太陽能海水淡化裝置製造方法

2023-12-05 08:19:01

太陽能海水淡化裝置製造方法
【專利摘要】太陽能海水淡化裝置涉及太陽能的利用和海水淡化領域。為提高太陽能蒸餾法的海水淡化的產率。技術方案：由導熱性能差的材料構成的保溫絕熱的雙層結構，兩層之間為真空；雙層結構的內層的內側有一個由散熱面圍成的水容器，進水管位於水容器的底部，散熱面的外層和雙層結構的內層的內側之間有導流溝，導流溝為螺旋圈狀結構，導流溝促進冷凝水螺旋下流到下方的出水管。水容器液面下1-5cm有個吸熱板，吸熱板中心有通孔。有益效果：裝置能夠懸浮於海面，利於維持液面恆定；底部進水管促進水容器內海水鹽度保持恆定；導流溝延長冷凝水與散熱面的接觸時間、擴大冷凝水與散熱面的接觸面積；雙層結構的真空，減少能量散失；吸熱板促進太陽光熱量的吸收，降低太陽光照射的深度。
【專利說明】太陽能海水淡化裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能的利用和海水淡化領域。

【背景技術】
[0002]在鄭宏飛編著的化學工業出版社出版的「太陽能海水淡化原理與技術，2013年I月第一版，p9」的「第四節一般海水淡化方法概述」的第4小節「太陽能蒸餾」，其主要的缺點在於光照面和冷凝面為同一個，水蒸氣冷凝放出的熱量將會大量地散失掉，導致產率低。


【發明內容】

[0003]為充分利用太陽能，提高太陽能蒸餾法的海水淡化的產率，本發明提出一種新型的太陽能海水淡化裝置。
[0004]本發明實現發明目的採用的技術方案是:主要一種太陽能海水淡化裝置，由雙層結構、儲水槽、進水管、出水管、散熱面和導流溝組成，裝置懸浮在海面上，其特徵是:由導熱性能差的材料構成的保溫絕熱的雙層結構，兩層之間為真空；雙層結構的上端面為雙層透明材料構成的光照面；雙層結構的內層的外側底部和外層的內側底部之間有至少三個絕熱墊，絕熱墊為導熱性能差的材料，同時絕熱墊起支撐作用；雙層結構的內層的內側有一個由導熱性能良好的材料構成的散熱面，散熱面圍成水容器，進水管位於水容器的底部，進水管連通海水和水容器，水容器的形狀為上端大、下端小的錐形結構，散熱面的外側和雙層結構的內層的內側之間有導流溝，導流溝為螺旋圈狀結構，導流溝的縱剖界面表現為從雙層結構的內層的內側到散熱面外側的方向，向下傾斜，並且在導流溝形成的冷凝水流經的路徑上，存在多個阻流擋板，導流溝促進冷凝水螺旋下流到下方的出水管，出水管流出的水導流到儲水槽，儲水槽的水分由水泵等轉移出去；同時導流溝起支撐水容器的作用。
[0005]一個抽氣管連接到雙層結構，抽氣管有單向閥門，抽氣管兩端開口，兩端開口分別位於雙層結構的外層的內側和外側，移除抽氣機後，單向閥門關閉以維持雙層結構的內外兩層之間的真空。
[0006]阻流擋板的高度高於導流溝深度的一半，最高高度為其上部與導流溝的邊緣平齊。
[0007]阻流擋板的間隔為阻流擋板的上端的豎直高度與上一個阻流擋板的底部平齊。
[0008]水容器液面下方l_5cm有一個吸熱板，吸熱板的中心有一個通孔。
[0009]本發明的有益效果是:依靠雙層結構的浮力，裝置能夠懸浮於海水水面；進水管位於由散熱面圍成的水容器的底部，連通海水和水容器，相對於本裝置的體積而言，海水體積為無窮大，有利於維持水面的恆定和促進水容器內部的濃鹽水向外滲透，促進水容器的海水的鹽度保持恆定，而熱水有上升的趨勢(曾經有一個實驗，一個試管中容納一條小魚和足量的水，在試管中上端加熱，上端水已經沸騰，下端的魚兒還是自由自在地遊動)，濃鹽水的擴散對熱量的散失可以忽略；導流溝的阻流擋板有利於延長冷凝水與散熱面的接觸時間，導流溝向散熱面傾斜有利於擴大冷凝水與散熱面的接觸面積，導流溝的螺旋結構有利於延長冷凝水的下移距離、同時也就延長了與散熱面的接觸時間，導流溝的結構有利於促進冷凝水儘可能將剩餘的熱量傳遞給散熱面內側的海水；雙層結構的材料的導熱性能差和真空，有利於減少能量散失；光照面為透明材料，為現有技術，在光照面處也為雙層結構，光照面可以直接接受太陽光或者匯聚光，接受匯聚光，其效果更好；水受熱變成氣體後，氣壓增加，從散熱面和雙層結構的內層的內側之間擴散，受到散熱面內側的海水的冷卻作用，部分冷卻為冷凝水，冷凝水沿著導流溝向下移動，冷凝水受到散熱面內側的海水的冷卻，溫度降低，沿著導流溝，越往低處，阻流擋板內容納的冷凝水的溫度更低，有利於截獲水蒸氣，提高水蒸氣的冷卻效率；本發明採用的錐形結構，上端面大、下端面小，有利於增大吸熱面，本裝置的上表面類似瓷磚表面形狀，利於平鋪海面布置；利用現有技術的吸熱板，布置在靠近液面的位置，一方面促進太陽光熱量的吸收，另一方面降低太陽光照射的深度，有利於使太陽光熱量的吸收集中在液面附近；現有技術的光照面也是冷凝面，水蒸氣冷凝在光照面，一方面導致熱量散熱，另一方面也影響到光照面的透光效果，本發明的光照面為雙層結構，不易散熱，海水吸收熱量後，水蒸氣上升到光照面，由於缺乏有效散熱，光照面的溫度較高，水蒸氣不會在光照面冷凝成水，有利於保證光照面的良好的透光效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是太陽能海水淡化裝置的縱剖示意圖；圖2是散熱面示意圖；圖3是採用現有技術吸熱板的裝置示意圖。
[0011]其中，1、光照面，2、雙層結構，3、散熱面，4、導流溝，5、進水管，6、出水管，7、儲水槽；8、阻流擋板，9、通孔，10、吸熱板。

