專(zhuān)利名稱(chēng)：高效海水淡化機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高效海水淡化機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的海水淡化技術(shù)已達(dá)20余種，蒸餾法、反滲透法、冷凍法和電滲析法是常用的幾種海水淡化技術(shù)。蒸餾法是最早發(fā)展的海水淡化方法，主要包括單效蒸餾、低溫多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸，與其它方法相比，其設(shè)備較簡(jiǎn)單，所制淡化水水質(zhì)較高，且可利用不同的余熱和廢熱資源，較為經(jīng)濟(jì)。目前小容量海水淡化裝置多采用單效蒸餾裝置，而大容量海水淡化裝置采用低溫多效蒸發(fā)和多級(jí)閃蒸法，一般用于大型海水淡化工程。經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展， 我國(guó)在蒸餾海水淡化裝置領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的成果，上海704研究所提供的板式蒸餾海水淡化裝置性能基本達(dá)到了國(guó)際水平。而目前應(yīng)用于低溫蒸發(fā)海水淡化裝置中的水平管?chē)娏芙的ふ舭l(fā)的傳熱方式，不僅使裝置變得緊湊，也使系統(tǒng)內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程得到較大的強(qiáng)化，但水平管?chē)娏芙的ふ舭l(fā)器仍存在傳熱效率不高和有效傳熱面積不充分的缺點(diǎn)，造成海水淡化裝置能量利用率偏低、單機(jī)造水能力不高等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效海水淡化機(jī)，它具有能量利用率高、傳熱效果很好、淡水產(chǎn)量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊等特點(diǎn)，能夠適用于船舶、海島、企業(yè)等場(chǎng)所對(duì)于中小型海水淡化裝置的需求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
本發(fā)明是一種高效海水淡化機(jī)，它包括海水淡化裝置和給水箱；所述的海水淡化裝置與給水箱通過(guò)管路連接；所述的海水淡化裝置是一個(gè)立式密閉容器，它包括高壓水室、換熱室、管板、橫槽紋管、噴射器、換熱面、成膜器、擋板和多根熱管；所述的高壓水室和換熱室相鄰，高壓水室位于換熱室上方，兩室之間由管板分隔開(kāi)；高壓水室壁面設(shè)有海水進(jìn)口，橫槽紋管豎直或盤(pán)旋地穿過(guò)高壓水室后通向外界；所述的噴射器、換熱面、成膜器、擋板設(shè)置在換熱室內(nèi)，并且它們的中心線(xiàn)都與裝置的中心線(xiàn)保持一致；所述的噴射器是一個(gè)空心圓錐體，噴射器下端緣豎直向下延伸至換熱室底面，噴射器側(cè)面沿圓周方向設(shè)置了多排噴孔，換熱室底部設(shè)有煙氣進(jìn)口與噴射器空腔相通；所述的換熱面是一個(gè)完全罩住噴射器的空心圓臺(tái)體，換熱面下端緣豎直向下延伸至換熱室底面，換熱面與換熱室底面和側(cè)面構(gòu)成匯水槽，換熱室底部設(shè)有排污口與匯水槽相通，換熱面內(nèi)表面為光滑面，換熱面外表面為敷有金屬多孔層的粗糙面；所述的成膜器是由兩根同心豎管相套在一起而組成，內(nèi)管分別與換熱面上端緣和橫槽紋管相連接，外管上端緣與管板開(kāi)孔端緣連接，下端緣處在換熱面上端緣上方位置，并且在內(nèi)外管之間形成的狹窄夾層通道中設(shè)置軸向旋流葉片；所述的擋板是由圓臺(tái)形隔熱罩和與隔熱罩上端緣連接的一段豎管組成，豎管上端緣處在管板的下方位置并高于成膜器外管的下端緣，擋板處于換熱面的上方且在成膜器的外側(cè)，擋板下端緣與換熱室壁面連接并構(gòu)成淡水槽，換熱室壁面設(shè)有淡水出口與淡水槽相通，并在擋板上方的換熱室壁面設(shè)有抽氣口 ；所述的多根熱管布滿(mǎn)于管板面上，并貫穿于高壓水室和換熱室的擋板上方所在空間，各根熱管外壁都與管板的開(kāi)孔端緣連接，處在換熱室所在空間的熱管段外表面開(kāi)出具有V形剖面的縱槽。