[发明专利]一种低温太阳能海水淡化装置及海水淡化方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种低温太阳能海水淡化装置,特别涉及一种基于空气增湿减湿法的太阳能海水淡化装置及海水淡化方法。

背景技术

现在的空气增湿减湿法的太阳能海水淡化装置一般包括太阳能空气集热器、蒸发器和冷凝器。一般空气集热器采用普通的真空管或平板集热器，冷凝器采用盘管式，在海水进料、海水淡化的过程中均需要消耗常规能源的风机和冷却水泵，空气在系统中不循环使用，部分热能散失在环境中，装置较复杂，淡水制造成本较高，很难实现商业化。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种低温太阳能海水淡化装置及海水淡化方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种低温太阳能海水淡化装置，包括集热蒸发器、自动跟踪CPC和冷凝器；所述的集热蒸发器设置在自动跟踪CPC的焦斑上，所述的冷凝器包括海水储槽和设置于海水储槽内的冷凝管；所述的冷凝管包括至少两个竖直放置的圆筒，且圆筒之间通过横向圆筒贯通，形成一首尾相接的封闭系统，所述的竖直放置的圆筒上下端封闭，且下端设置淡水出口，上端设置有进气管II和出气管II；所述进气管II与集热蒸发器的出气管I通过循环管路连接，所述出气管II与集热蒸发器的进气管I依次通过风机进气管、风机及风机出气管连接；所述海水储槽的海水出口与设置于海水下面的集热蒸发器的海水进料管通过虹吸管连接。 

所述的自动跟踪CPC包括CPC 聚光镜、方位自动跟踪器、底座、光电组件、支撑柱、俯仰自动跟踪器，所述的底座上通过支撑柱与CPC 聚光镜相连，所述的CPC 聚光镜的两侧设有光电组件，且底座上设有方位自动跟踪器，在支撑住与CPC 聚光镜之间连接有俯仰自动跟踪器。

所述集热蒸发器是一种大口径的太阳真空集热管，包括橡胶塞、出气管I、进气管I和海水进料管；所述的橡胶塞设于集热蒸发器的管口上，且进气管I、出气管I及海水进料管均贯穿于橡胶塞。

在使用时，所述的集热蒸发器的进气管I和海水进料管均设在海水液面以下，集热蒸发器的出气管I在海水液面以上，在海水液面和出气管I之间设有一个除沫器，所述的除沫器是一个上面开有若干小孔的圆盘；位于海水液面和出气管I之间，仅能使湿空气通过，对液滴起阻碍作用，能阻止液滴通过出气管I进人冷凝器污染淡水。进气管上开有若干个小布气孔，能使干空气与海水充分接触，易形成饱和湿空气。

所述的冷凝器包括冷凝管和海水储槽，所述的海水储槽内设有冷凝管，所述的冷凝管设有淡水出口，所述的海水储槽上设有海水出口。

所述海水储槽为一敞口圆柱形容器，其内加入海水，海水从海水出口通过虹吸管与海水进料管相连，借助位差流入集热蒸发器中。

所述的冷凝管包括四个竖直放置的大圆筒和三个横向放置的小圆筒，三个小圆筒分别与四个大圆筒相互贯通，形成一首尾相接的封闭系统；所述的四个大圆筒上下端封闭，且在海水储槽内互相对称，所述的四个大圆筒下端均设置淡水出口；首尾两个大圆筒上端分别设置进气管II、出气管II。

本发明中所述的大圆筒和小圆筒指的是两个直径不相等的圆筒，直径大的为大圆筒，直径小的为小圆筒。

冷凝管内为湿空气流动的通路及冷凝水暂存的地点，湿空气在交错设置的圆筒内作折流流动，凝结下来的冷凝水位于四个大圆筒底部，不影响湿空气的流动，空气流动阻力较小，对流传热系数较大。这种结构的冷凝器设置紧凑，占用空间较小，海水储槽敞口便于海水加料和冷凝器散热。

所述的自动跟踪CPC的英文全称是：compound parabolic concentrator，中文名称为：复合抛物面聚光器。

所述的低温太阳能海水淡化装置的淡化方法如下：

1. 在冷凝器的海水储槽内加入海水，海水通过虹吸管和海水进料管，借助位差流入集热蒸发器中；且在虹吸管的作用下，海水储槽和集热蒸发器具有相同的液位，海水在集热蒸发器中不断地吸收由太阳转化的热能，变成温度较高的液体；

2，风机将冷凝器中的低温低湿空气送入集热蒸发器中，低温低湿空气通过进气管上的布气孔与海水充分接触，吸热吸湿后，从水中溢出，变为高温高湿空气，然后通过出气管返回至冷凝器中，这些空气与海水储槽内的海水充分换热，减温减湿，又变为低温低湿空气，风机将这些空气再送回集热蒸发器中，空气就这样在系统中往复循环，不断地在集热蒸发器中吸热吸湿，又从冷凝器中减温减湿。

3.冷凝器中凝结的冷凝水从淡水出口放出，得到淡水。相应地，集热蒸发器中的海水逐渐变浓，变为浓盐水，可间歇地从其管口倒出排放。