【具體實施方式】
[0012]太陽能海水淡化裝置，主要由保溫絕熱的雙層結構2、進水管5、散熱面3、導流溝4、出水管6和儲水槽7組成，雙層結構2的上端面為雙層透明材料構成的光照面I。雙層結構2的內外兩層之間為真空，具有良好的隔熱效果，同時雙層結構2能夠產生一定的浮力，促使裝置懸浮在海面上。
[0013]一個由導熱性能差的材料構成的保溫絕熱的雙層結構2，雙層結構2的內層的外側和外層的內側最好相互平行，雙層之間的間隔在5-20cm (該間隔指內層的外側與外層的內側之間的距離，不包含材料的厚度，距離是指內層的外側和外層的內側之間的垂直距離，或者稱為最短距離，也據說，一條線段同時垂直於內層的外表面和外層的內表面，該線段的距離，這是常見的距離定義方式)，導熱性能差的材料也利於維持內層材料的外側一個較低的溫度，從而減少輻射散熱，該距離的選擇要保證產生的足夠的浮力促使裝置懸浮在海面上；內層材料的外側底部和外層材料的內側底部之間有至少三個絕熱墊，絕熱墊為導熱性能差的材料，如塑料或者陶瓷或者木棒或者橡膠等，絕熱墊支撐內層材料以及容器內部海水的重量，並具備絕熱效果。雙層結構2的兩層之間為真空(由生產廠家製作完成)，為維護方便，有一個抽氣管連接雙層結構2的外層的兩側，抽氣管有單向閥門(壓縮機或者打氣裝置等常用設備)，抽氣管兩端開口，兩端開口分別位於外層材料的內側和外側(圖中未標示)，換句話說，一端開口位於雙層結構2的內外兩層之間(外層材料的內側、內層材料的外偵牝不接觸內層材料)，另一端開口位於外層材料的外側，抽氣管連接到抽氣機，抽氣機通過抽氣管抽走雙層結構2的內外兩層之間的氣體，使雙層結構2的內外兩層之間的氣壓下降，從而減少空氣對流傳熱帶來的能量損耗，雙層結構2的內外兩層之間的氣壓大小由抽氣機的性能決定，從效果來講，氣壓越低效果越好，從成本上講，氣壓越低，抽氣機的結構越複雜和成本越高。
[0014]雙層結構2的內層材料的內側有一個由傳熱性能較好的並耐高濃度鹽水的材料構成的散熱面3，散熱面3的內側圍成一個水容器，水容器的形狀為上端大、下端小的錐形結構，散熱面3的外側和內層材料的內側之間有導流溝4，導流溝4為螺旋圈狀結構，導流溝4 一方面起支撐水容器的作用，另一方面，導流溝4促進冷凝水螺旋下流到下方的出水管6，導流溝4的縱剖界面表現為從雙層結構2的內層的內側到散熱面3外側的方向向下傾斜，並且在導流溝4形成的冷凝水流經的路徑上，存在多個阻流擋板8，阻流擋板8的高度高於導流溝4最深深度的一半，最高高度為其上部與導流溝邊緣平齊，阻流擋板8的間隔最佳設計為阻流擋板8的上端豎直高度與上一個阻流擋板8的底部平齊，也就是說，當阻流擋板8導致導流溝4滯留水分剛好漫過阻流擋板8時，滯留水分形成的水體能夠達到上一個阻流擋板8的底部位置，滯留水分有利於冷凝水較長時間接觸散熱面，促進冷凝水將較多的熱量傳遞給散熱面內側的水分。出水管6將冷凝水導流到儲水槽7，儲水槽7的水分轉移出去(採用水泵抽走)，整個淡化過程就完成。
