專利名稱：一種自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于太陽能海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置。
背景技術(shù)：
海洋覆蓋地球表面積的71%，海水儲量約為13. 7億立方千米，占全球總水量的95% ;陸地淡水儲量約為O. 35億立方千米，占全球水儲量的2. 53%，其中可供人類直接利用的淡水僅占淡水儲量的O. 266%，不足地球總儲水量的十萬分之七。我國海岸線長，很多島嶼、沿海及內(nèi)陸苦咸水地區(qū)都存在嚴(yán)重的淡水短缺問題。因此，發(fā)展海水淡化技術(shù)對緩解當(dāng) 前淡水資源短缺、供需矛盾突出的問題具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。海水淡化就是將海水(或苦咸水)中的鹽分和水分分離，最終得到淡水和濃縮鹽水的過程。海水(或苦咸水)淡化最常用的技術(shù)主要有多效蒸餾法、多級閃蒸法、反滲透法、萃取法和電滲析法。多效蒸餾法是將海水加熱蒸餾產(chǎn)生蒸汽，蒸汽在冷凝的過程中產(chǎn)生淡水并放出潛熱，淡水流入淡水池，潛熱用于加熱下一效中的海水并產(chǎn)生蒸汽，依此進(jìn)行多效利用，降低熱能消耗。該過程除了消耗熱能以外，還需額外消耗一定電力驅(qū)動水泵和風(fēng)機(jī)。多級閃蒸法是將加熱到一定溫度的海水依次引入若干個壓力逐漸降低的閃蒸室，由于閃蒸室的壓力低于海水溫度對應(yīng)的飽和蒸汽壓力，海水逐級進(jìn)入閃蒸室后迅速汽化，鹽分濃度逐級增加，溫度逐級降低，由于熱量來自咸水本身溫度的下降，沒有專門的加熱面，避免了無機(jī)鹽析出結(jié)垢，直至排出，各級蒸汽冷凝后獲得淡水。該過程除了消耗熱能以夕卜，還需消耗大量電力驅(qū)動真空泵和水泵。反滲透法是利用反滲透膜將海水和淡水隔開，在海水側(cè)施加足夠大的壓力(超過海水滲透壓)，將海水中的水分子反滲透到淡水側(cè)。該法不消耗熱能，但需消耗大量電力產(chǎn)生足夠大的外壓，另外對反滲透膜的要求也很高。電滲析法以電位差為動力，利用離子交換膜的選擇性透過而脫除水中離子的淡化過程。電去離子將滲析與離子交換相結(jié)合，在電滲析器的淡水室中填充離子交換劑，在直流電場的作用下，實現(xiàn)電滲析、離子交換除鹽和離子交換連續(xù)電再生的過程。電去離子不用于苦咸水淡化，主要用于生產(chǎn)高純水。該法不消耗熱能，但需引入電力。冷凍法是將海水冷凍到冰點以下，淡水結(jié)冰、分離、再融化為淡水的過程。冷凍法有利用天然冰法和人工冷凍法。但技術(shù)尚不成熟。傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)投資高，能量消耗大，據(jù)統(tǒng)計，每天生產(chǎn)1300萬噸淡化水的裝置，每年需要消耗原油I. 3億噸。除去這筆燃料的費用外，由此帶來的溫室效應(yīng)、空氣污染等問題也不容忽視。就我國而言，對于海上的孤島和航海的船舶上不可能建立傳統(tǒng)的海水淡化裝置。太陽能海水淡化淡水技術(shù)是解決這些特定地區(qū)淡水短缺、應(yīng)急救生問題的有效途徑，應(yīng)用前景廣闊。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有太陽能海水淡化技術(shù)的不足，提供一種自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置，本實用新型無需化石能源消耗、無需輔助電動設(shè)備、無需人看管。