專利名稱：淡化水方法、裝置以及淡化水灌溉方法、裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水淡化的方法和水淡化的裝置。
背景技術(shù)：
地球上的水資源非常豐富，但是其中97%為無法飲用和灌溉的海水，而剩下的 3 %中有大部分是南極和北極的冰)11，無法被方便的利用。而地球化石能源日益減少，距離耗竭之日屈指可數(shù)，所以利用化石能源來淡化水，成本太高。因此利用太陽能等自然能源來淡化水最近十?dāng)?shù)年的熱門課題，但是雖然新的技術(shù)不斷推出，但是大部分技術(shù)都面臨成本和技術(shù)等各個方面的制約而無法大規(guī)模推廣。
但是最大的問題都在于能量的使用，即淡化每噸水需要的能量太高。其實(shí)淡水從海水中脫離，如果脫離后的淡水與海水溫度相同，那就意味著淡水并未吸收任何能量，所以淡化水的能量的損耗在于熱量流失到周圍的氣體中?，F(xiàn)在大型的淡化水設(shè)備制造淡化水的方法是多級閃蒸和反滲透法，其淡化水的成本大約為4千瓦時/噸，大約5 6元/噸，還是相當(dāng)?shù)母?，尤其為農(nóng)業(yè)提供用水，這么高的成本是無法接受的。因此降低能耗是本發(fā)明要解決的主要問題。
美國專利2009/0173617揭示了一種毛細(xì)材料促進(jìn)淡化水裝置，把水源引 入一個容器的底部，并把多孔毛細(xì)材料的一部分淹沒在水源中并從中吸水，然后用與多孔毛細(xì)材料未被水淹沒的部分相鄰的加熱裝置上加熱多孔材料中的水使其蒸發(fā)成水蒸汽，在容器的頂部收集水蒸汽，專利中還使用了熱交換技術(shù)來循環(huán)使用熱量，其方法是收集容器上部的熱蒸汽引入到多孔材料附近的加熱裝置，同時用淡化水中的熱量來預(yù)熱水源。專利注重了毛細(xì)作用促進(jìn)蒸發(fā)和熱交換來減小總的能耗，但是直接加熱多孔毛細(xì)材料的方法得到蒸發(fā)效率不高，因?yàn)橹挥薪佑|熱源的多孔材料才能很好的被加熱，而其專利中使用風(fēng)扇來加速蒸發(fā)又消耗更多的能量，另外專利中沒有運(yùn)用良好的保溫層。
中國專利申請?zhí)枮?00910070802. 9的專利申請揭示了一種太陽能煙囪淡化水的方法，其利用太陽能集熱器收集能量，并流入太陽能煙 ，然后使用高壓水泵把水提高到煙囪中部，通過噴霧裝置把海水噴出，并讓太陽能煙 中氣體的熱量和將要流入噴頭的海水進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)能量回收，同時產(chǎn)生淡化水。這個方法的缺點(diǎn)是設(shè)計較復(fù)雜，建造成本較高，且太陽能能量利用率較低，因?yàn)檫€是有部分熱量流入到空氣中。
中國專利申請?zhí)枮?00810065079. O的專利揭示了一種利用加熱海水和降低氣壓方式產(chǎn)生水蒸氣，而利用深層海水來為水蒸氣冷凝的方法。但是這種方法熱量的利用率較低，因?yàn)闆]有熱量回收利用的措施。
中國專利號為200410020623.1和200410020624. 6的專利揭示了一種利用碳纖維毛細(xì)作用來吸取水份并蒸發(fā)，然后使得水蒸汽通過冷卻板冷凝的辦法，而冷凝板直接連接海水，實(shí)現(xiàn)了熱量的交換，但是這種能量交換的方式效率較低。發(fā)明內(nèi)容.
本發(fā)明的目的在于提供一種淡化水方法、裝置以及淡化水灌溉方法、裝置，其具有較高的分離效率且節(jié)能。
為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明一方面的淡化水裝置，其特點(diǎn)是，包括蒸發(fā)室；海水源； 毛細(xì)蒸發(fā)裝置，具有吸液部和蒸發(fā)部，吸液部和海水源相關(guān)聯(lián)，以吸取海水源的海水，該蒸發(fā)部位于蒸發(fā)室內(nèi)；以及熱交換裝置，具有氣體入口、熱交換管路和淡水出口，該氣體入口連通至蒸發(fā)室，該熱交換管路與海水源中的海水相接觸，以加熱供應(yīng)至該吸液部的海水，同時冷凝熱交換管路中的水蒸氣。
所述的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，全部或高溫部分布置在隔熱的環(huán)境中。
所述的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，還包括穩(wěn)壓通道，熱交換裝置的淡水出口連接至該穩(wěn)壓通道，該穩(wěn)壓通道配置有抽氣裝置或抽真空裝置，以使該穩(wěn)壓通道的氣壓小于該蒸發(fā)室的氣壓。
所述的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，還包括氣體開關(guān)，該氣體開關(guān)設(shè)置在該穩(wěn)壓通道，該氣體開關(guān)在穩(wěn)壓通道的氣壓達(dá)到設(shè)計值時打開。
所述的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，還包括淡水容器，淡水容器與該淡水出口相通，淡水容器中布置有輔助熱交換裝置，該輔助熱交換裝置的熱交換管路鋪設(shè)在該淡水容器中，且該該輔助熱交換裝置的熱交換管路通有供應(yīng)至該吸液部的海水。
所述的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，毛細(xì)蒸發(fā)裝置的吸液部穿入密封層，該密封層容許海水沿著毛細(xì)蒸發(fā)裝置的毛細(xì)管在毛細(xì)作用下流動，且阻止蒸發(fā)室內(nèi)的氣體流入海水源，同時收集海水蒸發(fā)后殘留固體。
為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明另一方面的淡化水裝置，其特點(diǎn)是，包括蒸發(fā)室；海水源；毛細(xì)蒸發(fā)裝置，具有吸液部和蒸發(fā)部，吸液部和海水源相關(guān)聯(lián)，以吸取海水源的海水，該蒸發(fā)部位于蒸發(fā)室內(nèi)；以及熱交換物質(zhì)，分布在蒸發(fā)室內(nèi)部和/或周圍，并與水蒸氣進(jìn)行熱交換，以冷凝水蒸氣成淡化水。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，蒸發(fā)室的底部設(shè)有儲水水槽和透氣孔。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，海水源為海水容器或海水管道，毛細(xì)蒸發(fā)裝置通過毛細(xì)作用吸取海水容器或海水管道中的海水至蒸發(fā)部，以在蒸發(fā)室中蒸發(fā)。
為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的淡化水灌溉裝置，具有根據(jù)本發(fā)明另一方面的淡化水裝置，所述熱交換物質(zhì)包括土壤，土壤中可種植植物，并對植物進(jìn)行灌溉。
所述的淡化水灌溉裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，毛細(xì)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)部位于土壤的之上，并設(shè)置有結(jié)晶體回收容器，以防止蒸發(fā)殘留的結(jié)晶體混入到土壤中。
為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明再一方面的淡化水裝置，其特點(diǎn)是，包括太陽能集熱棚； 蒸發(fā)水槽，太陽能集熱棚覆蓋在蒸發(fā)水槽上；毛細(xì)蒸發(fā)裝置，具有吸水部和蒸發(fā)部，吸水部用于吸附蒸發(fā)水槽中的海水，蒸發(fā)部由太陽能集熱棚中的熱量加熱蒸發(fā)；太陽能煙囪，位于太陽能集熱棚之上，提供一通道，該通道對太陽能集熱棚內(nèi)的氣體形成煙 效應(yīng)；以及冷卻裝置，設(shè)置在氣體流動路徑內(nèi)和/或周圍，用于冷卻水蒸氣。
根據(jù)本發(fā)明再一方面的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，冷卻裝置中通以源海水， 以該源海水為冷卻媒介對蒸氣進(jìn)行冷卻，且冷卻裝置中的海水與蒸發(fā)水槽中的海水通過具有虹吸作用的海水導(dǎo)管接通。
根據(jù)本發(fā)明再一方面的淡化水裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，包括淡水容器，淡水容器位于太陽能煙囪的下方，以收集在太陽能煙囪中冷凝成的淡水。
為實(shí)現(xiàn)所述目的的淡化水方法，其特點(diǎn)是，包括以下步驟A、利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸附海水，并在一高溫區(qū)域蒸發(fā)該吸附的海水；B、將該高溫區(qū)域通過管路連通至一低溫區(qū)域， 并使該高溫區(qū)域和該低溫區(qū)域之間具有氣壓差，以使高溫區(qū)域的氣體借助于該管路自然流向該低溫區(qū)域；以及C、將該管路與毛細(xì)蒸發(fā)裝置要吸附的海水相接觸，并使管路內(nèi)的氣體與管路外的海水進(jìn)行熱交換，以加熱所述要吸附的海水，同時冷凝管路內(nèi)的水蒸氣成淡化水。
