一種風冷式太陽能海水淡化裝置

摘要

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

技術領域

本發(fā)明涉及一種海水淡化裝置，具體為一種風冷式太陽能海水淡化裝置。

背景技術

美國《能源與動力工程》刊載的《被動式太陽能海水淡化技術路線解析》一文通過對盤式太陽能海水淡化技術和太陽能界面蒸發(fā)技術加熱面蒸發(fā)面冷凝面設置的技術特征分析，將加熱面蒸發(fā)面冷凝面自上而下設置的技術特征定義為頂置加熱面太陽能蒸發(fā)技術。頂置加熱面太陽能蒸發(fā)技術的目標是更好地解決光熱轉換問題海水蒸發(fā)問題和蒸汽冷凝問題。這三個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和新型熱法海水淡化技術，不僅妥善解決了光熱轉換問題海水蒸發(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，是大型太陽能海水淡化項目首選技術。光熱轉換單元內減壓蒸發(fā)和所有光熱轉換單元產生的蒸汽集中冷凝兩項技術措施完美解決了太陽能海水淡化必須解決的三個問題。但是，這種水冷方式回收利用冷凝熱的設備成本高，適用范圍受限。將水冷方式改為風冷方式，雖然冷凝熱不能回收利用，降低了淡水產量，但設備成本降低，操作使用簡便，適用范圍擴大。風冷技術方案是采用簡單設備達到在光熱轉換單元內形成負壓蒸發(fā)和蒸汽集中風冷成淡水的目標。蒸汽自發(fā)上行是自然規(guī)律。頂置加熱面太陽能蒸發(fā)技術將冷凝面設置在下方，蒸汽強制下行必然有阻力。從而導致蒸汽下行和冷凝效果不佳。實行風冷，將冷凝面設置在加熱面蒸發(fā)面上方，順應自然規(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。合理利用煙囪效應可以使上述構想得以實現。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，也加快蒸汽冷凝和流動速度。

發(fā)明內容

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

為了實現上述目的，本發(fā)明的方案是：其結構包括冷凝器、冷凝管、風罩、風機、淡水閥、海水管、海水閥、濃海水管、濃海水閥、光熱轉換單元、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或并聯的多個光熱轉換單元。蒸汽管另一端連通冷凝器。海水管一端連通全部光熱轉換單元內的海水罐。海水管另一端連通海水閥出口。海水閥進口通裝置外。濃海水管一端連通全部光熱轉換單元內的海水罐。濃海水管另一端連通濃海水閥進口。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換單元上方。全部冷凝管都置于風罩內。風罩下端設空氣進口。風罩上端安裝風機。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換單元在同一水平面構成一個模塊。各模塊可以不在同一水平面。全部模塊都在冷凝管下方。

所述光熱轉換單元是頂面為光熱板的蒸發(fā)室內有至少一個海水罐。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)室側面上部連通光熱轉換單元蒸發(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)室內有一個海水罐的光熱轉換單元。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)室側面上部連通光熱轉換單元蒸發(fā)室。

所述光熱轉換單元側面和底面包裹絕熱材料，光熱板正上方安裝透光材料。

所述冷凝管內填充導熱材料絲。

所述風罩與冷凝管之間填充導熱材料絲。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：一是冷凝管內表面作為冷凝面，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；二是冷凝管與風罩之間形成空氣上行通道，空氣從下向上自發(fā)流動，風機運行，加速空氣流動，相應加速蒸發(fā)冷凝過程；三是風機運行，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；四是模塊化設計，能滿足各種規(guī)模的需求；五是設備結構簡單，材料資源豐富。

附圖說明

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明：

圖1是本發(fā)明結構俯視圖；

圖2是本發(fā)明結構主視圖；

圖3是本發(fā)明光熱轉換單元結構圖。

圖中，1、冷凝器，2、風罩，3、冷凝管，4、淡水閥，5、風機， 6、海水管，7、海水閥，8、濃海水閥，9、濃海水管，10、光熱轉換單元，11、蒸汽管，12、海水罐，13、吸水材料。

具體實施方式

實施例是一套一根蒸汽管11連通10個光熱轉換單元10與冷凝器1的風冷式太陽能海水淡化裝置。只有一個模塊。所有光熱轉換單元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內填充不銹鋼絲。所有冷凝管3都置于風罩2內。風罩2下端有空氣進口。冷凝管3與風罩2之間填充不銹鋼絲。風機5安裝在風罩2上端。冷凝管3和風罩2置于光熱轉換單元10上方。海水管6連通全部光熱轉換單元10內的海水罐與海水閥7出口。濃海水管9連通全部光熱轉換單元10內的海水罐與濃海水閥8進口。淡水閥4安裝在冷凝器1側面底部。圖1是這套裝置俯視圖。圖2是這套裝置主視圖。圖3是光熱轉換單元結構圖。光熱轉換單元10底面和側面包裹絕熱材料聚氨酯作保溫層。光熱轉換單元10頂面以上安玻璃透光隔熱。

本實施例的工作過程是：將裝置水平安裝。海水閥7進口連通海水供給管。日出前關閉淡水閥4，關閉濃海水閥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，關閉海水閥7。海水經海水管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換成熱量加熱光熱板下面的海水產生蒸汽。蒸汽進入蒸汽管11流向冷凝器1。然后在冷凝管3內冷凝成水流回冷凝器1。啟動風機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。次日重復上述操作。