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置，它包括透明采光罩、墊板、蒸餾器外殼、淡水收集瓶、保護(hù)帶、凹型浮板、補(bǔ)水管、吸熱板、泡沫板、保溫材料和蒸餾器內(nèi)襯等；其中，所述蒸餾器外殼置于凹型浮板的凹槽內(nèi)，凹型浮板的外壁固定若干保護(hù)帶；凹型浮板的下表面邊緣側(cè)分別通過若干繩索連接重物；蒸餾器內(nèi)襯置于蒸餾器外殼內(nèi)，并通過墊板與蒸餾器外殼固定連接，蒸餾器內(nèi)襯的內(nèi)壁上涂反光漆，在蒸餾器內(nèi)襯與蒸餾器外殼之間填充保溫材料；吸熱板置于蒸餾器內(nèi)襯內(nèi)，吸熱板上具有若干滲水孔，吸熱板的上表面涂選擇性吸收涂層，吸熱板的邊緣側(cè)固定若干泡沫板；透明采光罩的底部固定在墊板上，并由玻璃膠密封，透明采光罩和蒸餾器內(nèi)襯圍成的密 閉空間為蒸餾室；蒸餾器內(nèi)襯的內(nèi)壁固定若干淡水收集槽，每個淡水收集槽通過淡水排水管連接一個淡水收集瓶，所有淡水收集瓶均固定在凹型浮板上；蒸餾器內(nèi)襯的底板上具有若干補(bǔ)水孔，每個補(bǔ)水孔上固定連接一個補(bǔ)水管，所有補(bǔ)水管的另一端依次穿過保溫材料、蒸餾器外殼和凹型浮板，并裹上過濾網(wǎng)，補(bǔ)水管與蒸餾器外殼相交處由密封膠密封。進(jìn)一步地，所述透明采光罩由支架、密封條和若干塊透明玻璃組成，所述透明玻璃通過密封條密封粘貼在支架上，透明玻璃與水平面的夾角等于當(dāng)?shù)氐木暥取＿M(jìn)一步地，所述吸熱板上涂有選擇性吸收涂層，吸熱板上的滲水孔的直徑約為O. 2-0. 8 mm ;泡沫板與蒸懼器內(nèi)襯內(nèi)壁四周的間距約為5_50mm ;補(bǔ)水管的內(nèi)徑約為6 50mmD與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下技術(shù)效果I、本實用新型完全不消耗任何常規(guī)能源，在海島具有特別優(yōu)越的實際意義。2、本實用新型完全不用人工看管，蒸餾裝置可以自給補(bǔ)水；且蒸餾裝置內(nèi)海水一直保持著較低的鹽度，完全不存在結(jié)垢腐蝕的問題。3、本實用新型中的吸熱熱源集中在吸熱板以上的海水層區(qū)域，海水蒸發(fā)方式為薄膜蒸發(fā)，薄膜層的海水熱容量小，所需的熱源溫度低，同時蒸發(fā)所需的熱量也較小，因此蒸發(fā)啟動速度快，在有限的太陽能采集時間內(nèi)淡水產(chǎn)量更高。4、本實用新型中吸熱板以下的海水層區(qū)域溫度梯度大，蒸餾器內(nèi)襯底面附近的海水層溫度接近外界海水溫度，外界海水對蒸餾裝置進(jìn)行補(bǔ)水時或蒸餾裝置中的海水在和外界海水發(fā)生對流擴(kuò)散時，蒸餾裝置由內(nèi)到外帶走的熱量極少。5、本實用新型中蒸餾裝置材料普通，操作簡單，密封要求不高，安裝、拆洗、更換方便。

圖I是自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置的主視結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型的透明采光罩的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的吸熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型的蒸餾器內(nèi)襯底面結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖中蒸餾室I、透明采光罩2、玻璃膠3、墊板4、蒸餾器外殼5、淡水排水管6、淡水收集瓶7、保護(hù)帶8、繩索9、重物10、凹型浮板11、密封膠12、補(bǔ)水管13、過濾網(wǎng)14、反光漆15、淡水收集槽16、選擇性吸收涂層17、泡沫板18、吸熱板19、保溫材料20、蒸餾器內(nèi)襯21、密封條22、支架23、滲水孔24、補(bǔ)水孔25、透明玻璃26。