所述的淡化水方法，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在步驟B中，利用抽氣裝置或抽真空裝置抽取低溫區(qū)域、高溫區(qū)域以及連通管路內(nèi)的空氣，從而提高淡化水過程中水蒸氣的比例，以至于使得高溫區(qū)域的蒸發(fā)借助于太陽能來進(jìn)行。
所述的淡化水方法，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，配置穩(wěn)壓通道，以使該穩(wěn)壓通道能反應(yīng)該高溫區(qū)域的氣壓，并在該穩(wěn)壓通道中配置氣壓開關(guān)，該氣體開關(guān)在穩(wěn)壓通道的氣壓達(dá)到設(shè)計值時打開。
所述的淡化水方法，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在一整體隔熱或高溫部分隔熱的環(huán)境中執(zhí)行各步驟。
所述的淡化水方法，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，還包括步驟D，將管路中冷凝成的水收集到淡水容器中，在該淡水容器中鋪設(shè)輔助熱交換裝置的輔助管路，在該輔助管路中通毛細(xì)蒸發(fā)裝置要吸附的海水，以使輔助管路外的淡水和輔助管路內(nèi)的海水進(jìn)行熱交換，以加熱輔助管路內(nèi)的海水。
為實(shí)現(xiàn)所述目的的淡化水灌溉方法，其特點(diǎn)是，包括以下步驟:A、利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸附海水，并將吸附的海水送至地表區(qū)域的蒸發(fā)室內(nèi)，以在地表區(qū)域吸收太陽能蒸發(fā)該吸附的海水；B、蒸發(fā)出來的水蒸氣自發(fā)的擴(kuò)散和流動，與土壤和/或蒸發(fā)室殼體進(jìn)行熱交換，而冷凝成淡化水，以保持土壤濕潤，為植物生長提供淡化水。
所述的淡化水灌溉方法，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，將毛細(xì)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)部設(shè)置在土壤之上，以使毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸 收太陽能，而避免土壤受熱，失去水分。
為實(shí)現(xiàn)所述目的的本發(fā)明的另一方面的淡化水方法，其特點(diǎn)是，包括以下步驟利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸附海水，并利用太陽能集熱棚加熱毛細(xì)蒸發(fā)裝置，以蒸發(fā)其吸附的海水， 形成水蒸氣；利用煙 效應(yīng)驅(qū)動水蒸氣在一通道中流動，并冷凝水蒸氣成淡化水。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面的淡化水方法，其特點(diǎn)是，利用冷海水在水蒸氣流動的路徑周圍和/或內(nèi)部來冷卻水蒸氣，以獲得淡水同時獲得升溫后的海水，并且利用虹吸效應(yīng)導(dǎo)引海水的流動，使升溫后的海水流到毛細(xì)蒸發(fā)裝置附近，以供毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸附。
前述方法、裝置，不但適用于海水，還適合于工業(yè)溶液的分離，也適合苦咸水，所需的能量可以為太陽能，也可以為風(fēng)能與電能等其他能源。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的海水淡化裝置的示意圖。
圖2至圖5分別是本發(fā)明第一實(shí)施例的海水淡化裝置中蒸發(fā)室、毛細(xì)蒸發(fā)裝置的配置的各個變形例的示意圖。
圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例的海水淡化系統(tǒng)的示意圖。
圖7是本發(fā)明第四實(shí)施例的海水淡化系統(tǒng)的示意圖。
圖8是本發(fā)明第五實(shí)施例的海水淡化系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
后述各實(shí)施例利用毛細(xì)作用從源液體吸取液體，并通過毛細(xì)管傳遞并在毛細(xì)管傳遞過程中或者在毛細(xì)管的端口蒸發(fā)液體，所述液體為沸點(diǎn)不同的液體混合物，也可以是含有其他雜質(zhì)的液體溶液，例如酒精從水中的分離，淡水從海水中的分離，或者用毛細(xì)作用提取地下水進(jìn)行純化等。源液體即為進(jìn)行分離之前的液體溶液，一般為多種物質(zhì)的混合物。如海水為淡水與鹽等礦物質(zhì)的混合物。由于液體種類繁多，以下各實(shí)施例中，僅以把淡水從海水中的分離為例子來描述裝置的工作過程和原理。
在后述各實(shí)施例中，毛細(xì)蒸發(fā)裝置是泛指能被水浸潤的材料制造的，具有毛細(xì)作用的裝置，可以用來傳遞水、保存水，從而擴(kuò)大液體蒸發(fā)面積。例如毛細(xì)蒸發(fā)裝置利用毛細(xì)管做成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于擴(kuò)展水與氣體的接觸面積。毛細(xì)蒸發(fā)裝置也可以是吸水性強(qiáng)的多孔材料，如海綿等。而利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置的毛細(xì)作用產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象來擴(kuò)大蒸發(fā)面積，也為本發(fā)明的一實(shí)施例。
對于一個圓柱體狀毛細(xì)管來說，水與毛細(xì)管的接觸面積正比于毛細(xì)管截面的半徑，而毛細(xì)管中水的重力，則正比于毛細(xì)管的截面半徑的平方，也就是說，當(dāng)毛細(xì)管截面積減小時，水的體積或者重力相比于毛細(xì)作用力減小得更快，即越細(xì)的毛細(xì)管使得水可以沿著毛細(xì)管傳遞的更高。
下面是通過使水在毛細(xì)管中上升的高度來衡量毛細(xì)作用和計算液體表面張力的方法，考慮到液體表面張力的力為
2 Ti Y cos Θ = p gh π r2
毛細(xì)管內(nèi)液體上升高度的公式如下
Il =-
此處Y =表面張力；Θ =接觸角；P =液體密度；g =重力加速度；r =毛細(xì)管半徑。
當(dāng)Θ >90度，這表示彎液面為凸面；同時h<0，表示流體在毛細(xì)管下降。對于在海平面上，裝了水的玻璃管，
y= 0. 0728J πΓ2，Θ = 20°，P = 1000kg πΓ3，g = 9. 8m s-2
則水高度為Γ^Λη11,4 x i1-5
I1: -ηιr
因此毛細(xì)管的半徑越小，水上升的高度就越高。以現(xiàn)有的納米技術(shù)來看，毛細(xì)管的半徑r可以做到10_9m量級，則h可以達(dá)到大約104m的量級。實(shí)際應(yīng)用中，r為10_6m，SP I 微米時，即可以獲得大約14m的高度，r為10微米時，可以上升大約1. 4m的高度，可以滿足不同高度的應(yīng)用要求。另外，理論上講，如果毛細(xì)管平行于容器中水的水平面放置，而高度小于毛細(xì)管內(nèi)水所能上升的最大高度，則水可以被吸到無限遠(yuǎn)的位置，尤其當(dāng)毛細(xì)管的放置在容器中水的水平面以下的時候，水可以更快的被吸到無限遠(yuǎn)的位置。
以下各實(shí)施例中提到的毛細(xì)管，并非一定是一個細(xì)小的管子，也可以是兩根柱體相互靠近時所產(chǎn)生的空隙，這個狹小的空隙就是毛細(xì)管，有大量的這樣的毛細(xì)管編織而成的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)就成為毛細(xì)蒸發(fā)裝置的一實(shí)施方式。各柱體是可以被水浸潤的物質(zhì)，棉纖維，玻璃纖維等纖維體。如毛巾和衣服等吸水一樣，是因?yàn)榫o密靠近的線產(chǎn)生的狹小空隙構(gòu)成毛細(xì)管，所以日常生活中的棉花纖維和棉綸纖維等都是細(xì)絲靠近在一起而產(chǎn)生毛細(xì)作用的。只是不同的材料，不同的纖維直徑，得到的毛細(xì)作用效果不相同。
本發(fā)明用到的毛細(xì)蒸發(fā)裝置需要是對源液體具有很強(qiáng)的毛細(xì)作用，又可以產(chǎn)生較大的蒸發(fā)面積的材料，比較好的材料包括玻璃纖維線或者網(wǎng)，錦綸纖維線或者網(wǎng)，以及其他多孔材料，如海綿等具有較強(qiáng)吸水性的裝置。
液體的蒸發(fā)速度，與液體的溫度，液體表面的氣壓，液體的表面積，以及液體表面蒸氣濃度等有關(guān)。當(dāng)溫度升高時，液體蒸發(fā)速度提高；當(dāng)液體表面氣壓降低時，液體蒸發(fā)速度提高；當(dāng)液體的表面積增加時，蒸發(fā)速度提高；當(dāng)液體表面蒸氣濃度降低時，液體蒸發(fā)速度提高。