[0015]在本發明裝置中，引入現有技術的吸熱板10，吸熱板10布置在水容器液面下方
l-5cm,吸熱板10的中心有一個通孔9，通孔9連通吸熱板10上方和下方的海水，同時促進上方的濃鹽水向下方擴散。
【權利要求】
1.一種太陽能海水淡化裝置，主要由雙層結構(2)、儲水槽(7)、進水管(5)、出水管(6)、散熱面(3)和導流溝(4)組成，裝置懸浮在海面上，其特徵是:由導熱性能差的材料構成的保溫絕熱的雙層結構(2)，兩層之間為真空；雙層結構(2)的上端面為雙層透明材料構成的光照面(I);雙層結構(2)的內層的外側底部和外層的內側底部之間有至少三個絕熱墊，絕熱墊為導熱性能差的材料，同時絕熱墊起支撐作用；雙層結構(2)的內層的內側有一個由導熱性能良好的材料構成的散熱面(3 )，散熱面(3 )圍成水容器，進水管(5 )位於水容器的底部，進水管(5)連通海水和水容器，水容器的形狀為上端大、下端小的錐形結構，散熱面(3 )的外側和雙層結構(2 )的內層的內側之間有導流溝(4 )，導流溝(4 )為螺旋圈狀結構，導流溝(4)的縱剖界面表現為從雙層結構(2)的內層的內側到散熱面(3)外側的方向向下傾斜，並且在導流溝(4)形成的冷凝水流經的路徑上，存在多個阻流擋板(8)，導流溝(4)促進冷凝水螺旋下流到下方的出水管(6)，出水管(6)流出的水導流到儲水槽(7)，儲水槽(7)的水分轉移出去，同時，導流溝(4)起支撐水容器的作用。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能海水淡化裝置，其特徵是:一個抽氣管連接到雙層結構(2)，抽氣管有單向閥門，抽氣管兩端開口，兩端開口分別位於雙層結構(2)的外層的內側和外側，移除抽氣機後，單向閥門關閉以維持雙層結構(2 )的內外兩層之間的真空。
3.根據權利要求1所述的一種太陽能海水淡化裝置，其特徵是:阻流擋板(8)的高度高於導流溝(4)深度的一半，最高高度為其上部與導流溝(4)的邊緣平齊。
4.根據權利要求1所述的一種太陽能海水淡化裝置，其特徵是:阻流擋板(8)的間隔為阻流擋板(8)的上端的豎直高度與上一個阻流擋板(8)的底部平齊。
5.根據權利要求1所述的一種太陽能海水淡化裝置，其特徵是:水容器液面下方l-5cm有一個吸熱板(10),吸熱板(10)的中心有一個通孔(9)。
【文檔編號】C02F1/14GK104291405SQ201410584275
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】胡再國, 雍志華, 羅明蓉, 鄒旭敏, 饒大慶, 穆萬軍, 梁雅庭, 劉石丹, 何原, 於白茹, 田野中, 朱俊, 李偉 申請人:四川大學