱體，熱能回收箱體的頂部管道通過進水閥與冷凝室升溫海水出口管連接，熱能回收箱體的側(cè)壁通過管道與濃海水收集箱連接，連接管道穿入熱能回收箱體后形成換熱器盤管，換熱器盤管的出口管再由熱能回收箱體的上部側(cè)壁穿出，在熱能回收箱體的側(cè)壁下部安裝有原料海水出口管，原料海水出口管分別與相變蓄熱閥門及直供水閥門連接； 其中，相變蓄熱系統(tǒng)包括相變蓄熱箱體，在相變蓄熱箱體的內(nèi)部安裝相變蓄熱材料，在相變蓄熱箱體的前側(cè)開口處安裝采光板，在相變蓄熱箱體的底邊前側(cè)絞裝箱體保溫板，由相變蓄熱閥門輸出的管道與相變蓄熱箱體下側(cè)壁上的蓄熱進口管連接，蓄熱進口管穿入箱體內(nèi)部形成加熱盤管，加熱盤管穿出相變蓄熱箱體上側(cè)壁后與蓄熱出口管連接，蓄熱出口管與直供水閥門的出口管連接，直供水閥門的出口管通過水栗與蒸發(fā)室腔體前側(cè)板上的海水進口管連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置，其特征在于:所述芯體材料層具體為黑色棉布、黑色海綿或黑色竹炭布中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外凝結(jié)式傾斜芯型太陽能蒸餾海水淡化裝置，其特征在于:在透明蓋板底部邊緣處安裝向下的擋水板，順透明蓋板流下來的凝結(jié)水被擋水板阻擋后沿擋水板流向下方的集水槽。
【文檔編號】C02F1/14GK205527829SQ201620163879
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月3日
【發(fā)明人】李強, 任建波, 呂宏卿, 王鑫, 孫鵬浩, 馮濤, 王可寧
【申請人】國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所