[发明专利]一种太阳能反重力自然循环的供热装置及供热方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，特别涉及一种太阳能反重力自然循环的供热装置及供热方法，具体说是以太阳能为热源，利用液体蒸发所产生的蒸腾拉力和半透膜浓度差来实现反重力自然循环供热的太阳能热利用装置。

背景技术

随着科学技术的发展，在太阳能、节能技术及供热方面都有了很大的进展，其发展趋势是尽可能的利用可再生的、环保的能源，并在低投资成本的前提下向人们尽力提供最优质的资源。太阳能是一种清洁能源，且具有普遍性、巨大性和取之不尽，用之不竭的优点，因此具有广阔的开发和利用前景。近年来，随着太阳能技术的发展，人们已经开始普遍应用太阳能供热。但目前的技术成本还比较高，系统较为复杂。与传统的太阳能供热相比，太阳能反重力自然循环技术的使用为太阳能技术的发展提供了广阔的利用空间，在供热的前提下能够不使用机械动力系统而产生自然循环动力，节约了燃料的使用，并且环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能反重力自然循环的供热装置及供热方法，其特征在于，所述太阳能反重力自然循环的供热装置的结构为：集热板与蒸发器相连，蒸发器的输出端通过管道与冷凝器相连，冷凝器输出端与集液罐相连，集液罐内设有螺旋式半透膜管，半透膜管通过管道与蒸发器的输入端相连，蒸发器内设有多孔结构的毛细芯。

所述集热板为平板式太阳能集热器或真空管式太阳能集热器。

所述冷凝器为单级冷凝器或多级冷凝器，所述冷凝器选用暖气片或热水器。

所述蒸发器为单级蒸发器或多级蒸发器。

所述蒸发器的上腔由多孔结构构成，采用粉末烧结表面或丝网或泡沫金属覆盖表面；多孔结构的上表面烧结成树叶形状的纳米结构。

所述半透膜为中空半透膜管，半透膜保证水分子能够通过，盐分不能通过。

所述管道的材料为玻璃、不锈钢或者铝合金材料。

所述集液罐为密闭型。

所述液位感应器通过控制阀门使液体刚好湿润毛细芯，保证蒸发所需要的液体供应。

所述的一种太阳能反重力自然循环的供热装置，其特征在于集热器，蒸发器，冷凝器等工作时不需要泵的维持且保持密闭。

所述太阳能反重力自然循环的供热方法为，先向蒸发腔和半透膜管内灌注具有一定浓度的盐溶液，再向集液罐内注满不含盐的纯净液体(水)，通过控制阀控制液位的高度，利用液体蒸发时产生的蒸腾拉力和液体浓度压力实现液体的反重力循环；蒸发器内设有多孔结构的毛细芯，毛细芯吸收的液体在高温下蒸发进入冷凝器后被冷凝为液体，冷凝时所放出的热量通过冷凝器实现供热的需求，而冷凝液体则借助重力进入集液罐，放置在集液罐中的半透膜管由于膜内外液体浓度差所产生的渗透压使集液罐内的液体通过半透膜不断进入到半透膜管道内部，再经由管道进入到蒸发腔内，液体蒸发所产生的蒸腾拉力和毛细芯的毛细吸力使液体被毛细芯所吸收，在集热器、蒸发器和冷凝器始终保持密闭的状态下工作时,液体的循环不需要泵的维持而实现一个不需要泵来维持的反重力供热循环。

所述盐溶液可通过把一些溶解度较高的盐，如Nacl、NaNO₃和KNO₃等溶解到水中制备而成。其盐溶液浓度可依据供热装置所需反重力的高度进行选择，考虑到液体流动所受到的阻力，所选浓度产生的渗透压要大于或等于反重力高度，如9.0g·L^-1Nacl溶液在37℃时的渗透压力近似为7.9×10²kPa，达到的反重力高度约为80.5m，因此如果反重力高度为80.5m，则盐浓度必须大于9.0g·L^-1。

本发明的有益效果为：本装置利用浓度差产生的渗透压差而实现反重力自然循环供热，不需要真空泵、循环泵等维持液体的循环。蒸发器内产生的蒸汽进入冷凝器后被冷却为液体并进入集液罐，集液罐内液体的浓度很低，通过不断循环，半透膜管内的压力逐渐升高，从而利用液体蒸发所产生的蒸腾拉力和半透膜管两侧不同液体浓度差所产生渗透压来使集液罐内的液体穿过半透膜管不断经管道进入蒸发器内，并可维持蒸发器的液位高于集液罐，促使反重力自然循环的不断进行。因此该方法和装置降低了太阳能热利用的投资成本并减小了能耗，具有较好的推广价值。这个装置的运行结构简单，操作方便，也为进一步利用太阳能进行供热提供了一个很好的手段。

附图说明

图1为太阳能反重力自然循环的供热装置的结构示意图；

图2为蒸发器内部原理图；

图3为半透膜管的渗透原理图。