本發(fā)明的實(shí)施例利用毛細(xì)蒸發(fā)就是利用其提高蒸發(fā)面積，同時提高溫度，降低氣壓等方法來促進(jìn)蒸發(fā)。在一個固定的空間里面布滿毛細(xì)蒸發(fā)裝置，使得在任何溫度下，毛細(xì)蒸發(fā)裝置周圍的空間迅速的到達(dá)其蒸氣飽和密度。當(dāng)在較高溫度，具有飽和水蒸氣密度的氣體，被冷卻到較低的溫度，那么就會有水蒸氣冷凝成液態(tài)水。利用毛細(xì)作用來促進(jìn)蒸發(fā)， 其優(yōu)點(diǎn)是可以提供非常大的蒸發(fā)面積，另外還不會產(chǎn)生高濃度的海水，而會產(chǎn)生結(jié)晶體，這樣容易回收和處理。淡化水所用的原水包括海水、苦咸水、含有雜質(zhì)的水甚至是被污染的水源。以下實(shí)施例，僅以淡水從海水中的分離為例子來闡述本發(fā)明的工作原理和過程。
在下述各實(shí)施例中，相同的附圖標(biāo)記表示實(shí)質(zhì)上相同的組成部分。
第一實(shí)施例
如圖1所示為本發(fā)明的海水淡化水裝置的一實(shí)施例，海水淡化水裝置包括蒸發(fā)室 10、毛細(xì)蒸發(fā)裝置11、熱交換裝置121、122、海水容器13以及淡水容器14。
毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的一部分與海水容器13相關(guān)聯(lián)，以吸取海水容器13的海水，該部分稱為吸液部110，吸液部110可直接浸入在海水容器13的海水中，也可與海水容器13 通過管道或者其他供液裝置相連，以便于毛細(xì)蒸發(fā)裝置11通過毛細(xì)作用吸取海水容器13 中的原液，海水容器13可以是海水容器、或溝或渠，即海水容器13可以是各種形式的海水源。相應(yīng)地，海水容器13可以直接位于蒸發(fā)室10中，也可以外置于蒸發(fā)室10中。
毛細(xì)蒸發(fā)裝置11除具有吸液部110外，還具有蒸發(fā)部112，蒸發(fā)部112可以是除吸液部110外的其余部分，也可以在蒸發(fā)部112和吸液部110之間設(shè)置傳液部，即具有通過毛細(xì)作用來起到液體傳送作用的部位。
在圖1所示的實(shí)施例中，底壁105、側(cè)壁106、108、頂壁107圈圍部分為蒸發(fā)室10 的范圍，毛細(xì)蒸發(fā)裝置11穿出底壁105的部分為吸液部110，位于蒸發(fā)室10內(nèi)的部分為蒸發(fā)部112。
熱交換裝置121的入口部位設(shè)置在蒸發(fā)室10中，其出口部設(shè)置在一穩(wěn)壓通道101 內(nèi)，穩(wěn)壓通道101在圖1所示的實(shí)施例中，是相鄰于蒸發(fā)室10的一側(cè)壁。穩(wěn)壓通道101內(nèi)安裝有軸流扇123，并具有氣壓開關(guān)103。
海水容器13是位于蒸發(fā)室10的下方，若蒸發(fā)室10設(shè)置于海面平臺上，海水容器 13可以直接設(shè)置在大海中。
熱交換裝置121的熱交換管路鋪設(shè)在海水容器13中，或者途徑海水容器13內(nèi)。
淡水容器14位于海水容器13的下方，其入口位于穩(wěn)壓通道101的底部。
淡水容器14內(nèi)還鋪設(shè)有熱交換裝置122的熱交換管路，熱交換裝置122的入口部位位于另一海水源15中，海水源15可以直接是大海，熱交換裝置122的出口部連接至海水容器13。
蒸發(fā)室10直接與熱交換裝置121相連通，在穩(wěn)壓通道101與氣壓開關(guān)103控制下， 保持相對封閉。在為蒸發(fā)室加熱之前，整個海水淡化裝置內(nèi)氣道的氣壓是相同的。
在開始工作時，在熱源如太陽或者電熱絲104等的加熱下，海水通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的毛細(xì)作用從海水容器13傳到蒸發(fā)室10內(nèi)蒸發(fā)，隨著溫度的升高，蒸發(fā)室10內(nèi)的氣壓也在升高，從而蒸發(fā)室10內(nèi)的氣體流入熱交換裝置121，再流入穩(wěn)壓通道101，隨后再通過氣壓開關(guān)103流入到大氣中。當(dāng)溫度升高到100°C的時候，水蒸氣的氣壓達(dá)到I個大氣壓，隨著溫度的繼續(xù)提高，則可以把氮?dú)夂脱鯕馀艛D到裝置之外，這樣蒸發(fā)室內(nèi)的氣體就幾乎全是水蒸氣，而溫度更高，則水蒸氣濃度就更高。另外，海水進(jìn)入毛細(xì)蒸發(fā)裝置10之前， 可以通過熱源在海水容器13中進(jìn)行預(yù)熱，以提高海水的蒸發(fā)速度。
工作時，毛細(xì)蒸發(fā)裝置11產(chǎn)生大量的水蒸汽，大量的水蒸氣進(jìn)入熱交換裝置121， 由于熱交換裝置121的熱交換管路鋪設(shè)在海水容器13中，因此水蒸氣就可以和熱交換裝置 121的熱交換管路外的海水進(jìn)行熱交換，即把熱量從水蒸氣傳遞給海水，導(dǎo)致水蒸氣溫度降低冷凝成淡化水，淡化水從熱交換裝置11的出口部流出，即進(jìn)入到穩(wěn)壓通道101內(nèi)，然后再從穩(wěn)壓通道101的底部進(jìn)入到淡水容器。水蒸汽冷凝成水的過程中釋放的熱量由海水容器 13中的海水吸收，因此使得毛細(xì)蒸發(fā)裝置11總是吸取熱的海水進(jìn)入蒸發(fā)室10，因此可以提高海水的蒸發(fā)速度，并且熱源104產(chǎn)生的熱被循環(huán)利用。此外，較冷的海水沉在海水容器13 底部或者遠(yuǎn)離毛細(xì)蒸發(fā)裝置11。熱交換裝置121使得從蒸發(fā)室10流進(jìn)來的氣體與海水容器13中的海水充分的熱交換，使得氣體可被冷凝以相變?yōu)橐后w。這不難做到，只要熱交換裝置121的熱交換的面積提高，同時把熱交換裝置121分成隔熱的串聯(lián)的數(shù)段來分別進(jìn)行熱交換，就可以了。這樣的結(jié)果是，整個淡化水裝置中的熱量，大部分都保留在裝置內(nèi)部，而不會流失到裝置之外。使得維持整個裝置運(yùn)行的能量保持在很小。另外在裝置外設(shè)有保溫層16，來減小裝置內(nèi)部熱量的流失。尤其溫度較高的蒸發(fā)室10和海水容器13內(nèi)溫度較高的部分，把熱量的流失降低到最小。而保溫的方式有真空保溫或者雙層保溫等很成熟的技術(shù)，不再贅述。
圖1中設(shè)置的穩(wěn)壓通道101與氣壓開關(guān)103，當(dāng)?shù)b置開始工作的時候，利用真空機(jī)，通過穩(wěn)壓通道101和氣壓開關(guān)103抽取其內(nèi)的空氣，使得裝置內(nèi)的氣體在工作一段時間后100%全部為水蒸氣，這樣可以提高淡化水的速率。因此在高溫的蒸發(fā)室10內(nèi)，水蒸氣密度和氣壓都高于溫度較低的熱交換裝置121以及穩(wěn)壓通道101，在這個氣壓差作用下，氣體自然的產(chǎn)生流動。在給蒸發(fā)室10加熱之前，從蒸發(fā)室10到熱交換裝置121的熱交換管路，再到穩(wěn)壓通道101，各個部分的氣壓相同，當(dāng)為蒸發(fā)室10加熱之后，蒸發(fā)室10內(nèi)的溫度升高，氣壓升高，氣體為飽和水蒸氣，其內(nèi)的氣體開始向熱交換裝置121流動，在熱交換裝置121內(nèi)氣體溫度降低，水蒸氣超過飽和水蒸氣密度，從而冷凝成 淡化水，并且氣壓降低，使得熱交換裝置121與蒸發(fā)室10總是保持一個氣壓差，使得氣體不停地流動。另外一種方法就是一邊為蒸發(fā)室10加熱，一邊抽取裝置內(nèi)的空氣，則更加容易，以減小抽真空所需的能量。由于圖1所示的淡化水裝置利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置提高蒸發(fā)面積，同時采取降壓方式，故可稱為毛細(xì)閃蒸海水淡化裝置。
當(dāng)毛細(xì)蒸發(fā)裝置內(nèi)氣壓過高的時候，過高的氣壓必然傳導(dǎo)至穩(wěn)壓通道101中，此時氣壓開關(guān)103自動打開，有少量的水蒸氣和熱量流入大氣中。
淡水容器14的淡水為水蒸氣冷凝而成。作為一優(yōu)選的實(shí)施例，在淡水容器14中鋪設(shè)了熱交換裝置122的熱交換管路,而熱交換裝置122的熱交換管路可同時作為海水容器13的海水供應(yīng)管路，將海水源15中冷的海水導(dǎo)入到海水容器13中，因此淡水容器14可借助于熱交換裝置122同時與流入海水容器13的海水通過進(jìn)行熱交換，以使得熱源104產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步被利用，被交換到海水容器13中。因此，整個海水淡化裝置內(nèi)所有的熱量除了少量輻射到大氣中的以外，都保留在淡化水裝置內(nèi)部。
氣壓開關(guān)103可以起到保護(hù)裝置的作用，以至于使整個裝置不會因?yàn)楦邷囟鴵p壞甚至爆炸。穩(wěn)壓通道101和氣壓開關(guān)103的作用一是為了防止蒸發(fā)室中氣體受熱膨脹產(chǎn)生的壓力損壞整個裝置。所以開關(guān)為氣壓開關(guān)，即當(dāng)壓力增大到某一個值時候，自動打開釋放一定的氣體。另外毛細(xì)蒸發(fā)裝置11連接海水，所以，如果蒸發(fā)室10內(nèi)氣壓太高，就會把海水?dāng)D出海水容器13，或者影響毛細(xì)作用，從而影響海水的蒸發(fā)。所以當(dāng)氣壓過高的時候， 氣壓開關(guān)103會釋放氣體以防止裝置被高壓損壞，甚至爆炸。穩(wěn)壓通道101與氣壓開關(guān)103 的另外一個作用是產(chǎn)生低壓。即通過軸流風(fēng)扇123或者其他抽氣或抽真空裝置從穩(wěn)壓通道101抽取裝置中的氣體，從而產(chǎn)生低壓，隨著氣壓降低，裝置中氣體的水蒸氣含量會大幅提高，氣體中水蒸氣的比例會大大提高，甚至接近全部為水蒸氣，這樣有利于提高淡化水速率。
