一種太陽能海水淡化裝置及控制方法與流程
2023-09-12 04:42:30 3
本發明涉及海水淡化裝置，尤其涉及一種太陽能海水淡化裝置及控制領域。
背景技術：
眾所周知，海水是鹹的，它的特性決定了人們在生活中不能直接使用它，在總的水資源中，淡水在地球上所佔的比重非常小，絕大部分都是海水。海水佔到了水總量的97.47%，僅僅只有2.53%的水為淡水。然而在淡水中，有69.5%的淡水資源被固存在了高山冰川和兩級冰蓋之中。只有剩餘的30.5%的淡水在永久凍土層和地下含水層，這都是不可再生的資源。能夠被河流、土壤和湖泊容納的水資源只有0.3%。近年來，水資源短缺的危機已成為繼全球氣候變暖之後的第二大世界性的環境問題。世界上很多地區都會出現嚴重缺水的情況。
基於淡水資源的嚴重缺乏，海水淡化技術成為了一個世界性的主題，已經成為世界各國普遍關注的技術之一。水資源不僅僅是供人們日常生活的使用，工業中也需要大量的用到。關於水資源，在節約的基礎上，還應該注重開發，重視海水淡化技術的研究對於整個世界都是有重大意義的。
技術實現要素：
發明目的：本發明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種海水淡化裝置及控制方法，能夠實現無人值守，全自動控制，實現海水箱的自動清潔，延長了海水淡化裝置的壽命。根據實際需要，可增加或減少海水箱個數，拼接簡單方便，實用性強。利用太陽能光熱蒸發海水，利用太陽能發電提供系統動力，既節能又環保。
技術方案：本發明所述的一種太陽能海水淡化裝置，包括多個相互串聯連通的海水箱，水泵，淡水箱，儲水箱，所述多個相互串聯連通的海水箱的一側端部的海水箱分別連接有水泵和淡水箱，所述淡水箱通過閥體連接有儲水箱，所述儲水箱和淡水箱外部包裹有柔性太陽能電池板，另一側端部的海水箱底部設有凹槽，所述凹槽底部連接有閥體；各個海水箱內還分別設有淡水冷凝器，所述淡水冷凝器包括相互連接的冷凝管進口和盤管，各個海水箱內的淡水冷凝器之間通過管道連接且與淡水箱連通，所述淡水箱和另一側端部的海水箱內均設有液位開關；
還包括主控單元mcu、匯流箱、dc/dc電路和蓄電池，所述柔性太陽能電池板通過匯流箱、dc/dc電路與蓄電池電連接，轉換成電能存儲在蓄電池中，由蓄電池給負載、顯示單元和液位開關提供直流電源，負載包括水泵和閥體，主控單元mcu通過pwm電路控制蓄電池的充放電，通過接收液位開關的信號控制負載有效運行及顯示單元的正常工作。
進一步的，所述淡水箱通過淡水排出閥與儲水箱連接，凹槽底部連接有濃海水排出閥，所述淡水排出閥和濃海水排出閥均與所述主控單元mcu電連接。
進一步的，所述淡水箱和另一側端部的海水箱內的上部和下部均設有液位開關，所述液位開關與主控單元mcu電連接。
進一步的，所述冷凝管進口採用廣口結構，冷凝管進口下方連接有盤管。
進一步的，所述冷凝管進口上部距離海水箱頂部2-4cm。
進一步的，各個海水箱頂部採用太陽能真空集熱板，側面使用透明材料，透明側面內側安裝有光熱材料做成的加熱板。
進一步的，顯示單元包括顯示屏，顯示屏上半部分有當前海水液位顯示值及當前淡水箱中淡水液位值，下半部分分為兩塊，一塊是蓄電池相關參數監測顯示，包括蓄電池電壓、電流和溫度，另一塊是指示燈顯示，包括運行指示燈及故障指示燈，系統正常運行時，運行指示燈為綠色，系統異常時，故障指示燈以1hz的頻率閃爍。
本發明還公開了上述一種太陽能海水淡化裝置的控制方法，包括如下步驟：
（1）系統檢測各液位開關的狀態及蓄電池的狀態，若非正常狀態則故障指示燈以1hz閃爍；
（2）若海水箱中海水不足，海水箱中底部的液位開關動作，則水泵自動啟動向海水箱中注入海水；
（3）當海水液位上升，海水箱上部的液位開關動作時，水泵則停止工作；
（4）海水吸收太陽能蒸發，產生的蒸汽經冷凝器廣口，進入浸在海水中的盤管內，進入盤管的淡水水流速度減緩，進一步冷卻，放出潛熱，淡水經淡水排出口流入淡水箱；
（5）若淡水液位達到上部液位開關的位置，液位開關動作，系統自動打開淡水排出閥，淡水流入儲水箱中；
（6）當淡水液位下降到底部液位開關處，則淡水排出閥自動關閉；
（7）當定時時間t到且液位開關動作時，轉到步驟（2），同時濃海水排出閥自動打開；