所述的給水箱內(nèi)設(shè)有排污水冷卻管和淡化水冷卻管，海水淡化裝置的排污口通過(guò)管道與給水箱內(nèi)的排污水冷卻管連接，海水淡化裝置的淡水出口通過(guò)管道與給水箱內(nèi)的淡化水冷卻管連接，給水箱內(nèi)設(shè)有進(jìn)料海水進(jìn)口和海水出口，海水出口通過(guò)管道與高壓水室的海水進(jìn)口連接，在海水出口與高壓水室的海水進(jìn)口連接的管道上設(shè)置給水泵。采用上述的方案后，具有一定壓力的煙氣從煙氣進(jìn)口流入噴射器空腔，然后煙氣從噴射器側(cè)面的噴孔法向高速?lài)娚涞綋Q熱面的內(nèi)表面，形成強(qiáng)烈的湍流，其對(duì)流換熱的放熱系數(shù)比水平管?chē)娏芙的ふ舭l(fā)器煙氣側(cè)的放熱系數(shù)高得多；放熱后的煙氣經(jīng)過(guò)成膜器內(nèi)管流入高壓水室的橫槽紋管中，與橫槽紋管外的海水進(jìn)行再次強(qiáng)化換熱后排向外界。因此該裝置不僅實(shí)現(xiàn)煙氣對(duì)換熱面的傳熱效果很好，而且該裝置對(duì)煙氣的能量利用率很高。

原海水從進(jìn)料海水進(jìn)口進(jìn)入給水箱，吸收了排污水熱量和淡化水熱量，形成了初級(jí)預(yù)熱海水，初步預(yù)熱海水由管道通過(guò)給水泵升壓后進(jìn)入高壓水室，吸收了橫槽紋管內(nèi)煙氣放出的熱量和多根熱管傳遞的熱量成為二級(jí)預(yù)熱海水，然后二級(jí)預(yù)熱海水流入成膜器內(nèi)外管之間的夾層空間，并通過(guò)軸向旋流葉片到達(dá)換熱面上方形成很薄的旋轉(zhuǎn)降膜，旋轉(zhuǎn)降膜在換熱面外表面形成均勻分散的旋轉(zhuǎn)水膜，旋轉(zhuǎn)水膜在敷有金屬多孔層的換熱面外表面上進(jìn)行吸熱和蒸發(fā)過(guò)程，未蒸發(fā)濃海水自上而下流到匯水槽內(nèi)，并從排污口排出。當(dāng)旋轉(zhuǎn)水膜在換熱面外表面進(jìn)行吸熱時(shí)，水膜緊貼壁面流動(dòng)，水膜分配均勻，有效傳熱面積大，傳熱系數(shù)高，并與煙氣有充分換熱時(shí)間，且旋轉(zhuǎn)水膜自上而下流動(dòng)伴隨著蒸發(fā)過(guò)程水膜厚度減薄使得傳熱效果加強(qiáng)，同時(shí)敷有金屬多孔層的外表面進(jìn)一步強(qiáng)化了水膜的沸騰換熱。因此該裝置不僅海水預(yù)熱程度高，而且換熱面水側(cè)具有很好的傳熱效果和蒸發(fā)效果，從而保證了裝置具有較大的產(chǎn)水率。蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的蒸汽沿著擋板向上流動(dòng)并橫向沖刷各根熱管的外表面進(jìn)行放熱過(guò)程形成凝結(jié)水，凝結(jié)水通過(guò)熱管外表面的V形縱槽滴落到淡水槽內(nèi)同時(shí)強(qiáng)化了冷凝換熱，淡水槽內(nèi)凝結(jié)水從淡水出口作為產(chǎn)品排出。而蒸汽凝結(jié)放出的汽化潛熱通過(guò)熱管傳遞熱量對(duì)高壓水室的海水進(jìn)行預(yù)熱，提高了預(yù)熱海水的溫度。