專利名稱：一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能海水淡化器，具體涉及一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，屬于太陽能集熱、海水淡化和水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從海水或苦咸水中生產(chǎn)淡水的方法有多種，但目前比較成熟和上規(guī)模的技術(shù)主要有兩類，一類是采用反滲透膜技術(shù)的所謂膜法海水淡化系統(tǒng)，另一類為利用熱能驅(qū)動的所謂蒸餾法海水淡化系統(tǒng)。膜法系統(tǒng)造價及使用費用(主要是其反滲透膜的使用壽命不長) 高，具有一次性投資大、需要消耗常規(guī)電能等缺陷，不利于節(jié)能與環(huán)保。利用熱能驅(qū)動的海水淡化系統(tǒng)是最成熟的，也是目前海水淡化工業(yè)的主流，但此類系統(tǒng)需要消耗大量熱能。由于此類系統(tǒng)一般還處在真空負壓下工作，因此它還需要強度堅固和抗腐蝕性良好的外殼材料，這增加了它的造價和運行成本。因此利用太陽能進行海水淡化既節(jié)能又環(huán)保，因而受到人們推崇。如果在太陽能海水淡化系統(tǒng)中，還能利用傳統(tǒng)廉價的非金屬材料作為裝置的主體材料，無疑會進一步提高太陽能海水淡化的吸引力。但現(xiàn)有的太陽能盤式蒸餾裝置存在下面4個明顯的缺陷(1)蒸汽凝結(jié)成淡水過程放出的潛熱未被重復(fù)利用，而是直接散發(fā)到環(huán)境中，致使裝置能效率不高；(2)現(xiàn)有裝置所采用常壓下的自然對流傳熱模式，沒有強化水蒸氣的蒸發(fā)與凝結(jié)過程，因此傳熱系數(shù)不高，大大限制了裝置性能的改善。(3)裝置中待蒸發(fā)的原水熱容量太大，限制了它的運行溫度提高，減弱了蒸發(fā)過程的驅(qū)動力，也大大延緩了裝置的出水時間；(4)現(xiàn)有盤式太陽能蒸餾器占地面積較大，不利于節(jié)約土地成本。 因此，克服上述4個缺陷，強化蒸發(fā)與冷凝過程，是提高太陽能海水淡化裝置性能的主要方向。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，利用抽真空后的套管式蒸餾器與太陽能集熱器相結(jié)合，能有效克服現(xiàn)有太陽能盤式蒸餾裝置存在的缺陷。一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，包括外殼、套管、盛水槽、太陽能聚光器、光線收集器、加熱管、連通管、淡水輸出管和儲水箱，外圍設(shè)備為真空泵；其中外殼為管狀圓柱形可抽真空殼體，盛水槽為外殼上沿軸向開口的圓形殼體，外殼內(nèi)逐級套裝盛水槽和套管，盛水槽與套管或外殼之間未充海水的空間構(gòu)成蒸發(fā)-冷凝腔，最后一級套管內(nèi)再套裝一個盛水槽，盛水槽內(nèi)沿軸向裝有加熱管；連通管與各級盛水槽相連通，外殼與套管內(nèi)壁的底部與淡水輸出管連通，淡水輸出管連接儲水箱；太陽能聚光器設(shè)置在外殼的正下方，最后一級的盛水槽內(nèi)壁設(shè)置有光線收集器；其中外殼、套管和盛水槽均采用透明塑料材料制成。工作原理外殼能將其內(nèi)部的部件與大氣隔開，并在真空泵的作用下使各級蒸發(fā)_冷凝腔形成真空狀態(tài)，海水通過海水進水管注入最外一級的盛水槽，海水經(jīng)連通管由外至內(nèi)逐級流入盛水槽中，直至最內(nèi)一級，太陽能聚光器能聚焦太陽能至最內(nèi)一級盛水槽中，最內(nèi)一級水盛水槽中的光線收集器收集光線轉(zhuǎn)化為熱能加熱最內(nèi)一級盛水槽的海水， 促使其蒸發(fā)；最內(nèi)一級水盛水槽中的加熱管，通過加熱管可以利用太陽能集熱器收集到的熱能加熱最內(nèi)一級盛水槽中的海水，進一步促進海水蒸發(fā)。