具體實施方式
如圖1、3和4所示，本實用新型自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置本體包括透明采光罩2、墊板4、蒸餾器外殼5、淡水收集瓶7、保護(hù)帶8、凹型浮板11、補(bǔ)水管13、吸熱板19、泡沫板18、保溫材料20和蒸餾器內(nèi)襯21 ;其中，蒸餾器外殼5置于凹型浮板11的凹槽內(nèi)，凹型浮板11的外壁固定若干保護(hù)帶8 ;凹型浮板11的下表面邊緣側(cè)分別通過若干繩索9連接重物10 ;蒸餾器內(nèi)襯21置于蒸餾器外殼5內(nèi)，并通過墊板4與蒸餾器外殼5固定連接，蒸餾器內(nèi)襯21的內(nèi)壁上涂反光漆15，在蒸餾器內(nèi)襯21與蒸餾器外殼5之間填充保溫材料20。吸熱板19置于蒸餾器內(nèi)襯21內(nèi)，吸熱板19上具有若干滲水孔24，吸熱板19的上表面涂選擇性吸收涂層17，吸熱板19的邊緣側(cè)固定若干泡沫板18。透明采光罩2的底 部固定在墊板4上，并由玻璃膠3密封,透明米光罩2和蒸懼器內(nèi)襯21圍成的密閉空間為蒸餾室I。蒸餾器內(nèi)襯21的內(nèi)壁固定若干淡水收集槽16，每個淡水收集槽16通過淡水排水管6連接一個淡水收集瓶7，所有淡水收集瓶7均固定在凹型浮板11上。蒸餾器內(nèi)襯21的底板上具有若干補(bǔ)水孔25，每個補(bǔ)水孔25上固定連接一個補(bǔ)水管13，所有補(bǔ)水管13的另一端依次穿過保溫材料20、蒸餾器外殼5和凹型浮板11后，裹上過濾網(wǎng)14，補(bǔ)水管13與蒸懼器外殼5相交處由密封膠12密封。如圖2所示，透明采光罩2由支架23和若干塊透明玻璃26組成，透明玻璃26通過密封條22密封粘貼在支架23上。如圖3、4所示，吸熱板19上的滲水孔的直徑為O. 2-0. 8 mm。泡沫板18與蒸餾器內(nèi)襯21內(nèi)壁四周的間距為5_50mm。補(bǔ)水管13的內(nèi)徑為6 50 mm。本實用新型的工作過程如下把本實用新型自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置漂浮在孤島附近的海面上。利用蒸餾室I外面和里面海水的液位差，海水會通過補(bǔ)水管13、補(bǔ)水孔25進(jìn)入蒸餾室中1，直到蒸餾室I內(nèi)外水位平衡，在凹型浮板的下表面邊緣側(cè)通過懸掛不同重量的重物10，可以調(diào)節(jié)蒸餾室I內(nèi)的水位。在吸熱板邊緣側(cè)固定不同厚度的泡沫板18，可以調(diào)節(jié)吸熱板19在蒸餾室I內(nèi)海水中的浸沒深度。蒸餾室I內(nèi)的海水通過吸熱板19上的滲水孔23可以在吸熱板19上表面形成薄水層。太陽輻射穿透透明玻璃26后被吸熱板19吸收，然后用于加熱吸熱板19上表面的薄水層，使海水受熱蒸發(fā)，產(chǎn)生的水蒸氣在透明玻璃26上受冷凝結(jié)為淡水。淡水由淡水收集槽16收集后通過淡水排水管6流入淡水收集瓶7中。在海水受熱蒸發(fā)的同時，外界海水會向蒸餾室I內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)水，以保證蒸餾室I內(nèi)的水位恒定。