[发明专利]太阳能磁制冷海水淡化装置及其海水淡化方法

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化领域，特别涉及到太阳能磁制冷海水淡化装置及其海水淡化方法。

背景技术

随着社会的快速发展，人口数量的急剧膨胀，有报道说2011的今年世界人口将达到前所未有的70亿，造成用水量在急剧的增长，但是可以利用的淡水资源却在不断的减少，在不远的将来有水危机的危险。特别是我国，水资源短缺的问题越来越严重。而且据有关资料显示，我国的人均占有水量只有世界平均水平的1/4，被列为世界13个缺水国家之一。所以可见，水资源的匮乏已经严重影响到我国的可持续发展，已经到了不得不重视的地步。目前有许多措施在进行中，比如南水北调，废水利用等，但是这些措施都是有能耗大，见效慢等不足。因此，海水淡化是未来解决淡水资源缺乏的最有效措施之一。我们知道地球表面70％多是被广阔的海洋所覆盖的，其中水的储量约为13.7亿立方米，占到地球总的储水量的95％，占到地表水总量的98％。，而我们赖以生存的淡水却只有全球总水量的2.53％，人类能直接使用的淡水只有总淡水量的0.266％，所以从海水中取得淡水，发展海水淡化技术是我们解决水资源及其重要的措施。

磁制冷是指利用一些磁性材料的磁热效应来制冷的技术，与传统利用氟利昂作为制冷工质的蒸气压缩式制冷技术有着本质的区别。蒸气压缩式制冷所采用的制冷工质-氟利昂，能破坏地球的保护层-臭氧层，同时氟利昂本身也是造成温室效应的气体，对地球的生态环境都造成了极大的破坏，因此各国政府都在积极采取措施，加快淘汰不环保的制冷剂氟利昂。而且利用氟利昂作为制冷剂的蒸气压缩式制冷循环的效率只是卡洛循环的5％-10％，但是利用磁性材料磁热效应的磁制冷循环的效率可以达到卡洛循环的30％-60％，因此具有更好的节能效果。磁制冷的制冷工质是固态的磁性材料，它的GWP(全球变暖潜能值，ODP(破坏臭氧层潜能值)都是为零的，所以磁制冷是完全安全可靠的无污染，节能环保的制冷技术。磁制冷的磁热效应(MCE)，也叫磁卡效应是指在磁性材料的励磁，去磁的过程中，会伴随着磁性材料放出热量和吸收热量的现象。当给磁性材料加一个外部磁场的时候，磁性材料被磁化，磁性材料的磁熵变小，温度上升。当外部磁场消失时，磁性材料去磁，它的磁熵变大，温度下降。如果在磁性材料励磁，去磁过程中利用传热介质进行热交换，形成一个热力循环，就可以达到制冷效果了。目前比较常见的磁制冷循环是：磁卡洛循环，磁斯特林循环，磁埃里克森循环，磁布雷顿循环。这些磁制冷循环都有自己适用的温度范围，比如磁卡洛循环适用于低于20K的低温区。而磁埃里克森循环可以适用于室温范围，因此本发明装置利用的磁制冷是采用磁埃里克森循环。

磁制冷与太阳能联合的海水淡化装置，其实是利用了太阳能蒸馏法的原理，利用太阳能的辐射热能加热海水，使海水能达到一个较高的温度，然后再经过喷淋室喷淋，会有一部分的高温海水气化，这样就会得到水蒸汽，水蒸汽被冷凝就得到了淡水。利用太阳能进行海水淡化与其他的方式进行的海水淡化相比，有着自己巨大的优势。首先是利用太阳能加热海水，而不是消耗石油，天然气，煤炭等常规能源，无污染，然后太阳能海水淡化不需要很多的动力设备，只需要一些水泵而已，因此节能效果好。

由于目前各国都比较关注海水淡化的研究，因此有很多的海水淡化方法和装置。如：(1)蒸馏法，将海水加热蒸发，再使蒸汽冷凝得到淡水。分为多效蒸发(MED)，闪蒸(flash)，压气蒸馏(VC)。(2)反渗透(RO)，以压力差为动力，使淡水透过选择性渗透膜。(3)电渗析法，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性而脱除水中离子从而使海水淡化。

发明内容

本发明的目的是提供太阳能磁制冷海水淡化装置及其海水淡化方法，特别是涉及到近年来各国大力发展的磁制冷技术来冷却水蒸汽的装置，以及利用太阳能进行海水淡化的方法。利用太阳能作为加热海水的热源，舍去了专门的加热设备，达到节能环保的目的，同时利用磁制冷冷却技术不会产生温室气体和破坏臭氧层的气体。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

太阳能磁制冷海水淡化装置，其特征在于，所述装置包括蒸汽生成系统和磁制冷捕水器；

所述蒸汽生成系统包括太阳能集热板、喷淋室、第一换热器和第二换热器；喷淋室的顶部设置有喷头和蒸汽出口，喷淋室的底部设置有第一压力阀门；

所述磁制冷捕水器的外部设置有海水导入管和海水导出管；磁制冷捕水器的内部设置有储液罐、储气罐、上三通电磁阀、下三通电磁阀和磁制冷装置；磁制冷捕水器的底部设置有集水槽；