產(chǎn)生的蒸汽進入最內(nèi)一級蒸發(fā)-冷凝腔中，并在最內(nèi)部一級套管內(nèi)壁凝結(jié)生成淡水，同時放出潛熱加熱稍外一級盛水槽中的海水，稍外一級盛水槽中的海水被加熱后再產(chǎn)生蒸汽并進入稍外一級的蒸發(fā)-冷凝腔中，并在稍外一級套管內(nèi)壁凝結(jié)產(chǎn)生淡水同時再釋放潛熱加熱更外一級盛水槽中的海水，由此類推，一直到加熱最外面一級盛水槽中的海水，并在外殼的內(nèi)壁凝結(jié)，在各級套管和外殼內(nèi)壁凝結(jié)的淡水經(jīng)淡水輸出管匯集至儲水箱中供用戶取用，釋放的潛熱經(jīng)外殼的壁傳給環(huán)境，從而完成整個蒸發(fā)與冷凝過程，實現(xiàn)用太陽能淡化海水。由于外殼、套管和盛水槽的材料均為透明材料，光線能夠被反射到光線收集器上被接收。如只利用加熱管給系統(tǒng)加熱而不采用太陽能聚光器，為了減少熱量的傳導(dǎo)損失， 各級盛水槽用傳熱性差的非金屬材料制作，而外殼和各級套管用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制造；為簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，同時使整個裝置的安裝更為便利，可將太陽能聚光器與外殼合為一體，在外殼的下半部鍍上高反射涂層，用以反射太陽光到光線收集器上。這時，經(jīng)高反射涂層反射的太陽光直接到光線收集器上，即可取消太陽能聚光器。還可將管狀外殼、套管以及盛水槽都做成橢圓形狀，這種結(jié)構(gòu)可以使蒸發(fā)-冷凝腔更大，這樣有利于蒸汽的蒸發(fā)，也有利于蒸汽在套管內(nèi)壁凝結(jié)，因為凝結(jié)的淡水更容易沿著管內(nèi)壁流下，從而減少了水膜的厚度和傳熱熱阻，進而增加了系統(tǒng)的出水速度。此外，還可以將盛水槽外側(cè)加裝保溫層，并取消太陽能聚光器，僅用外界提供熱能通過加熱管驅(qū)動裝置。這種結(jié)構(gòu)可以增加傳熱熱阻，有效的減少了盛水槽和套管之間的對流換熱和熱傳導(dǎo)，降低了熱損失，提高了能量利用率；同時僅用加熱管驅(qū)動，就不要求盛水槽和套管是透明材料，降低了對裝置原材料的要求，擴展了加工裝置的應(yīng)用范圍。有益效果本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、承壓性能好、多次重復(fù)利用了水蒸氣的凝結(jié)潛熱，大大降低了蒸發(fā)盤中原水的熱容量，加快了裝置的出水時間，提高了產(chǎn)水效率，同時它還可以將本裝置通過排列組合，形成大規(guī)模的太陽能海水淡化系統(tǒng)，從而實現(xiàn)太陽能海水淡化系統(tǒng)大規(guī)模、低成本普及應(yīng)用。

圖1是本實用新型的立體效果圖。圖中，1-太陽能聚光器；2-外殼；3-盛水槽；4-蒸發(fā)-冷凝腔；5-套管；6-光線收集器；7-加熱管；8-光線；9-海水進水管；14-連通管。圖2是本實用新型的橫截面結(jié)構(gòu)圖。圖中，1-太陽能聚光器；2-外殼；3-盛水槽；4-蒸發(fā)-冷凝腔；5-套管；6_光線收集器；7-加熱管；8-光線。圖3是本實用新型的縱截面結(jié)構(gòu)圖。圖中，10-抽真空管；11-濃鹽水排除管；12-淡水輸出管；13-儲水箱。圖4是本實用新型將太陽能聚光器與管狀外殼和為一體的實施例的圖。圖中，15-高反射涂層。[0018]圖5是本實用新型的管狀外殼、套管以及盛水槽都做成橢圓形狀的一個實施例的圖。圖6是本實用新型取消了太陽能聚光器并對盛水槽外側(cè)貼有保溫層的一個實施例的圖。圖中，16-保溫層。