蒸餾室I中的海水在濃度差作用下通過補(bǔ)水管13和補(bǔ)水孔25向外界海水進(jìn)行鹽度的擴(kuò)散，以降低自身的鹽度。實施例I :蒸餾器內(nèi)襯的尺寸為I m (長)X1 m (寬)X0.3 m (高)，泡沫板與蒸餾器內(nèi)襯四周壁面的間距為10 mm，吸熱板上均勻地開了 30個孔徑為I mm的小孔，調(diào)節(jié)蒸餾室中的海水深度為10 cm，調(diào)節(jié)吸熱板上方的海水層厚度為5 mm，調(diào)節(jié)蒸餾室內(nèi)的海水深度為80 mm,吸熱板上選擇性吸收涂層的吸收率為O. 9，發(fā)射率為O. 3，蒸餾器內(nèi)襯四周壁面上反光漆的反射率為O. 8，蒸餾器內(nèi)襯底面上均勻地看了 5個孔徑為2. 5 mm的小孔，補(bǔ)水管的孔徑為
15_，海水的鹽度為3. 5%，4月下旬在華東地區(qū)晴天條件下進(jìn)行了大量的實驗研究，實驗結(jié)果表明日產(chǎn)水量為2. 5-4. 5 kg/m2，蒸餾裝置內(nèi)的海水鹽度始終保持在3. 9%以下。實施例2:蒸餾器內(nèi)襯的尺寸為I m (長)X1 m (寬)X0.3 m (高)，泡沫板與蒸餾器內(nèi)襯四周壁面的間距為10 mm，吸熱板上均勻地開了 30個孔徑為I mm的小孔，調(diào)節(jié)蒸餾室中的海水深度為10 cm，調(diào)節(jié)吸熱板上方的海水層厚度為5 mm，調(diào)節(jié)蒸餾室內(nèi)的海水深度為80 mm,吸熱板上選擇性吸收涂層的吸收率為O. 9，發(fā)射率為O. 3，蒸餾器內(nèi)襯四周壁面上反光漆的反射率為O. 8，蒸餾器內(nèi)襯底面上均勻地看了 9個孔徑為2. 5 mm的小孔，補(bǔ)水管的孔徑為
15_，海水的鹽度為3.5%。4月下旬在華東地區(qū)晴天條件下進(jìn)行了大量的實驗研究，實驗結(jié)果表明日產(chǎn)水量為2. 0-3. 8 kg/m2，蒸餾裝置內(nèi)的海水鹽度始終保持在3. 7%以下?！嵤├? 蒸餾器內(nèi)襯的尺寸為I m (長)X1 m (寬)X0.3 m (高)，泡沫板與蒸餾器內(nèi)襯四周壁面的間距為10 mm，吸熱板上均勻地開了 30個孔徑為I mm的小孔，調(diào)節(jié)蒸餾室中的海水深度為15 cm，調(diào)節(jié)吸熱板上方的海水層厚度為5 mm，調(diào)節(jié)蒸餾室內(nèi)的海水深度為80 mm,吸熱板上選擇性吸收涂層的吸收率為O. 9，發(fā)射率為O. 3，蒸餾器內(nèi)襯四周壁面上反光漆的反射率為O. 8，蒸餾器內(nèi)襯底面上均勻地看了 9個孔徑為2. 5 mm的小孔，補(bǔ)水管的孔徑為
15mm，海水的鹽度為3.5%。4月下旬在華東地區(qū)晴天條件下進(jìn)行了大量的實驗研究，實驗結(jié)果表明日產(chǎn)水量為2. 8-4. 8 kg/m2，蒸餾裝置內(nèi)的海水鹽度始終保持在3. 7%以下。上述實施例用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進(jìn)行限制，在本實用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本實用新型作出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置，其特征在于，它包括透明采光罩(2)、墊板(4)、蒸餾器外殼(5)、淡水收集瓶(7)、保護(hù)帶(8)、凹型浮板(11)、補(bǔ)水管(13)、吸熱板(19)、泡沫板(18)、保溫材料(20)和蒸餾器內(nèi)襯(21);其中，所述蒸餾器外殼(5)置于凹型浮板(11)的