（8）設濃海水從底部液位開關處到全部排空用時t1，水泵注入海水的同時，濃海水排出閥打開的時間為t1+△t，△t為衝洗海水箱的時間，防止沉澱物累積，達到自潔的目的。
有益效果：本發明的一種太陽能海水淡化裝置及控制方法，能夠實現無人值守，通過實時監測相關參數，使裝置在常壓下實現全自動閉環控制，若系統異常，則故障指示燈閃爍，及時提醒工作人員。能實現海水箱的自動清潔，延長了海水淡化裝置的壽命。根據實際需要，可增加或減少海水箱個數，拼接簡單方便，實用性強。利用太陽能光熱蒸發海水，利用太陽能發電提供系統動力，既節能又環保。
附圖說明
圖1為本發明的整體結構示意圖；
圖2為本發明的最端部一個海水箱結構示意圖；
圖3為本發明的中間海水箱的結構圖；
圖4為本發明的顯示屏示意圖；
圖5為本發明的控制系統結構框圖。
具體實施方式
如圖1所示的一種太陽能海水淡化裝置，包括多個通過海水進口23相互串聯連通的海水箱，水泵，淡水箱5，儲水箱7，所述多個相互串聯連通的海水箱的一側端部的海水箱1分別連接有水泵和淡水箱5，一側端部的海水箱1通過淡水出水口3與淡水箱5連通，所述淡水箱5通過淡水排出閥6連接有儲水箱7，所述儲水箱7和淡水箱5外部包裹有柔性太陽能電池板，另一側端部的海水箱10底部設有凹槽9，所述凹槽9底部連接有濃海水排出閥8。淡水箱5內的上、下部分別設有淡水箱上部液位開關4和淡水箱下部液位開關11。
如圖2和圖3所示的最端部一個海水箱10結構示意圖和中間海水箱28的結構圖。各個海水箱內還分別設有淡水冷凝器，所述淡水冷凝器包括相互連接的冷凝管廣口進口21和盤管26，各個海水箱內的淡水冷凝器之間通過管道24和三通管27連接且與淡水箱5連通，所述另一側端部的海水箱10內均設有海水箱上部液位開關22和海水箱下部液位開關25。中間海水箱28內的盤管下面接三通管27與淡水出口相連，各個海水箱頂部採用太陽能真空集熱板，側面使用透明材料，透明側面內側安裝由光熱材料做成加熱板。
圖4為顯示屏示意圖，顯示屏上半部分有當前海水液位顯示值及當前淡水箱中淡水液位值，下半部分分為兩塊，一塊是蓄電池相關參數監測顯示，包括蓄電池電壓、電流和溫度，一塊是指示燈顯示，包括運行指示燈及故障指示燈，系統正常運行時，運行指示燈為綠色，系統異常時，故障指示燈以1hz的頻率閃爍。
圖5為控制系統結構框圖，太陽能電池板充分吸收太陽能，通過匯流箱，dc/dc電路，轉換成電能存儲在蓄電池中，由蓄電池給負載、顯示屏和液位開關提供直流電源，負載包括水泵、濃海水排出閥和淡水排出閥。主控單元mcu通過pwm電路控制蓄電池的充放電，通過接收液位開關的信號控制負載有效運行及顯示單元的正常工作。
上述一種太陽能海水淡化裝置的控制方法，包括如下步驟：
（1）系統檢測各液位開關的狀態及蓄電池的狀態，若非正常狀態則故障指示燈以1hz閃爍；
（2）若海水箱中海水不足，海水箱下部液位開關25動作，則水泵自動啟動向海水箱中注入海水；
（3）當海水液位上升，海水箱上部液位開關22動作時，水泵則停止工作；
（4）海水吸收太陽能蒸發，產生的蒸汽經冷凝器廣口，進入浸在海水中的盤管26內，進入盤管26的淡水水流速度減緩，進一步冷卻，放出潛熱。淡水經淡水排出口3流入淡水箱5。
（5）若淡水液位達到淡水箱上部液位開關4的位置，淡水箱上部液位開關4動作，系統自動打開淡水排出閥6，淡水流入儲水箱7中。
（6）當淡水液位下降到淡水箱下部液位開關11處，則淡水排出閥自動關閉。
（7）當定時時間t（可調）到且海水箱下部液位開關25動作時，轉到步驟（2），同時濃海水排出閥8自動打開。
（8）設濃海水從海水箱下部液位開關25處到全部排空用時t1,水泵注入海水的同時，濃海水排出閥8打開的時間為t1+△t，△t（可調）為衝洗海水箱的時間，防止沉澱物累積，達到自潔的目的。
本發明的一種太陽能海水淡化裝置及控制方法，能夠實現無人值守，通過實時監測相關參數，使裝置在常壓下實現全自動閉環控制，若系統異常，則故障指示燈閃爍，及時提醒工作人員。能實現海水箱的自動清潔，延長了海水淡化裝置的壽命。根據實際需要，可增加或減少海水箱個數，拼接簡單方便，實用性強。利用太陽能光熱蒸發海水，利用太陽能發電提供系統動力，既節能又環保。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。