具體實施方式
實施例1如附圖1、2和3所示，一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，包括外殼 2、套管5、盛水槽3、太陽能聚光器1、光線收集器6、加熱管7、連通管14、淡水輸出管12和儲水箱13，外圍設(shè)備為真空泵；其中外殼2為管狀圓柱形可抽真空殼體，盛水槽3為外殼上沿軸向開口的圓形殼體，外殼2內(nèi)依次套裝盛水槽3、套管5和第二級盛水槽，盛水槽3與套管5或外殼2之間未充海水的空間構(gòu)成蒸發(fā)-冷凝腔4，第二級盛水槽內(nèi)沿軸向裝有加熱管 7 ；連通管14與兩個盛水槽3相連通，外殼2與套管5內(nèi)壁的底部與淡水輸出管12連通，淡水輸出管12連接儲水箱13 ；太陽能聚光器1設(shè)置在外殼2的正下方，第二級盛水槽內(nèi)壁設(shè)置有光線收集器6。其中外殼2、套管5和盛水槽3均采用透明塑料材料制成。工作原理外殼2能將其內(nèi)部的部件與大氣隔開，并在真空泵的作用下使各級蒸發(fā)-冷凝腔4形成真空狀態(tài)，海水通過海水進水管9注入盛水槽3，海水經(jīng)連通管14流入第二級盛水槽中，太陽能聚光器1能聚焦光線8至第二級盛水槽中，第二級盛水槽中的光線收集器6收集光線8轉(zhuǎn)化為熱能加熱內(nèi)部的海水，促使其蒸發(fā)；加熱管7可以利用太陽能集熱器收集到的熱能加熱最內(nèi)一級盛水槽3中的海水，進一步促進海水蒸發(fā)。產(chǎn)生的蒸汽在套管5內(nèi)壁凝結(jié)生成淡水，同時放出潛熱加熱盛水槽3中的海水，盛水槽3中的海水被加熱后再產(chǎn)生蒸汽并進入稍外一級的蒸發(fā)-冷凝腔4中，并在外殼2的內(nèi)壁凝結(jié)，套管5和外殼2 內(nèi)壁凝結(jié)的淡水經(jīng)淡水輸出管12匯集至儲水箱13中供用戶取用，釋放的潛熱經(jīng)外殼2的壁傳給環(huán)境，從而完成整個蒸發(fā)與冷凝過程，實現(xiàn)用太陽能淡化海水；由于外殼2、套管5和盛水槽3的材料均為透明材料，因此光線8能夠被反射到光線收集器6上被接收。實施例2如附圖4所示，如只利用加熱管7給系統(tǒng)加熱而不采用太陽能聚光器1，為了減少熱量的傳導(dǎo)損失，各級盛水槽3也應(yīng)該用傳熱性差的非金屬材料制作，而外殼2和各級套管 5可以用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制造；為簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，同時使整個裝置的安裝更為便利，可將太陽能聚光器與外殼合為一體，在外殼的下半部鍍上高反射涂層15，用以反射太陽光到光線收集器6上。這時，經(jīng)高反射涂層15反射的太陽光直接到光線收集器6上，即可取消太陽能聚光器1。實施例3如附圖5所示，還可將管狀外殼2、套管5以及盛水槽3都做成橢圓形狀，這種結(jié)構(gòu)可以使蒸發(fā)-冷凝腔4更大，這樣有利于蒸汽的蒸發(fā)，也有利于蒸汽在套管5內(nèi)壁凝結(jié)，因為凝結(jié)的淡水更容易沿著管內(nèi)壁流下，從而減少了水膜的厚度和傳熱熱阻，進而增加了系統(tǒng)的出水速度。[0029]實施例4如附圖6所示，還可以將盛水槽3外側(cè)加裝保溫層16，并取消太陽能聚光器1，僅用外界提供熱能通過加熱管7驅(qū)動裝置。