[发明专利]一种基于环境压力下太阳能驱动产生高温蒸汽的装置

说明书

本发明涉及一种基于环境压力下太阳能驱动产生高温蒸汽的装置，包括悬于被加热液体上的加热管道、将所述加热管道与被加热液体的界面隔开的隔热材料，以及一端连接所述加热管道内壁的入口、另一端穿过所述隔热材料并伸入被加热液体内的亲水材料，所述加热管道的内外表面具有高吸收率的光热转换材料。与现有技术相比，本发明实现了基于环境压力下利用简易太阳能驱动蒸汽发生器产生高温蒸汽，通过调节管道的长径比(长度与内径的比值)，可以获得不同温度范围的蒸汽等。

技术领域

本发明属于高温蒸汽新型发生装置技术领域，涉及一种基于环境压力下太阳能驱动产生高温蒸汽的装置。

背景技术

中高温蒸汽在化学工业、热力加工、食物处理、医疗行业、海水淡化等工农业生产生活中有着非常广泛的应用。一方面，传统的中高温蒸汽往往是通过工业锅炉产生的，这需要消耗大量的煤炭、石油等化石燃料，对环境造成不可逆的破坏，并且，在这些转化过程中，大量能量耗散，利用效率低下。另外一方面，利用太阳能驱动产生的高温蒸汽的方法往往需要在较高的压力或者较高的入射太阳光能。如何在常压以及较低的入射光强下，提高基于太阳能驱动技术产生的蒸汽温度具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于环境压力下太阳能驱动产生高温蒸汽的装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于环境压力下太阳能驱动产生高温蒸汽的装置，包括悬于被加热液体上的加热管道、将所述加热管道与被加热液体的界面隔开的隔热材料，以及一端连接所述加热管道内壁的入口、另一端穿过所述隔热材料并伸入被加热液体内的亲水材料，所述加热管道的内外表面具有高吸收率的光热转换材料。

进一步的，所述光热转换材料包括石墨、炭黑或黑色氧化铜等等。

进一步的，所述光热转换材料表面进行超疏水处理，使具备超疏水性质的材料一方面可以保证水在管道入口即时蒸发，另一方面保证产生的蒸汽在管道内进行有效地加热。

进一步的，所述加热管道为直管状、盘管状或螺旋状等，在蒸发以及加热过程中，加热管道的材料能耐受蒸汽产生的温度以及产生的压力，保持一定的几何外形，不至于使管道变形或者破裂。

进一步的，所述亲水材料为无尘纸等。

进一步的，所述隔热材料为PDMS泡沫膜。

本发明的工作原理为：参见图1所示，整个装置置于被加热液体上方，即作为太阳能集热器又是蒸汽加热器，加热管道的内外表面均具有提高太阳能吸收率的高吸收率的光热转换材料(优选进行超疏水处理)，在这个过程中，太阳光首先加热管道，使得管道表面首先具备较高的温度，水在管道入口处进行界面蒸发，产生的蒸汽，产生的蒸汽随后在管道内通过与管壁热交换进行持续不断的加热，在管道出口形成一定温度的蒸汽。管道出口流出的高温蒸汽，可以进行化学以及生物灭菌的应用。传统利用太阳能驱动高温蒸汽的方法利用直接蒸汽发生技术，根据理想气体状态方程pV＝nRT，为了得到一定温度的蒸汽，需要调节压力或者提高入射光强。本发明的蒸汽发生装置，利用管道加热的方式将产生的蒸汽加热至所需的高温状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明使用了高吸收率的光热转换材料吸收光能并进行光热转化，使用的光能清洁无污染，有节能减排作用。

(2)本发明可以通过对加热管道的简单的长径比的变化，实现蒸汽的不断加热，得到了不同温度的高温蒸汽。具体通过改变管道的长径比，加热蒸汽的管道面积产生变化，因此出口温度变化。

(3)本发明的装置可以在环境压力下实施，成本较低，具有广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的工作原理图；