因此該裝置通過(guò)熱管技術(shù)回收蒸汽的汽化潛熱，不僅傳熱效果很好，而且不需要單獨(dú)布置換熱管束，裝置結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單緊湊。綜上所述，本發(fā)明采用煙氣首先通過(guò)噴孔法向高速?lài)娚涞綋Q熱面進(jìn)行放熱，然后煙氣再通過(guò)橫槽紋管對(duì)海水進(jìn)行預(yù)熱的技術(shù)，不僅使換熱過(guò)程的煙氣側(cè)放熱系數(shù)顯著提高，從而提高了裝置的總體換熱系數(shù)，而且實(shí)現(xiàn)了煙氣在裝置內(nèi)的二級(jí)利用，從而提高了裝置的能量利用率。本發(fā)明采用進(jìn)料海水兩級(jí)預(yù)熱技術(shù)提高了預(yù)熱海水的溫度，采用成膜器在圓臺(tái)體換熱面形成旋轉(zhuǎn)水膜的技術(shù)，使得水膜緊貼壁面，分配均勻，有效傳熱面積大，傳熱系數(shù)高，且伴隨著蒸發(fā)過(guò)程水膜厚度減薄傳熱強(qiáng)化，從而有效提高了水側(cè)的傳熱效果和蒸發(fā)效果。本發(fā)明采用熱管技術(shù)回收蒸汽的汽化潛熱，不僅傳熱效果很好，而且裝置結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單緊湊。因此本發(fā)明具有能量利用率高，傳熱效果很好，淡水產(chǎn)量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊等特點(diǎn)，能夠適用于船舶、海島、企業(yè)等場(chǎng)所對(duì)于中小型海水淡化裝置的需求。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖I是本發(fā)明的平面主視 圖2是本發(fā)明的立體示意 圖3A、圖3B、圖3C是分別是本發(fā)明的熱管、橫槽紋管、換熱面的軸測(cè) 圖4是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖I、圖2所示，本發(fā)明是一種高效海水淡化機(jī)，它包括海水淡化裝置10和給水箱20。所述的海水淡化裝置10與給水箱20通過(guò)管路連接。所述的海水淡化裝置10是一個(gè)立式密閉容器，它主要由高壓水室I、換熱室2、管板3、橫槽紋管4、噴射器5、換熱面6、成膜器7、擋板8和多根熱管9組成；所述的給水箱20內(nèi)布置排污水冷卻管201和淡化水冷卻管202 ;所述的高壓水室I與換熱室2相鄰，高壓水室I位于換熱室2上方，兩室之間由管板3分隔開(kāi)；高壓水室I壁面設(shè)有海水進(jìn)口 11，橫槽紋管4 (如圖3B所示)豎直或盤(pán)旋地穿過(guò)高壓水室I后通向外界；
所述的噴射器5、換熱面6、成膜器7、擋板8皆設(shè)置在換熱室2內(nèi)，并且它們的中心線(xiàn)都與裝置的中心線(xiàn)保持一致；
所述的噴射器5是一個(gè)空心圓錐體，噴射器5下端緣豎直向下延伸至換熱室2底面，噴射器5側(cè)面沿圓周方向設(shè)置了多排噴孔51，換熱室2底部的煙氣進(jìn)口 21與噴射器5空腔相通；
所述的換熱面6 (如圖3C所示)是一個(gè)完全罩住噴射器5的空心圓臺(tái)體，換熱面6下端緣豎直向下延伸至換熱室2底面，換熱面6與換熱室2底面和側(cè)面構(gòu)成匯水槽61，換熱室2底部設(shè)有排污口 22與匯水槽61相通，換熱面6內(nèi)表面為光滑面，換熱面6外表面為敷有金屬多孔層的粗糙面；
所述的成膜器7是由兩根同心豎管相套在一起而組成，內(nèi)管71分別與換熱面6上端緣和橫槽紋管4相連接，外管72上端緣與管板3開(kāi)孔端緣連接，下端緣處在換熱面6上端緣上方位置，并且在內(nèi)管71與外管72之間形成的狹窄夾層通道中設(shè)置軸向旋流葉片73 ；所述的擋板8是由圓臺(tái)形隔熱罩81和與隔熱罩上端緣連接的一段豎管82組成，豎管82上端緣處在管板3的下方位置并高于成膜器外管72的下端緣，擋板8處于換熱面6的上方且在成膜器7的外側(cè)，擋板8下端緣與換熱室2壁面連接并構(gòu)成淡水槽83，換熱室2壁面設(shè)有淡水出口 23與淡水槽83相通，并在擋板8上方的換熱室2壁面設(shè)有抽氣口 24 ；