例如20°C時，飽和水蒸氣的密度為O. 01719kg/m3，而100°C時，飽和水蒸氣的密度為O. 5970kg/m3，所以如圖1， 假設(shè)源海水溫度為20°C，把蒸發(fā)室的氣體溫度維持在100°C， 那么每循環(huán)I立方米氣體，就可以得到大約O. 58kg的淡水。假設(shè)氣體流速為每秒I立方米，那么一分鐘就可以淡化得到超過300升的淡化水。以上是建立在可以得到100°C的水蒸氣，但是使用太陽能一般只能得到70°C，此時的飽和水蒸氣密度只有O. 1979，減少到三分之一左右。因此穩(wěn)壓通道與氣壓開關(guān)一起來控制裝置內(nèi)氣體的氣壓，調(diào)整裝置內(nèi)部各種氣體的比例，從而提高淡化水的速率。尤其是可以讓裝置內(nèi)的氣體更多的為水蒸氣，甚至接近 100 %的水蒸氣，這樣可以提高了淡化水的速率。
需要說明的是，當(dāng)把氣壓開關(guān)103打開，使得穩(wěn)壓通道101直接連接外界大氣的時候，整個裝置仍然可以工作。用真空裝置，使得裝置內(nèi)部氣壓降低，而降低蒸發(fā)室10內(nèi)的氣壓，就可以充分利用太陽能替代熱源104。因?yàn)橐话銇碇v，太陽能很難把蒸發(fā)室內(nèi)加熱到100°C以上，如普通的太陽能熱水器，或者其他吸收太陽能的裝置，一般來講只能提高到70 80°C，而提高到更高溫度的時候，保溫就變得更加困難，因?yàn)闇囟忍岣撸椛湟簿吞岣?，所以在太陽照射下，溫度提高?0°C以上的時候，溫度的提高變得非常困難。
另外如圖1所示的實(shí)施例中，降低蒸發(fā)室10內(nèi)的氣壓，還有一個優(yōu)點(diǎn)，那就是可以自動的吸取海水，尤其當(dāng)蒸發(fā)室10內(nèi)的氣壓低于大氣壓的時候，或者水蒸氣的溫度低于 100°C，隨著海水的蒸發(fā)，海水會自動地從海水源例如圖1中的海水源15補(bǔ)充進(jìn)到海水容器13中，這個特點(diǎn)有利于圖1所示的實(shí)施例利用太陽能來淡化水。
利用太陽能的時候，太陽能照射的面積決定了淡化水的速率；面積越大，則利用的太陽能越多，淡化水速率越大，而且在使用之前把裝置內(nèi)氣道抽成真空，則會提高淡化水速率。
參照圖1，可理解到一種淡化水的方法，即設(shè)置一個氣道，氣道連接一個高溫區(qū)域與一個低溫區(qū)域，高溫區(qū)域設(shè)有蒸發(fā)室10，使得海水在此蒸發(fā)，而低溫區(qū)域用于水蒸氣冷凝，而冷凝的方法是與進(jìn)入蒸發(fā)室的海水進(jìn)行熱交換，即把熱量傳遞給將要進(jìn)入蒸發(fā)室的海水。在只有溫度而沒有其他因素影響的情況下，高溫區(qū)域的氣壓高于低溫區(qū)域，高溫區(qū)域的水蒸氣密度也高于低溫區(qū)域，從而使得高溫區(qū)域蒸發(fā)的水蒸氣自動流向低溫區(qū)域而冷凝。這樣不但實(shí)現(xiàn)了淡化水，而且使得熱量反復(fù)的利用。進(jìn)一步優(yōu)化是，把所述氣道內(nèi)的水蒸氣的比例提高，即抽取出原有的空氣，這樣高溫區(qū)域與低溫區(qū)域的氣壓差和密度差都將大幅提高，有利于氣體的流動和提高淡化水的效率。而是要使用毛細(xì)蒸發(fā)裝置，則可以減小蒸發(fā)室的體積。
為此氣道抽真空，使得蒸發(fā)室10內(nèi)的水蒸氣含量接近或者等于100%。20°C與 80°C分別對應(yīng)的飽和蒸汽壓為2. 3346p/kPa與47. 379p/kPa，相差大約20倍，這樣就會產(chǎn)生水蒸氣的快速流動，從而淡化水速率也會很高，而兩個溫度對應(yīng)的飽和水蒸氣的密度分別為O. 01719kg/m3和O. 2929kg/m3，后者大約是前者的17倍，所以當(dāng)80°C的水蒸氣降溫到 20°C，水蒸氣94%都轉(zhuǎn)化為淡化水，這對于利用太陽能來淡化水，非常有利。這樣利用到一個液體的特點(diǎn)，那就是當(dāng)液體表面氣壓降低的時候，液體的沸點(diǎn)也會降低。海水也是一樣， 這樣的話，即使利用電能等來為海水加熱，那么能量的消耗也會降低，從而節(jié)約的能耗。
圖1所述的實(shí)施例適合小型化裝置，也適合大型化裝置，用電能為蒸發(fā)室加熱，就可以快速的得到淡化水，需要做的就是使得熱交換裝置121的熱交換管路的長度和截面積足夠的大，可以保證把氣體溫度降低到與進(jìn)入裝置的海水的溫度相同。而需要加熱的是裝置中海水的上表層部分或者吸入到毛細(xì)蒸發(fā)裝置中的海水，而水蒸氣通過與海水熱交換把熱量全部或者大部分轉(zhuǎn)移到海水中，而較熱的海水總是浮在最上的表層部分。這樣長久運(yùn)營下去，所有的熱量除了少部分輻射掉以外，都反復(fù)的利用，從而降低了能耗。
毛細(xì)蒸發(fā)裝置以及蒸發(fā)室
下面結(jié)合圖2至圖5所示的實(shí)施例進(jìn)一步探討毛細(xì)蒸發(fā)裝置、蒸發(fā)室的更為具體的配置。
如圖2所示，其中毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的底部連接海水容器13的海水，通過毛細(xì)作用吸取海水，然后再從位于蒸發(fā)室10內(nèi)的蒸發(fā)部蒸發(fā)，蒸發(fā)室10的進(jìn)氣口 109和出氣口 100 分別處于圖中的左右兩邊，這樣從進(jìn)氣口 109流入的氣體必然經(jīng)過毛細(xì)蒸發(fā)裝置11，當(dāng)氣體流經(jīng)毛細(xì)裝置被蒸發(fā)，而從出氣口 100出來的氣體中必然包含大量的水蒸氣，甚至達(dá)到飽和水蒸氣密度。進(jìn)氣口 109與出氣口 100的安排也很重要，進(jìn)氣口 109與出氣口 100的距離要保持較遠(yuǎn)，形成一長長的氣流通道，使得流入的氣體充分的與毛細(xì)蒸發(fā)裝置11接觸。 需要說明的是，毛細(xì)蒸發(fā)裝置11所在的通道可以是蒸發(fā)室10的全部或者部分，這樣毛細(xì)蒸發(fā)裝置11也可以直接從熱源吸取熱量，處于蒸發(fā)室的熱氣體的氣流通道內(nèi)。
隨著水分從毛細(xì)蒸發(fā)裝置11中的蒸發(fā)，必然會在毛細(xì)蒸發(fā)裝置11上出現(xiàn)大量的固體結(jié)晶體，其主要成分為鹽、鈣等，還有部分微生物。因此在圖2中在蒸發(fā)室10和海水容器13之間設(shè)有密封層20，所謂密封層20，意思是說，通過密封層20的毛細(xì)管中，海水可以沿著毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的毛細(xì)管通過毛細(xì)作用流出海水容器13，在毛細(xì)作用下阻止氣體流入海水容器13，所以密封層20為了阻斷蒸發(fā)室10內(nèi)的氣體進(jìn)入海水容器13，同時防止結(jié)晶體進(jìn)入海水中。這樣做的目的是，當(dāng)毛細(xì)蒸發(fā)裝置11所用毛細(xì)管非常細(xì)密且均勻的時候，毛細(xì)網(wǎng)可以把海水提升很高，而不至于氣體進(jìn)入海水容器13中。毛細(xì)蒸發(fā)裝置11會在氣體流過時產(chǎn)生振動，使得蒸發(fā)剩下的結(jié)晶體22會散落在密封層20的上表面，防止落入海水中。所以密封層20與毛細(xì)蒸發(fā)裝置11 一起，使得海水流出海水容器13的同時，阻止氣體進(jìn)入海水容器13，這樣保證了海水源源不斷的供應(yīng)。
在如圖2所示的密封層20的阻隔下，液體會沿著毛細(xì)蒸發(fā)裝置11上升，因此當(dāng)熱交換管路變得很細(xì)的時候，在水的壓力作用下無法滿足蒸發(fā)量的需求，那么此時毛細(xì)作用會加速水的流動，從而產(chǎn)生更大的流速，因?yàn)樗膭幽芘c水的流速的立方程正比，這就意味著，水的能量會被大大提高了，因此可以在此海水容器13的入口 131設(shè)置水輪機(jī)，流水帶動水輪機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，為圖1中的風(fēng)扇123提供動力。
圖3為圖2的改進(jìn)型，其特點(diǎn)是把海水容器13置于毛細(xì)蒸發(fā)裝置11中部，同時上下都設(shè)有密封層20，海水容器13和毛細(xì)蒸發(fā)裝置11均位于蒸發(fā)室10內(nèi)，也就是說毛細(xì)蒸發(fā)裝置11分向下和向上傳播的至少兩個蒸發(fā)部，但是吸水部或吸液部都在海水中，這樣毛細(xì)蒸發(fā)裝置可以向上和向下同時吸水，這同樣可以看成是兩組毛細(xì)蒸發(fā)裝置，分別從上和下連接海水容器。通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置向上的水需要克服地球重力，而向下的是順著地球重力，所以向下傳播更加容易。