這種結(jié)構(gòu)可以增加傳熱熱阻，有效的減少了盛水槽4和套管5之間的對流換熱和熱傳導(dǎo)，降低了熱損失，提高了能量利用率；同時僅用加熱管7驅(qū)動，就不要求盛水槽4和套管5是透明材料，降低了對裝置原材料的要求，擴展了加工裝置的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求1.一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，包括外殼O)、套管(5)、盛水槽 (3)、太陽能聚光器(1)、光線收集器(6)、加熱管(7)、連通管(14)、淡水輸出管(12)和儲水箱(1 ；其特征在于所述外殼( 為管狀圓柱形可抽真空殼體，盛水槽C3)為外殼上沿軸向開口的圓形殼體，外殼O)內(nèi)逐級套裝盛水槽C3)和套管(5)，盛水槽與套管( 或外殼(2)之間未充海水的空間構(gòu)成蒸發(fā)-冷凝腔G)，最后一級套管(5)內(nèi)再套裝一個盛水槽(3)，盛水槽(3)內(nèi)沿軸向裝有加熱管(7)；連通管(14)與各級盛水槽(3)相連通，外殼(2) 與套管( 內(nèi)壁的底部與淡水輸出管(1 連通，淡水輸出管(1 連接儲水箱(1 ；太陽能聚光器(1)設(shè)置在外殼O)的正下方，最后一級的盛水槽(3)內(nèi)壁設(shè)置有光線收集器(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，其特征在于所述外殼O)、套管(5)和盛水槽(3)均采用透明塑料材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，其特征在于所述外殼O)的下半部鍍上高反射涂層(15)，即可取消太陽能聚光器(1)。
4.如權(quán)利要求1、2、或3所述的一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，其特征在于所述外殼O)、套管(5)以及盛水槽C3)可做成橢圓形狀。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，其特征在于所述盛水槽C3)外側(cè)加裝保溫層(16)，并取消太陽能聚光器(1)。
專利摘要本實用新型涉及一種帶聚光功能的多效套管式太陽能海水淡化器，屬于太陽能集熱、海水淡化和水處理技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型由多層套管組成，套管之間設(shè)置有向上開口的盛水槽，整個裝置的底部設(shè)有太陽能聚光器，可以將太陽光匯聚到最里面的盛水槽內(nèi)產(chǎn)生熱能，并實現(xiàn)水蒸氣蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽在最內(nèi)一級套管內(nèi)壁凝結(jié)產(chǎn)生淡水同時加熱更外一級盛水槽中的海水再產(chǎn)生蒸發(fā)，由此類推，一直到最外面一級套管。各盛水槽由連接管相連，海水可以從最外面一級盛水槽流至最內(nèi)一級盛水槽，各級套管內(nèi)壁凝結(jié)的淡水經(jīng)匯集后輸出。最外層套管的端面被密封，并用真空泵使整個裝置處于真空狀態(tài)，有利于海水的蒸發(fā)。
文檔編號C02F103/08GK202030560SQ20112000951
公開日2011年11月9日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者壽文杰, 康慧芳, 謝果, 鄭宏飛, 陶濤 申請人:北京理工大學(xué), 深圳市翰超太陽能科技有限公司