凹槽內(nèi)，凹型浮板(11)的外壁固定若干保護(hù)帶(8);凹型浮板(11)的下表面邊緣側(cè)分別通過若干繩索(9)連接重物(10);蒸餾器內(nèi)襯(21)置于蒸餾器外殼(5)內(nèi)，并通過墊板(4)與蒸餾器外殼(5)固定連接，蒸餾器內(nèi)襯(21)的內(nèi)壁上涂反光漆(15)，在蒸餾器內(nèi)襯(21)與蒸餾器外殼(5)之間填充保溫材料(20);吸熱板(19)置于蒸餾器內(nèi)襯(21)內(nèi)，吸熱板(19)上具有若干滲水孔(24)，吸熱板(19)的上表面涂選擇性吸收涂層(17)，吸熱板(19)的邊緣側(cè)固定若干泡沫板(18);透明采光罩(2)的底部固定在墊板(4)上，并由玻璃膠(3)密封，透明采光罩(2)和蒸餾器內(nèi)襯(21)圍成的密閉空間為蒸餾室(I);蒸餾器內(nèi)襯(21)的內(nèi)壁固定若干淡水收集槽(16)，每個淡水收集槽(16)通過淡水排水管(6)連接一個淡水收集瓶(7)，所有淡水收集瓶(7)均固定在凹型浮板(11)上；蒸餾器內(nèi)襯(21)的底板上具有若干補(bǔ)水孔(25)，每個補(bǔ)水孔(25)上固定連接一個補(bǔ)水管(13)，所有補(bǔ)水管(13)的另一端依次穿過保溫材料(20)、蒸餾器外殼(5)和凹型浮板(11)，并裹上過濾網(wǎng)(14)，補(bǔ)水管(13)與蒸懼器外殼(5)相交處由密封膠(12)密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置，其特征在于，所述透明采光罩(2)由支架(23)、密封條(22)和若干塊透明玻璃(26)組成，所述透明玻璃(26)通過密封條(22 )密封粘貼在支架(23 )上，透明玻璃(26 )與水平面的夾角等于當(dāng)?shù)氐木暥取?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置，其特征在于，所述吸熱板(19)上涂有選擇性吸收涂層(17)，吸熱板(19)上的滲水孔的直徑為O. 2-0. 8 mm ;泡沫板(18)與蒸懼器內(nèi)襯(21)內(nèi)壁四周的間距為5_50mm ;補(bǔ)水管(13)的內(nèi)徑為6 50 mm。
專利摘要本實用新型公開了一種自給補(bǔ)水盤式太陽能海水淡化裝置，包括透明采光罩(2)、墊板(4)、蒸餾器外殼(5)、淡水收集瓶(7)、保護(hù)帶(8)、凹型浮板(11)、補(bǔ)水管(13)、吸熱板(19)、泡沫板(18)、保溫材料(20)和蒸餾器內(nèi)襯(21)；所述蒸餾器外殼(5)置于凹型浮板(11)的凹槽內(nèi)，凹型浮板(11)的外壁固定若干保護(hù)帶(8)；凹型浮板(11)的下表面邊緣側(cè)分別通過若干繩索(9)連接重物(10)；蒸餾器內(nèi)襯(21)置于蒸餾器外殼(5)內(nèi)，并通過墊板(4)與蒸餾器外殼(5)固定連接，蒸餾器內(nèi)襯(21)的內(nèi)壁上涂反光漆(15)，在蒸餾器內(nèi)襯(21)與蒸餾器外殼(5)之間填充保溫材料(20)；吸熱板(19)置于蒸餾器內(nèi)襯(21)內(nèi)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、不用人工看管，特別適合在孤島海邊、航海的船舶上使用。
文檔編號C02F1/08GK202671244SQ20122020568
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者肖剛, 倪明江, 駱仲泱, 高翔, 岑可法, 方夢祥, 周勁松, 施正倫, 程樂鳴, 王勤輝, 王樹榮, 余春江 申請人:浙江大學(xué)