在占地面積相同情況下，即橫向面積受到限制的時候，圖3可以把毛細(xì)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)部面積擴(kuò)大了一倍以上，而且如果需要，面積可以提高更多。利用毛細(xì)作用和重力作用，可以把毛細(xì)蒸發(fā)裝置設(shè)置在較高的位置，這樣可以從上到下，形成一個濕簾，把與氣體的接觸面積提高到更大的水平。毛細(xì)作用的利用是全方面的，即吸水，存水，導(dǎo)水，和傳遞水等作用?？傊?xì)蒸發(fā)裝置可以把海水向四周擴(kuò)散，提高與氣體的接觸面積！圖4所示的實(shí)施例給出虹吸現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象的比較，其中毛細(xì)管41和毛細(xì)管42 的吸水端在同一個水容器131中，但是毛細(xì)管41的另一端低于水平面A，而毛細(xì)管42的另一端高于水平面A。假設(shè)毛細(xì)作用都可以使得水達(dá)到兩個毛細(xì)管41、42的最高點(diǎn)，那么水滴 411可以從毛細(xì)管41低于水平面的一端滴落，而毛細(xì)管42中的水則不會滴落。那么圖4中的毛細(xì)管41的這種現(xiàn)象就是所謂的虹吸現(xiàn)象。當(dāng)然除了利用毛細(xì)管，虹吸現(xiàn)象還包括使用導(dǎo)管的情況。所以圖2中的毛細(xì)蒸發(fā)裝置的每一張網(wǎng)都可以設(shè)計成圖4中毛細(xì)管41的樣子，讓海水順著毛細(xì)蒸發(fā)裝置11先上升再下降，從而在豎直方向擴(kuò)展蒸發(fā)面積。利用虹吸作用的設(shè)計可以滿足大型淡化水設(shè)施的水蒸氣蒸發(fā)速度需求。
圖3中毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的最下端低于海水平面的時候，就可能產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，即海水有可能聚集在毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的最下端而滴落。因此圖5給出一個解決辦法，即在蒸發(fā)室的最低端設(shè)置另一個毛細(xì)蒸發(fā)裝置53，這樣滴落的水會被下面的毛細(xì)蒸發(fā)裝置53吸收，從而進(jìn)一步增大蒸發(fā)面積，也避免海水積聚。另外也可以將海水容器13置于毛細(xì)蒸發(fā)裝置131以上，通過密封層20，使得海水在重力和毛細(xì)作用的雙重作用下，向下以及周圍傳播。
利用如圖4中的虹吸現(xiàn)象，把海水容器13置于蒸發(fā)室10的頂端，毛細(xì)蒸發(fā)裝置11處于容器13外的一端，即蒸發(fā)部向下延伸，然后通過高壓水泵把海水送入到海水容器13 中，利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的毛細(xì)作用和虹吸作用，一起使得海水沿著毛細(xì)蒸發(fā)裝置流動， 這樣就在蒸發(fā)室10內(nèi)構(gòu)成了一個從上到下延伸的濕簾。極大的促進(jìn)了蒸發(fā)的表面積，同時可以在濕簾之下設(shè)有固體晶體收集裝置，從而避免了鹽垢的產(chǎn)生，也利用固體結(jié)晶物的收集。
需要指出的是，毛細(xì)作用的表現(xiàn)不但是把水吸到更高的位置，也包括水平和向下傳播，還包括固水的作用，即把水留在毛細(xì)管中的作用。所以用毛細(xì)作用和虹吸作用，可以在豎直方向上很大的距離內(nèi)擴(kuò)大蒸發(fā)面積。數(shù)張毛細(xì)蒸發(fā)裝置并行排列，在豎直方向上通過毛細(xì)作用、重力作用或者虹吸作用延伸，這樣當(dāng)氣體流過毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的時候，會帶走大量的水蒸氣，因?yàn)檎舭l(fā)的速度，在其他條件相同的時候，與蒸發(fā)面積呈正比，這樣在容積確定的空間內(nèi)，可以使得水蒸氣迅速飽和。
把毛細(xì)蒸發(fā)裝置11并行排列，并在豎直方向上延伸的設(shè)置，氣流從其周圍流過的時候，一般會引起毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的振動，這樣可以抖落在毛細(xì)蒸發(fā)裝置11上結(jié)晶的固體物質(zhì)，從而避免固體物質(zhì)阻止毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的蒸發(fā)。這樣做的好處是，結(jié)晶體22會在毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的下端積累，從而不需要經(jīng)常的更換或者清洗毛細(xì)蒸發(fā)裝置，節(jié)省管理成本。毛細(xì)蒸發(fā) 裝置11的蒸發(fā)部周圍的空間，在任何溫度下，都會很輕易的達(dá)到所對應(yīng)的飽和，當(dāng)熱氣體流過的時候，促進(jìn)蒸發(fā)的同時，帶走大量的水蒸氣。
需要說明的是，毛細(xì)蒸發(fā)裝置11在豎直方面?zhèn)鞑ニ?，但是并不是說毛細(xì)蒸發(fā)裝置一定是絕對豎直的，所謂豎直是平行于重力方向，或者說垂直于水平面。換句話說，毛細(xì)蒸發(fā)裝置可以與水平面構(gòu)成任意角度，垂直于水平面只是其中一種。毛細(xì)蒸發(fā)裝置的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及多片并行的排列結(jié)構(gòu)有，加上流動的氣體對毛細(xì)網(wǎng)的作用，使得毛細(xì)蒸發(fā)裝置上的結(jié)晶體自然脫落，是避免結(jié)晶體積累并提高使用周期的方法。
為了利用太陽能，圖1中的保溫層16的外表面應(yīng)該為透明的，而蒸發(fā)室10的外表面也應(yīng)該是透明的，并把吸熱材料置于蒸發(fā)室10內(nèi)，從而使得更多的熱量留在蒸發(fā)室10 內(nèi)。這樣可以為蒸發(fā)室10中的氣體，包括毛細(xì)蒸發(fā)裝置11附近的氣體加熱。當(dāng)氣體加熱升溫之后，其含有的水蒸氣密度就會提高，從而提高淡化水的速率。當(dāng)然蒸發(fā)室10的熱量來源除了太陽能以外，也可以為風(fēng)或者電能等?？傊强梢詾槠浼訜?，又不會污染蒸發(fā)室10 內(nèi)氣體的能源都可以。上述吸熱材料應(yīng)該制造成黑色或者接近黑色的物質(zhì)。
蒸氣壓指的是在液體(或者固體)的表面存在著該液體的蒸氣，這些蒸氣對液體表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)就是該液體的蒸氣壓。比如，水的表面就有水蒸氣壓，當(dāng)水的蒸氣壓達(dá)到水面上的氣體總壓的時候，水就沸騰。我們通?？吹剿疅_，就是在100°c時水的蒸氣壓等于一個大氣壓。蒸氣壓隨溫度變化而變化，溫度越高，蒸氣壓越大，當(dāng)然還和液體種類有關(guān)。一定的溫度下，與同種物質(zhì)的液態(tài)(或固態(tài))處于平衡狀態(tài)的蒸氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫飽和蒸氣壓，它隨溫度升高而增加。液態(tài)純物質(zhì)蒸氣所具有的壓力為其飽和蒸氣壓力時，氣液兩相即達(dá)到了相平衡。
隨著水蒸氣的蒸發(fā)，毛細(xì)蒸發(fā)裝置11必然會上會積累大量的固態(tài)鹽和其他雜質(zhì)， 因此首先需要在海水流入之前進(jìn)行初步的過濾，防止阻塞海水通道，其次毛細(xì)蒸發(fā)裝置11 要可以更換，防止結(jié)晶體降低蒸發(fā)速度。所以這個裝置不但可以得到淡化水，還可以得到水中所含有的礦物質(zhì)。收集這些礦物質(zhì)可以作為工業(yè)原料。
可以得出的結(jié)論是，第一，可以提高毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的面積提供足夠的水蒸氣； 第二，可以通過更長或者更大截面積的熱交換裝置121實(shí)現(xiàn)熱量的高效回收；第三，可以在保溫層16的作用下，降低能量的流失，整個裝置只需要初始的的熱量用于提高蒸發(fā)室內(nèi)的溫度，然后用很小的能量來維持氣體的流動，就可以快速的獲得大量的淡化水。
而且需要說明的是，設(shè)有毛細(xì)蒸發(fā)裝置11的蒸發(fā)室10，是蒸發(fā)室10的一部分或者全部，換句話說，所有的蒸發(fā)室10可以都充斥著毛細(xì)蒸發(fā)裝置11，那么蒸發(fā)室10也就是毛細(xì)蒸發(fā)裝置U。這樣就可以直接為毛細(xì)蒸發(fā)裝置11上的水進(jìn)行加熱，也可以對其周圍的氣體進(jìn)行加熱。所以如圖2，3，4的蒸發(fā)室都可以是毛細(xì)蒸發(fā)裝置，只要連接熱交換裝置和氣體驅(qū)動裝置，就可以實(shí)現(xiàn)海水淡化。那么把毛細(xì)蒸發(fā)裝置所在的蒸發(fā)室作為蒸發(fā)室的一部分，也就是說擴(kuò)大了高溫氣體的體積，可以提高蒸發(fā)室內(nèi)總的熱量。換句話說，可以把氣體在蒸發(fā)室內(nèi)加熱，然后再流入毛細(xì)蒸發(fā)裝置11，尤其利用太陽能的時候，這種方式更有效。
第二實(shí)施例
如圖6所示，為毛細(xì)蒸發(fā)淡化水裝置的另一實(shí)施例，包括原水容器63，毛細(xì)蒸發(fā)裝置61，隔離管道62，蒸發(fā)室60，熱交換物質(zhì)66，蒸發(fā)室60的底部設(shè)有透氣孔。其原理是在太陽的照射下，蒸發(fā)室60溫度升高，毛細(xì)蒸發(fā)裝置61從原水容器63中吸取水份，然后通過其蒸發(fā)部蒸發(fā)到蒸發(fā)室60，隨著溫度升高，蒸發(fā)速度加快，蒸發(fā)室60頂部氣壓也隨之升高，從而使得濕熱的空氣向下流動，進(jìn)入蒸發(fā)室60內(nèi)的熱交換物質(zhì)66,熱交換物質(zhì)66處于蒸發(fā)室60的底部，未受到太陽照射，故溫度較低，從而使水蒸氣冷凝，同時把冷凝的淡化水吸收在熱交換物質(zhì)之中。在毛細(xì)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)部的周圍設(shè)置有結(jié)晶體回收容器65，以防止結(jié)晶體混入到熱交換物質(zhì)66中。可以進(jìn)行熱交換以冷凝水蒸氣的除了所述熱交換物質(zhì) 66以外，還包括其他可與水蒸氣直接接觸的物質(zhì)或裝置，如蒸發(fā)使得殼體、海水容器的外殼等。隔離管道62可以是原水容器的一部分，同時也可以增大隔離管道的表面積來促進(jìn)水蒸氣的冷凝。
