一種風(fēng)冷式太陽能海水淡化裝置

摘要

本發(fā)明提供的一種風(fēng)冷式太陽能海水淡化裝置，將冷凝面設(shè)置在加熱面蒸發(fā)面上方，海水蒸發(fā)冷凝過程成為自發(fā)過程。利用煙囪效應(yīng)解決蒸汽冷凝問題。風(fēng)冷技術(shù)措施加速海水蒸發(fā)冷凝。海水管將海水從裝置外輸運(yùn)到光熱轉(zhuǎn)換單元。光熱轉(zhuǎn)換單元將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能并產(chǎn)生蒸汽。蒸汽管將蒸汽從光熱轉(zhuǎn)換單元輸運(yùn)到冷凝器冷凝管冷凝。淡水積存在冷凝器內(nèi)，熱量散發(fā)到大氣中。濃海水管將濃海水從光熱轉(zhuǎn)換單元輸運(yùn)到裝置外。一根蒸汽管連通的光熱轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成一個(gè)模塊。模塊大小和數(shù)量決定裝置規(guī)模。能滿足各種規(guī)模的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海水淡化裝置，具體為一種風(fēng)冷式太陽能海水淡化裝置。

背景技術(shù)

美國《能源與動(dòng)力工程》刊載的《被動(dòng)式太陽能海水淡化技術(shù)路線解析》一文通過對盤式太陽能海水淡化技術(shù)和太陽能界面蒸發(fā)技術(shù)加熱面蒸發(fā)面冷凝面設(shè)置的技術(shù)特征分析，將加熱面蒸發(fā)面冷凝面自上而下設(shè)置的技術(shù)特征定義為頂置加熱面太陽能蒸發(fā)技術(shù)。頂置加熱面太陽能蒸發(fā)技術(shù)的目標(biāo)是更好地解決光熱轉(zhuǎn)換問題海水蒸發(fā)問題和蒸汽冷凝問題。這三個(gè)問題是太陽能海水淡化必須解決的問題。中國發(fā)明專利202010782088.2妥善解決了光熱轉(zhuǎn)換問題和海水蒸發(fā)問題，蒸汽冷凝問題沒有解決好。中國發(fā)明專利202310695302.4整合頂置加熱面太陽能海水淡化技術(shù)和新型熱法海水淡化技術(shù)，不僅妥善解決了光熱轉(zhuǎn)換問題海水蒸發(fā)問題蒸汽冷凝問題，還充分利用蒸汽冷凝熱淡化海水，是高效利用太陽能的海水淡化技術(shù)，是大型太陽能海水淡化項(xiàng)目首選技術(shù)。光熱轉(zhuǎn)換單元內(nèi)減壓蒸發(fā)和所有光熱轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的蒸汽集中冷凝兩項(xiàng)技術(shù)措施完美解決了太陽能海水淡化必須解決的三個(gè)問題。但是，這種水冷方式回收利用冷凝熱的設(shè)備成本高，適用范圍受限。將水冷方式改為風(fēng)冷方式，雖然冷凝熱不能回收利用，降低了淡水產(chǎn)量，但設(shè)備成本降低，操作使用簡便，適用范圍擴(kuò)大。風(fēng)冷技術(shù)方案是采用簡單設(shè)備達(dá)到在光熱轉(zhuǎn)換單元內(nèi)形成負(fù)壓蒸發(fā)和蒸汽集中風(fēng)冷成淡水的目標(biāo)。蒸汽自發(fā)上行是自然規(guī)律。頂置加熱面太陽能蒸發(fā)技術(shù)將冷凝面設(shè)置在下方，蒸汽強(qiáng)制下行必然有阻力。從而導(dǎo)致蒸汽下行和冷凝效果不佳。實(shí)行風(fēng)冷，將冷凝面設(shè)置在加熱面蒸發(fā)面上方，順應(yīng)自然規(guī)律，必然收到蒸汽冷凝海水蒸發(fā)加速和太陽能利用率提高的效果。合理利用煙囪效應(yīng)可以使上述構(gòu)想得以實(shí)現(xiàn)。冷凝面的位置高于加熱面和蒸發(fā)面，蒸汽會自發(fā)從蒸發(fā)面流向冷凝面。冷卻冷凝面的空氣吸熱自發(fā)向上流動(dòng)，也加快蒸汽冷凝和流動(dòng)速度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是將冷凝面設(shè)置在加熱面蒸發(fā)面上方，利用煙囪效應(yīng)加速蒸汽和空氣流動(dòng)，開發(fā)一套風(fēng)冷式太陽能海水淡化裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：其結(jié)構(gòu)包括冷凝器、冷凝管、風(fēng)罩、風(fēng)機(jī)、淡水閥、海水管、海水閥、濃海水管、濃海水閥、光熱轉(zhuǎn)換單元、蒸汽管。其特征在于：所述蒸汽管一端連通在同一水平面串聯(lián)或并聯(lián)的多個(gè)光熱轉(zhuǎn)換單元。蒸汽管另一端連通冷凝器。海水管一端連通全部光熱轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的海水罐。海水管另一端連通海水閥出口。海水閥進(jìn)口通裝置外。濃海水管一端連通全部光熱轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的海水罐。濃海水管另一端連通濃海水閥進(jìn)口。濃海水閥出口通向裝置外。冷凝器頂面連通全部冷凝管下端口。全部冷凝管上端口連通大氣。全部冷凝管都位于光熱轉(zhuǎn)換單元上方。全部冷凝管都置于風(fēng)罩內(nèi)。風(fēng)罩下端設(shè)空氣進(jìn)口。風(fēng)罩上端安裝風(fēng)機(jī)。淡水閥安裝在冷凝器底部。