所述的多根熱管9 (如圖3A所示)布滿(mǎn)于管板3面上(圖2僅顯示熱管)，并貫穿于高壓水室I和換熱室2的擋板8上方所在空間，各根熱管9外壁都與管板3的開(kāi)孔端緣連接，處在換熱室2所在空間的熱管9段外表面開(kāi)出具有V形剖面的縱槽。所述的海水淡化裝置10的排污口 22通過(guò)管道與給水箱20內(nèi)的排污水冷卻管201連接，海水淡化裝置10的淡水出口 23通過(guò)管道與給水箱20內(nèi)的淡化水冷卻管202連接，給水箱20內(nèi)設(shè)有進(jìn)料海水進(jìn)口 203和海水出口 204，海水出口 204通過(guò)管道與高壓水室I的海水進(jìn)口 11連接，在海水出口 204與高壓水室I的海水進(jìn)口 11連接的管道上設(shè)有給水泵30。本發(fā)明的工作原理
如圖4所示，具有一定壓力的煙氣Y從煙氣進(jìn)口 21流入噴射器5空腔，然后煙氣Y從噴射器5側(cè)面的噴孔51法向高速?lài)娚涞綋Q熱面6內(nèi)表面對(duì)換熱面外表面的水膜進(jìn)行放熱，放熱后的煙氣經(jīng)過(guò)成膜裝置7內(nèi)管71流入給水室I的橫槽紋管4中，對(duì)橫槽紋管4外的海水進(jìn)行放熱后排向外界。原海水H通過(guò)進(jìn)料海水進(jìn)口 203進(jìn)入給水箱20，吸收了排污水熱量和淡化水熱量，形成了初級(jí)預(yù)熱海水，初步預(yù)熱海水由管道通過(guò)給水泵30升壓后進(jìn)入高壓水室1，得到橫槽紋管4內(nèi)煙氣放出的熱量和多根熱管9傳遞的熱量成為二級(jí)預(yù)熱海水，二級(jí)預(yù)熱海水在壓力和重力作用下流入成膜器7內(nèi)外管之間的夾層空間通過(guò)軸向旋流葉片73到達(dá)換熱面6上方形成很薄的旋轉(zhuǎn)降膜，旋轉(zhuǎn)降膜在換熱面6外表面形成均勻分散的旋轉(zhuǎn)水膜，旋轉(zhuǎn)水膜在敷有金屬多孔層的換熱面6外表面上進(jìn)行吸熱和蒸發(fā)過(guò)程，未蒸發(fā)濃海水自上而下流到匯水槽61內(nèi)，并從排污口 22通過(guò)給水箱20的排污水冷卻管201放熱后排出。蒸汽沿著擋板8向上流動(dòng)并橫向沖刷各根熱管9的外表面進(jìn)行放熱過(guò)程形成凝結(jié) 水，凝結(jié)水通過(guò)熱管外表面的V形縱槽滴落到淡水槽83內(nèi)，淡水槽內(nèi)凝結(jié)水從淡水出口 23通過(guò)給水箱20的淡化水冷卻管202放熱后排出。蒸汽凝結(jié)放出的汽化潛熱通過(guò)熱管9傳遞熱量對(duì)高壓水室I的海水進(jìn)行預(yù)熱，蒸汽中的不凝結(jié)氣體通過(guò)抽氣口 24排出使海水淡化裝置10內(nèi)空間維持一定的真空度。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明的海水淡化裝置可以拆除擋板和多根熱管，并將淡水出口作為蒸汽出口通過(guò)管道直接連接下一級(jí)蒸發(fā)器，則本發(fā)明即可作為低溫多效蒸發(fā)海水淡化裝置的第一效蒸發(fā)器使用，并且各室進(jìn)出管道的布置可有多種，故不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高效海水淡化機(jī)，其特征在于它包括海水淡化裝置和給水箱；所述的海水淡化裝置與給水箱通過(guò)管路連接；所述的海水淡化裝置是一個(gè)立式密閉容器，它包括高壓水室、換熱室、管板、橫槽紋管、噴射器