第三實(shí)施例
圖7所示的裝置是圖6所示的實(shí)施例的應(yīng)用例，具體而言進(jìn)行植物灌溉的裝置，即毛細(xì)蒸發(fā)淡化水灌溉的裝 置，其中熱交換物質(zhì)66包括供植物生長的土壤以及土壤中的其他物質(zhì)，可以直接利用土壤為水蒸氣冷卻，并吸收冷凝的淡化水。所以通過此裝置，可以把海水610直接注入或者儲存到植物76根部下方的原水容器63中，通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置61的毛細(xì)作用吸引到地表，在一個蒸發(fā)室60內(nèi)，吸收太陽熱量而蒸發(fā)，而蒸發(fā)室60的下部是供植物生長的土壤，土壤具有透氣性，這樣受熱蒸發(fā)的水蒸氣，就會沿著土壤的空隙流動，并被溫度較低的冷卻成淡水，而且儲存在土壤之中，這樣就可以供植物76生長。源水容器63 的位置可以根據(jù)需要而定，可以埋在地下，也可以放置于地表，要保證海水610不會從毛細(xì)蒸發(fā)裝置61流出到土壤中，同時又可以傳遞到毛細(xì)蒸發(fā)裝置61的蒸發(fā)部。圖7中的裝置與圖1所示的淡化水裝置不同的是，熱交換物質(zhì)包括土壤，而且土壤也是保存水的容器，而土壤有這個能力保存水份。
植物76的根部置于土壤之中，植物76的其他部分可以生長到蒸發(fā)室60之外，并通過具有彈性的材料保證蒸發(fā)室60與植物76接觸部分的密封性，防止水蒸氣流失。也可以把植物76所有部分都限制在蒸發(fā)室之中，如同冬天里種植的大棚菜。所以圖7所示的裝置是一個直接利用太陽能和海水來灌溉淡水植物76的裝置。另外到了夜晚，隨著氣溫的降低，蒸發(fā)室60的上表面的氣溫首先變冷，這樣水蒸氣就會在上表面冷凝成淡化水，直接滲透到土壤中，然后被植物76吸收。顯然蒸發(fā)室60的上表面面積越大，那么冷凝的水也就越多，植物76能得到的水份也就越多。當(dāng)溫度升高的時候，蒸發(fā)內(nèi)的氣壓升高，水蒸氣蒸發(fā)并沿著土壤之中的空隙流動，冷凝成淡水，而當(dāng)?shù)搅艘雇?，溫度降低之后，蒸發(fā)室內(nèi)氣壓降低， 蒸發(fā)室外的空氣又被吸入到蒸發(fā)室內(nèi)，從而保證了植物根部土壤良好的透氣性，有利于植物生長。
把毛細(xì)蒸發(fā)裝置61覆蓋在蒸發(fā)室60之內(nèi)，土壤之上，這樣可以讓毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸收熱量，而避免土壤受熱，失去水分，海水從毛細(xì)蒸發(fā)裝置中蒸發(fā)而降溫，避免土壤過熱， 導(dǎo)致植物死亡。但是海水蒸發(fā)之后，會留下鹽晶體等礦物質(zhì)，因此在毛細(xì)蒸發(fā)裝置61的蒸發(fā)部之下，還設(shè)有結(jié)晶體回收容器65，來保存蒸發(fā)后殘留的礦物結(jié)晶體，避免其落入土壤之中，改變土壤的土質(zhì)。另外，圖7中的原水容器63的下部可以與供水管道相連，使得數(shù)個這種裝置連成一線，甚至是一個網(wǎng)，進(jìn)行大面積的灌溉。但是儲存水或者注入水的過程不能漏水，因?yàn)楹Ｋ疂B透到土壤中，同樣會導(dǎo)致土壤的土質(zhì)改變，而難以挽回。
為了提高土壤的透氣性，可以在土壤中增加一些植物纖維物質(zhì)，這樣可以增加土壤的營養(yǎng)的同時，防止土壤結(jié)塊而失去透氣性，以保證水蒸氣的流體，實(shí)現(xiàn)對土壤濕潤作用。本發(fā)明可以用于淡水較少，而海水較豐富的沿海地區(qū)，或者苦咸水湖泊周邊地區(qū)。隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，土壤變得濕潤，因而其通氣孔被水浸入而不斷減少，從而抑制蒸發(fā)。當(dāng)水份被植物吸收之后，則會繼續(xù)蒸發(fā)，從而保證幾乎所有的海水淡化后都被植物吸收，而不會浪費(fèi)掉，從而幫助其生長。這樣有海水的地方，就可以栽培淡水植物生長，尤其常年生的木本植物。而且尤其是植物幼小的時期，因?yàn)楫?dāng)植物長大，毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸收的熱量減小，蒸發(fā)減緩，這樣植物靠自己的根本深入地下取水。
為了避免海水與土壤的直接接觸，在毛細(xì)蒸發(fā)裝置61傳遞海水的過程中，如圖7 所示，設(shè)有隔離管道讓彼此隔離，防止水分的提前流失和海水的泄漏。另外，為了防止蒸發(fā)留下的礦物質(zhì)或者土壤顆粒等落入海水容器中，因此使得隔離管道和毛細(xì)蒸發(fā)裝置緊密接觸，在保證毛細(xì)蒸發(fā)裝置毛細(xì)作用的同時，避免留下較大的空隙。如圖7所示的蒸發(fā)室60， 其作用是要防止水蒸氣流失到空氣中，又避免蒸發(fā)室內(nèi)的空氣受熱，以及水蒸氣蒸發(fā)產(chǎn)生高壓，損壞容器，所以在容器的底部留有透氣孔。另外，蒸發(fā)室60可以由一個向四周延伸的平面型不透氣的膜做成，這樣水蒸氣會在膜之下向四周延伸，水蒸氣所到之處，就會被溫度較低的土壤吸收，從而使得土壤濕潤。這樣 做有利于大面積的種植植物。如果在沙漠戈壁地區(qū)使用，則需要蒸發(fā)室呈半封閉狀態(tài)，減小與沙子的接觸，避免水分的流失。本實(shí)施例中的土壤可以用于植物生長、冷凝水蒸氣和存儲水份等，這些土壤處于蒸發(fā)室底部，或者可以直接接觸到水蒸氣的地方，并接觸到蒸發(fā)室內(nèi)冷凝所得的淡化水，而整個淡化水灌溉裝置置身于比較干燥的土壤77之中，土壤77可能為沙土、戈壁等形體。所以此淡化水灌溉裝置可以為植物生長發(fā)育的初期提供淡化水，而當(dāng)植物長大，根系發(fā)到之后，會深入到土壤77 的底層——含有地下水的區(qū)域，以維持植物繼續(xù)生長。從而為干旱地區(qū)的植物種植提供幫助。
圖7通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸取海水，在太陽能作用下蒸發(fā)，并通過與較低溫度土壤接觸，自然冷凝成淡化水，或者在夜晚時候，氣溫下降而冷凝成淡化水，都落入植物根部的土壤中，被植物根部吸收，這種方式解決了海岸附近以及方便海水流通的地區(qū)的植物種植的灌溉問題。簡單的說，在缺少淡水的干旱地區(qū)，用海水在太陽能作用下來灌溉植物。
蒸發(fā)室從地表向上延伸，使得植物的全部枝葉都在蒸發(fā)室內(nèi)，這樣因?yàn)檎舭l(fā)室內(nèi)為濕熱的空氣，使得植物更加容易生長。當(dāng)然為了提供足夠的二氧化碳，可以在夜晚為蒸發(fā)室通風(fēng)換氣。同時可以在蒸發(fā)室兩側(cè)的壁上收集冷凝的淡化水，為人的生活提供淡水或者調(diào)節(jié)灌溉。毛細(xì)蒸發(fā)裝置61可以在有限的空間內(nèi)提供較大的蒸發(fā)面積，并通過吸收太陽能促進(jìn)海水蒸發(fā)，同時為蒸發(fā)室降溫，同時利用水蒸氣的流動，把熱量散發(fā)到底層土壤之中， 這樣避免了蒸發(fā)室過熱而損傷植物根部或者莖部等。另外根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶柲苣芰棵芏?，可以選擇蒸發(fā)室正對太陽的面積，必要的時候，可以通過反射，減小蒸發(fā)室的照射面積。
如圖6和圖7所示的實(shí)施例，其中原水容器63所在的位置可以在毛細(xì)蒸發(fā)裝置61 的下方，依靠毛細(xì)作用和蒸發(fā)作用把海水蒸發(fā)成水蒸氣，但是原水容器63也可設(shè)置在與毛細(xì)蒸發(fā)裝置61同一高度或者更高，只要保證海水或者苦咸水不會通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置流入到熱交換物質(zhì)，例如土壤中即可。而此實(shí)施例所述的裝置適合為植物育苗時使用，也適合成長過程使用，也適合大規(guī)模的農(nóng)業(yè)灌溉。
圖7中使用土壤，包括土壤中含有的其他物質(zhì)一起來為水蒸氣冷凝。除此之外，為了提高土壤的存水能力，可以在土壤中慘遭一些可以降解的毛細(xì)管物質(zhì)等。同時根據(jù)需要設(shè)置毛細(xì)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)面積，因?yàn)樗菡舭l(fā)太多則浪費(fèi)，太少則不夠植物生長所需，影響其生長，這要視具體情況而定。另外如果把原水容器去掉，而直接把毛細(xì)蒸發(fā)裝置的吸水端深入地下，則可以直接從地下取水。而深入地下的尺度則決定于毛細(xì)蒸發(fā)裝置的毛細(xì)作用強(qiáng)度。而且毛細(xì)作用越強(qiáng)，則深入地下越深，這樣就可以把地下水通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置的毛細(xì)作用，吸附到地表，然后再在其蒸發(fā)部蒸發(fā)，繼而被冷凝到土壤之中，這樣做可以幫助幼苗在初期的生長。