所述冷凝器是圓形或方形封閉容器。

所述冷凝器連通多根蒸汽管。每根蒸汽管連通的光熱轉(zhuǎn)換單元在同一水平面構(gòu)成一個(gè)模塊。各模塊可以不在同一水平面。全部模塊都在冷凝管下方。

所述光熱轉(zhuǎn)換單元是頂面為光熱板的蒸發(fā)室內(nèi)有至少一個(gè)海水罐。光熱板下面的吸水材料下垂到海水罐底部。蒸汽管在蒸發(fā)室側(cè)面上部連通光熱轉(zhuǎn)換單元蒸發(fā)室。海水管和濃海水管穿過蒸發(fā)室底面連通海水罐。圖3是蒸發(fā)室內(nèi)有一個(gè)海水罐的光熱轉(zhuǎn)換單元。海水罐12置于蒸發(fā)室中央底面上。吸水材料13從光熱板下垂到海水罐12底部。蒸汽管11在蒸發(fā)室側(cè)面上部連通光熱轉(zhuǎn)換單元蒸發(fā)室。

所述光熱轉(zhuǎn)換單元側(cè)面和底面包裹絕熱材料，光熱板正上方安裝透光材料。

所述冷凝管內(nèi)填充導(dǎo)熱材料絲。

所述風(fēng)罩與冷凝管之間填充導(dǎo)熱材料絲。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：一是冷凝管內(nèi)表面作為冷凝面，置于加熱面蒸發(fā)面上方，蒸汽自發(fā)上行并在冷凝管內(nèi)冷凝成淡水流回冷凝器，吸水材料表面作為蒸發(fā)面，會不斷蒸發(fā)出蒸汽，上述蒸發(fā)冷凝過程是自發(fā)過程；二是冷凝管與風(fēng)罩之間形成空氣上行通道，空氣從下向上自發(fā)流動(dòng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行，加速空氣流動(dòng)，相應(yīng)加速蒸發(fā)冷凝過程；三是風(fēng)機(jī)運(yùn)行，抽出蒸發(fā)室空氣，蒸發(fā)室壓力降低，能增加海水蒸發(fā)量，降低蒸發(fā)溫度，提高太陽能利用率；四是模塊化設(shè)計(jì)，能滿足各種規(guī)模的需求；五是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，材料資源豐富。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)主視圖；

圖3是本發(fā)明光熱轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)圖。

圖中，1、冷凝器，2、風(fēng)罩，3、冷凝管，4、淡水閥，5、風(fēng)機(jī)， 6、海水管，7、海水閥，8、濃海水閥，9、濃海水管，10、光熱轉(zhuǎn)換單元，11、蒸汽管，12、海水罐，13、吸水材料。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例是一套一根蒸汽管11連通10個(gè)光熱轉(zhuǎn)換單元10與冷凝器1的風(fēng)冷式太陽能海水淡化裝置。只有一個(gè)模塊。所有光熱轉(zhuǎn)換單元10在同一水平面。冷凝器1上面連通多根冷凝管3。冷凝管3內(nèi)填充不銹鋼絲。所有冷凝管3都置于風(fēng)罩2內(nèi)。風(fēng)罩2下端有空氣進(jìn)口。冷凝管3與風(fēng)罩2之間填充不銹鋼絲。風(fēng)機(jī)5安裝在風(fēng)罩2上端。冷凝管3和風(fēng)罩2置于光熱轉(zhuǎn)換單元10上方。海水管6連通全部光熱轉(zhuǎn)換單元10內(nèi)的海水罐與海水閥7出口。濃海水管9連通全部光熱轉(zhuǎn)換單元10內(nèi)的海水罐與濃海水閥8進(jìn)口。淡水閥4安裝在冷凝器1側(cè)面底部。圖1是這套裝置俯視圖。圖2是這套裝置主視圖。圖3是光熱轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)圖。光熱轉(zhuǎn)換單元10底面和側(cè)面包裹絕熱材料聚氨酯作保溫層。光熱轉(zhuǎn)換單元10頂面以上安玻璃透光隔熱。

本實(shí)施例的工作過程是：將裝置水平安裝。海水閥7進(jìn)口連通海水供給管。日出前關(guān)閉淡水閥4，關(guān)閉濃海水閥8，打開海水閥7向裝置供給海水。按確定的濃縮比注入海水量，關(guān)閉海水閥7。海水經(jīng)海水管6流入海水罐12。吸水材料13將海水吸到光熱板下面。日出后太陽光在光熱板上面轉(zhuǎn)換成熱量加熱光熱板下面的海水產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進(jìn)入蒸汽管11流向冷凝器1。然后在冷凝管3內(nèi)冷凝成水流回冷凝器1。啟動(dòng)風(fēng)機(jī)5，加速蒸發(fā)冷凝過程。日落后打開濃海水閥8放出濃海水。打開淡水閥4放出淡水。次日重復(fù)上述操作。