、換熱面、成膜器、擋板和多根熱管；所述的高壓水室和換熱室相鄰，高壓水室位于換熱室上方，兩室之間由管板分隔開(kāi)；高壓水室壁面設(shè)有海水進(jìn)口，橫槽紋管豎直或盤(pán)旋地穿過(guò)高壓水室后通向外界；所述的噴射器、換熱面、成膜器、擋板設(shè)置在換熱室內(nèi)，并且它們的中心線(xiàn)都與裝置的中心線(xiàn)保持一致；所述的噴射器是一個(gè)空心圓錐體，噴射器下端緣豎直向下延伸至換熱室底面，噴射器側(cè)面沿圓周方向設(shè)置了多排噴孔，換熱室底部設(shè)有煙氣進(jìn)口與噴射器空腔相通；所述的換熱面是一個(gè)完全罩住噴射器的空心圓臺(tái)體，換熱面下端緣豎直向下延伸至換熱室底面，換熱面與換熱室底面和側(cè)面構(gòu)成匯水槽，換熱室底部設(shè)有排污口與匯水槽相通，換熱面內(nèi)表面為光滑面，換熱面外表面為敷有金屬多孔層的粗糙面；所述的成膜器是由兩根同心豎管相套在一起而組成，內(nèi)管分別與換熱面上端緣和橫槽紋管相連接，外管上端緣與管板開(kāi)孔端緣連接，下端緣處在換熱面上端緣上方位置，并且在內(nèi)外管之間形成的狹窄夾層通道中設(shè)置軸向旋流葉片；所述的擋板是由圓臺(tái)形隔熱罩和與隔熱罩上端緣連接的一段豎管組成，豎管上端緣處在管板的下方位置并高于成膜器外管的下端緣，擋板處于換熱面的上方且在成膜器的外側(cè)，擋板下端緣與換熱室壁面連接并構(gòu)成淡水槽，換熱室壁面設(shè)有淡水出口與淡水槽相通，并在擋板上方的換熱室壁面設(shè)有抽氣口 ；所述的多根熱管布滿(mǎn)于管板面上，并貫穿于高壓水室和換熱室的擋板上方所在空間，各根熱管外壁都與管板的開(kāi)孔端緣連接，處在換熱室所在空間的熱管段外表面開(kāi)出具有V形剖面的縱槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效海水淡化機(jī)，其特征在于所述的給水箱內(nèi)設(shè)有排污水冷卻管和淡化水冷卻管，海水淡化裝置的排污口通過(guò)管道與給水箱內(nèi)的排污水冷卻管連接，海水淡化裝置的淡水出口通過(guò)管道與給水箱內(nèi)的淡化水冷卻管連接，給水箱內(nèi)設(shè)有進(jìn)料海水進(jìn)口和海水出口，海水出口通過(guò)管道與高壓水室的海水進(jìn)口連接，在海水出口與高壓水室的海水進(jìn)口連接的管道上設(shè)置給水泵。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效海水淡化機(jī)，它主要由海水淡化裝置和給水箱組成。海水淡化裝置包括高壓水室、換熱室、管板、橫槽紋管、噴射器、換熱面、成膜器、擋板和多根熱管等，給水箱內(nèi)布置排污水冷卻管和淡化水冷卻管。本發(fā)明采用煙氣通過(guò)噴孔法向高速?lài)娚溥M(jìn)行放熱的技術(shù)，提高了裝置的傳熱系數(shù)，并利用煙氣余熱對(duì)海水進(jìn)行預(yù)熱的技術(shù)，使得煙氣在裝置內(nèi)得到二級(jí)利用，提高了裝置的能量利用率。本發(fā)明采用進(jìn)料海水兩級(jí)預(yù)熱技術(shù)提高了預(yù)熱海水的溫度，采用成膜器在圓臺(tái)體換熱面形成旋轉(zhuǎn)水膜的技術(shù)，有效提高了水側(cè)的傳熱效果和蒸發(fā)效果。因此本發(fā)明具有能量利用率高、傳熱效果好等優(yōu)點(diǎn)，適用于船舶、海島、企業(yè)等場(chǎng)所對(duì)于中小型海水淡化裝置的需求。
文檔編號(hào)C02F1/08GK102765770SQ201210276749
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者何宏舟, 戴紹異, 蔣俊堯, 蔡佳瑩, 陳志強(qiáng) 申請(qǐng)人:集美大學(xué)