圖6和圖7也示出了一種方法，即用海水通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置61的蒸發(fā)，通過水蒸氣與土壤的熱交換產(chǎn)生冷凝的淡化水，以保持熱交換土壤濕潤，為植物生長提供淡化水的方法，是一種解決海水或者苦咸水充足地區(qū)的農(nóng)業(yè)或者林業(yè)灌溉的方案。另外如圖7所示的實(shí)施例，其毛細(xì)蒸發(fā)裝置61本身就有水管的作用，即可以把海水從遠(yuǎn)處傳導(dǎo)過來，這樣可以擴(kuò)大海水蒸發(fā)的面積，也可以在大面積灌溉的時候，減少原水容器63的個數(shù)。
第四實(shí)施例
如圖8所示為本發(fā)明淡化水裝置的另一實(shí)施例，其可稱為太陽能煙囪淡化水裝置，包括太陽能煙 88、太陽能集熱棚85、冷卻裝置87、毛細(xì)蒸發(fā)裝置81、海水容器83以及淡水容器84。海水容器83分隔原水水槽83和蒸發(fā)水槽831，太陽能集熱棚85覆蓋在蒸發(fā)水槽831上。毛細(xì)蒸發(fā)裝置81的吸水部用于吸附蒸發(fā)水槽831中的海水，蒸發(fā)部由太陽能集熱棚85中的熱量加熱蒸發(fā)。太陽能煙 88位于太陽能集熱棚85之上，提供一通道，該通道對毛細(xì)蒸發(fā)裝置產(chǎn)生的蒸汽形成煙 效應(yīng)。冷卻裝置87用于對環(huán)繞在毛細(xì)蒸發(fā)裝置的蒸汽流動路徑的周圍，用于冷卻蒸汽。海水容器83內(nèi)裝有海水，其原水水槽83中的海水為冷海水，而蒸發(fā)水槽831中的海水為相對的熱海水，并置于太陽能集熱棚85內(nèi)，通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置81的吸水部從海水容器83中吸取海水，在其蒸發(fā)部蒸發(fā)，提高了海水蒸發(fā)的面積。 在太陽照射下，太陽能集熱棚85內(nèi)溫度升高，促進(jìn)海水的蒸發(fā)，當(dāng)毛細(xì)蒸發(fā)裝置81足夠的多時，可以使得太陽能集熱棚85內(nèi)的水蒸氣達(dá)到飽和，即相對濕度接近或者等于100%。
在太陽能煙囪88的煙囪效應(yīng)作用之下，含有飽和水蒸氣的氣體，流入太陽能煙囪88，并向上運(yùn)動，在太陽能煙囪88上部設(shè)有冷卻裝置87，冷卻裝置87在如圖所示的實(shí)施例中為水冷裝置，當(dāng)水蒸氣進(jìn)入太陽能煙 88與水冷裝置87以及海水導(dǎo)管86進(jìn)行熱交換， 從而使得溫度降低，從而使得氣體內(nèi)的水蒸氣過飽和，從而冷凝成液態(tài)，實(shí)現(xiàn)了海水的淡化。冷凝而得到的淡化水會順著太陽能煙 88通道流入設(shè)置于其底部的淡水容器84內(nèi)。 可以在太陽能煙囪88與太陽能集熱棚85的外部設(shè)有隔熱保溫裝置，以減小熱量的流失。另外，淡水容器84可以設(shè)置于太陽能煙 88之中，從而可以直接給居民供水。
圖8所示的實(shí)施例中，太陽能集熱棚85都呈一定坡度，并在與太陽能煙囪88銜接的地方高，保證受熱的氣體流入太陽能煙 88，其特點(diǎn)在于設(shè)有獨(dú)特的水冷裝置87，水冷裝置87充滿海水，包圍在部分或者全部的太陽能煙 88之外，直接通過太陽能煙 88的外壁與太陽能煙 88內(nèi)的氣體進(jìn)行熱交換，并通過導(dǎo)管86連接蒸發(fā)水槽831和原水水槽 83，并且使得原水水槽83的海水從水冷裝置的下方流入，從上方流出，這是因?yàn)楹Ｋ仗柲軣?內(nèi)氣體的熱量，因此而升溫，升溫后的海水浮在上部，然后沿著海水導(dǎo)管流入蒸發(fā)水槽831，起到冷卻和熱量回收的雙重作用。此水冷裝置87利用了虹吸原理，因此并不需要額外的能量來驅(qū)動。雖然太陽能煙囪88內(nèi)的氣體溫度會因?yàn)槔鋮s裝置87而降低，但是其總的平均溫度要高于外界空氣的平均溫度，以保證太陽能煙囪88內(nèi)氣體流動。
如圖8所示的太陽能煙囪88和水冷裝置87，可以設(shè)置為多個并行，以擴(kuò)大總的氣體通道面積，同時提高冷卻效率。同時增大數(shù)量，可以降低裝置對高度的要求，而越高，則建設(shè)成本越昂貴。實(shí)施例中整體裝置表面的雙層設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)保溫。當(dāng)利用圖8的實(shí)施例來進(jìn)行淡化水的時候，因?yàn)椴恢\求氣體的因?yàn)樾枰淠魵猓圆恍枰咚贇饬?，因此并不需要非常?qiáng)的煙囪效應(yīng)，從而高度較低，易于建造。在太陽能煙囪88內(nèi)從上到下布滿海水導(dǎo)管86，即讓氣體上升的同時進(jìn)行冷卻。所以此處的太陽能煙囪88，是指能起到煙囪效應(yīng)的氣體通道，可以讓其底部的在太陽能集熱棚85能受熱的氣體沿著此氣體通道上升。
太陽能煙囪88和水冷裝置87的高度要以讓更多的水蒸氣冷凝為淡化水為目的。 因?yàn)槔淠牡壤礁撸瑒t回收的熱量也就越多，淡化水的量也就越多。所以圖8中的太陽能煙 88和水冷裝置87的高度并不是越高越好。高度應(yīng)該與熱交換效果，接觸面積來綜合考 慮。由于熱交換需要較高的溫差來實(shí)現(xiàn)高速熱交換，所以必然會有部分水蒸氣無法通過水冷裝置87冷凝，這時候就可以通過太陽能煙 88把熱量散失到空氣中，即通過太陽能煙囪88與大氣之間產(chǎn)生熱交換，來把剩余的水蒸氣冷凝。所以圖8為了提高淡化水的速率，可能只回收部分的熱量。
圖8的實(shí)施例，提供了一種方法，即利用太陽能為海水或者苦咸水加熱產(chǎn)生大量高溫的水蒸氣，并把這些水蒸氣利用太陽能集熱棚85集中到太陽能煙囪88底部，然后通過太陽能煙囪88送入到高空，并在氣體流動的過程中為氣體冷卻，使氣體中的水蒸氣冷凝成淡化水。而通過水冷的方式實(shí)現(xiàn)熱量的回收。而水冷方式如使用海水導(dǎo)管86，那么海水導(dǎo)管86可以設(shè)置在太陽能集熱棚85的下面，也已設(shè)置在太陽能煙 88內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)海水的淡化，但是為了提高淡化速率，則需要根據(jù)具體情況而定。換句話說，水冷裝置87設(shè)置在可以為水蒸氣冷凝的地方，但是并不會阻止氣體向太陽能煙囪88集中，也并不阻擋氣體向上流出太陽能煙囪88。但是當(dāng)氣體從太陽能煙囪88流出而進(jìn)入大氣的時候，溫度越低，則能量利用率越高。所以水冷裝置87可以設(shè)置在太陽能集熱棚85內(nèi)，也可以設(shè)置在太陽能煙囪88上，或者同時存在。尤其當(dāng)使用水冷裝置87或者海水導(dǎo)管86等來為氣體降溫的時候，因?yàn)槟芰繒男禄亓鞯教柲芗療崤?5，所以就是的能量得到反復(fù)利用，大大提高了利用率。
需要說明的是，水冷裝置87或者海水導(dǎo)管86等可以單獨(dú)使用，也可以同時使用， 以保證在氣體流速很大的時候，得到更多的淡化水。尤其水冷裝置87以及海水導(dǎo)管86，可以把熱量回收到集熱棚85內(nèi)，極大的提高熱量的利用率。同時水冷裝置87和海水導(dǎo)管86 中的海水的流動可以根據(jù)虹吸原理得到，即根據(jù)海水倒灌兩個端口水位的差而產(chǎn)生流動， 也可以通過電力驅(qū)動高壓水泵等方式產(chǎn)生流動，促進(jìn)海水與周圍的氣體進(jìn)行良好的熱交換。
圖8所示實(shí)施例中的淡水容器84可以根據(jù)冷卻裝置87的類型和位置而定。因?yàn)槔鋮s裝置87設(shè)置在太陽能煙 88頂部，而冷卻裝置87 —般不會把流過的氣體的溫度降低到比其所處環(huán)境的空氣密度低，因此冷卻裝置87的存在并不影響太陽能煙囪88的煙囪效應(yīng)，或者影響不大。這樣冷卻裝置87就可以在高空得到冷凝的淡化水，并儲存在高空，考慮到下面的太陽能煙囪88，就形成一個水塔，這樣就可以直接為周圍的地區(qū)生活的居民供水。
前述各實(shí)施例中都可以在穩(wěn)壓導(dǎo)管與氣壓開關(guān)的作用下，保持安全的密封。開始工作的時候，先通過穩(wěn)壓導(dǎo)管，通過真空器，抽取裝置內(nèi)部的氣體，從而產(chǎn)生低壓，而通過毛細(xì)蒸發(fā)裝置的作用下，使得整個裝置內(nèi)部水蒸氣的比例，接近100%，然后再進(jìn)行淡化水的制造。所以對密封的要求，要視裝置內(nèi)，尤其蒸發(fā)室的溫度而定。因?yàn)檎麄€裝置各個部分的溫度不同，水蒸氣密度也不同，所以高壓的區(qū)域也自然的向低壓的區(qū) 域擴(kuò)散。這樣也就是說，只要毛細(xì)蒸發(fā)裝置周圍的氣體為高溫的飽和水蒸氣，水蒸汽那么就會自然的向熱交換裝置內(nèi)擴(kuò)散流動，同時在氣體驅(qū)動裝置，或者煙囪裝置的作用下，就會達(dá)到快速的流動。
本發(fā)明提到的各個實(shí)施例中的淡化水裝置，即可以是大型的設(shè)施，也可以是小型化的，尤其不使用太陽能的時候，很容易做到小型化。淡化水裝置可以建造在陸地上，也可以漂浮在海水中。而根據(jù)熱量來源，又可以分為太陽能風(fēng)能的，又可以分為電能的，根據(jù)氣壓來分，可以分常壓和低壓型的。對于使用太陽能來淡化的方式，需要占地較大，以獲取更多的太陽能量；而用電能來加熱和驅(qū)動氣體，占地面積小的多。所以可以根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)計專用產(chǎn)品。前述各個實(shí)施例中所提到的淡化水裝置的各個組成部分之間的相對位置要根據(jù)實(shí)際環(huán)境和應(yīng)用的需要而定。例如毛細(xì)蒸發(fā)裝置的位置，需要根據(jù)毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸水部的海水的水位和毛細(xì)蒸發(fā)裝置自身毛細(xì)作用強(qiáng)度來定，簡單的說毛細(xì)作用越強(qiáng)，水位越高， 則毛細(xì)蒸發(fā)裝置也就越高。
需要說明的是，所有太陽能煙囪淡化水實(shí)施例，其能量的來源除了太陽之外，也可以來源于其他能源如電能等，也可以是多種能源共同使用。尤其小型的此類淡化水裝置，可以利用太陽能與電能混合能源來加快蒸發(fā)速度，以提高淡化水的速度。另外以上所有實(shí)施例中用到的毛細(xì)蒸發(fā)裝置，因?yàn)殚L時間的蒸餾而產(chǎn)生大量的結(jié)晶體附著其上，可以通過定期的更換清洗來解決，也可以收集固體結(jié)晶體做工業(yè)原料。清洗的方法很簡單，直接利用大海中的海水來清洗即可，這是毛細(xì)蒸發(fā)的一個重要優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.淡化水裝置，其特征在于，包括蒸發(fā)室;海水源；毛細(xì)蒸發(fā)裝置，具有吸液部和蒸發(fā)部，吸液部和海水源相關(guān)聯(lián)，以吸取海水源的海水，該蒸發(fā)部位于蒸發(fā)室內(nèi)；以及熱交換裝置，具有氣體入口、熱交換管路和淡水出口，該氣體入口連通至蒸發(fā)室，該熱交換管路與海水源中的海水相接觸，以加熱供應(yīng)至該吸液部的海水，同時冷凝熱交換管路中的水蒸氣。
2.如權(quán)利要求1所述的淡化水裝置，其特征在于，全部或高溫部分布置在隔熱的環(huán)境中。
3.如權(quán)利要求1所述的淡化水裝置，其特征在于，還包括穩(wěn)壓通道，熱交換裝置的淡水出口連接至該穩(wěn)壓通道，該穩(wěn)壓通道配置有抽氣裝置或抽真空裝置，以使該穩(wěn)壓通道的氣壓小于該蒸發(fā)室的氣壓。
4.如權(quán)利要求3所述的淡化水裝置，其特征在于，還包括氣體開關(guān)，該氣體開關(guān)設(shè)置在該穩(wěn)壓通道，該氣體開關(guān)在穩(wěn)壓通道的氣壓達(dá)到設(shè)計值時打開。
5.如權(quán)利要求1所述的淡化水裝置，其特征在于，還包括淡水容器，淡水容器與該淡水出口相通，淡水容器中布置有輔助熱交換裝置，該輔助熱交換裝置的熱交換管路鋪設(shè)在該淡水容器中，且該該輔助熱交換裝置的熱交換管路通有供應(yīng)至該吸液部的海水。
6.如權(quán)利要求1所述的淡化水裝置，其特征在于，毛細(xì)蒸發(fā)裝置的吸液部穿入密封層，該密封層容許海水沿著毛細(xì)蒸發(fā)裝置的毛細(xì)管在毛細(xì)作用下流動，且阻止蒸發(fā)室內(nèi)的氣體流入海水源，同時收集海水蒸發(fā)后殘留固體。
7.一種淡化水裝置，其特征在于，包括蒸發(fā)室;海水源；毛細(xì)蒸發(fā)裝置，具有吸液部和蒸發(fā)部，吸液部和海水源相關(guān)聯(lián)，以吸取海水源的海水，該蒸發(fā)部位于蒸發(fā)室內(nèi)；以及熱交換物質(zhì)，與水蒸氣進(jìn)行熱交換，以冷凝水蒸氣成淡化水。
8.如權(quán)利要求7所述的淡化水裝置，其特征在于，蒸發(fā)室的底部設(shè)有儲水水槽和透氣孔。
9.如權(quán)利要求7所述的淡化水裝置，其特征在于，海水源為海水容器或海水管道，毛細(xì)蒸發(fā)裝置通過毛細(xì)作用吸取海水容器或海水管道中的海水至蒸發(fā)部，以在蒸發(fā)室中蒸發(fā)。
10.一種淡化水灌溉裝置，具有如權(quán)利要求7所述的淡化水裝置，其特征在于，所述熱交換物質(zhì)包括土壤，土壤中可種植植物,并對植物進(jìn)行灌溉。
11.如權(quán)利要求10所述的淡化水灌溉裝置，其特征在于，毛細(xì)蒸發(fā)裝置蒸發(fā)部位于土壤的之上，并設(shè)置有結(jié)晶體回收容器，以防止蒸發(fā)殘留的結(jié)晶體混入到土壤中。
12.淡化水裝置，其特征在于，包括太陽能集熱棚；蒸發(fā)水槽，太陽能集熱棚覆蓋在蒸發(fā)水槽上；毛細(xì)蒸發(fā)裝置，具有吸水部和蒸發(fā)部，吸水部用于吸附蒸發(fā)水槽中的海水，蒸發(fā)部由太陽能集熱棚中的熱量加熱蒸發(fā)；太陽能煙 ，位于太陽能集熱棚之上，提供一通道，該通道對太陽能集熱棚內(nèi)的氣體形成煙 效應(yīng)；以及冷卻裝置，設(shè)置在氣體流動路徑內(nèi)和/或周圍，用于冷卻水蒸氣。
13.如權(quán)利要求12所述的淡化水裝置，其特征在于，冷卻裝置中通以源海水，以該源海水為冷卻媒介對蒸氣進(jìn)行冷卻，且冷卻裝置中的海水與蒸發(fā)水槽中的海水通過具有虹吸作用的海水導(dǎo)管接通。
14.如權(quán)利要求12所述的淡化水裝置，其特征在于，包括淡水容器，淡水容器位于太陽能煙囪的下方，以收集在太陽能煙囪中冷凝成的淡水。
15.淡化水方法，其特征在于，包括以下步驟A、利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸附海水，并在一高溫區(qū)域蒸發(fā)該吸附的海水；B、將該高溫區(qū)域通過管路連通至一低溫區(qū)域，并使該高溫區(qū)域和該低溫區(qū)域之間具有氣壓差，以使高溫區(qū)域的氣體借助于該管路自然流向該低溫區(qū)域；以及C、將該管路與毛細(xì)蒸發(fā)裝置要吸附的海水相接觸，并使管路內(nèi)的氣體與管路外的海水進(jìn)行熱交換，以加熱所述要吸附的海水，同時冷凝管路內(nèi)的水蒸氣成淡化水。
16.如權(quán)利要求15所述的淡化水方法，其特征在于，在步驟B中，利用抽氣裝置或抽真空裝置抽取低溫區(qū)域、高溫區(qū)域以及連通管路內(nèi)的空氣，從而提高淡化水過程中水蒸氣的比例，以至于使得高溫區(qū)域的蒸發(fā)借助于太陽能來進(jìn)行。
17.如權(quán)利要求15所述的淡化水方法，其特征在于，配置穩(wěn)壓通道，以使該穩(wěn)壓通道能反應(yīng)該高溫區(qū)域的氣壓，并在該穩(wěn)壓通道中配置氣壓開關(guān)，該氣體開關(guān)在穩(wěn)壓通道的氣壓達(dá)到設(shè)計值時打開。
18.如權(quán)利要求15所述的淡化水方法，其特征在于，在一整體隔熱或高溫部分隔熱的環(huán)境中執(zhí)行各步驟。
19.如權(quán)利要求15所述的淡化水方法，其特征在于，還包括步驟D，將管路中冷凝成的水收集到淡水容器中，在該淡水容器中鋪設(shè)輔助熱交換裝置的輔助管路，在該輔助管路中通毛細(xì)蒸發(fā)裝置要吸附的海水，以使輔助管路外的淡水和輔助管路內(nèi)的海水進(jìn)行熱交換，以加熱輔助管路內(nèi)的海水。
20.淡化水灌溉方法，其特征在于，包括以下步驟A、利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸附海水，并將吸附的海水送至地表區(qū)域的蒸發(fā)室內(nèi)，以在地表區(qū)域吸收太陽能蒸發(fā)該吸附的海水；B、蒸發(fā)出來的水蒸氣自發(fā)的擴(kuò)散和流動，與土壤和/或蒸發(fā)室殼體進(jìn)行熱交換，而冷凝成淡化水，以保持土壤濕潤，為植物生長提供淡化水。
21.如權(quán)利要求20所述的淡化水灌溉方法，其特征在于，將毛細(xì)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)部設(shè)置在土壤之上，以使毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸收太陽能，而避免土壤受熱，失去水分。
22.淡化水方法，其特征在于，包括以下步驟利用毛細(xì)蒸發(fā)裝置吸附海水，并利用太陽能集熱棚收集太陽能加熱毛細(xì)蒸發(fā)裝置，以蒸發(fā)其吸附的海水，形成水蒸氣；利用煙 效應(yīng)驅(qū)動水蒸氣在一通道中流動，并在流動的過程中冷凝水蒸氣成淡化水。
23.如權(quán)利要求22所述的淡化水方法，其特征在于，利用冷海水在水蒸氣流動的路徑周圍和/或內(nèi)部來冷卻水蒸氣，以獲得淡水同時獲得升溫后的海水，并且利用虹吸效應(yīng)導(dǎo) 引海水的流動，使升溫后的海水流到毛細(xì)蒸發(fā)裝置附近，以供毛細(xì)蒸 發(fā)裝置吸附。
全文摘要
本發(fā)明為提高分離效率且節(jié)能為目的而提供淡化水方法、裝置以及淡化水灌溉方法、裝置，其中裝置包括蒸發(fā)室，海水源，毛細(xì)蒸發(fā)裝置和熱交換裝置，毛細(xì)蒸發(fā)裝置具有吸液部和蒸發(fā)部，吸液部和海水源相關(guān)聯(lián)，以吸取海水源的海水，該蒸發(fā)部位于蒸發(fā)室內(nèi)；熱交換裝置具有氣體入口、熱交換管路和淡水出口，該氣體入口連通至蒸發(fā)室，該熱交換管路與海水源中的海水相接觸，以加熱供應(yīng)至該吸液部的海水，同時冷凝熱交換管路中的水蒸氣。
文檔編號C02F103/08GK102992419SQ20111026627
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者褚蒙 申請人:褚蒙