一種海水淡化裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種海水淡化裝置，至少包括蓄水箱、超聲霧化器、氣液混合單元、蒸發(fā)冷凝單元，以及將上述部件之間互相連通的管道，其中蓄水箱中存儲(chǔ)有海水，超聲霧化器通過(guò)管道連接蓄水箱；氣液混合單元由空氣壓縮機(jī)、進(jìn)氣管道以及噴嘴組成；所述的蒸發(fā)冷凝單元至少包括蒸發(fā)器、微波加熱裝置、格柵過(guò)濾裝置、冷凝導(dǎo)流板以及出水管，所述的蒸發(fā)器的內(nèi)部為中空的蒸發(fā)腔，微波加熱裝置安裝在蒸發(fā)腔的內(nèi)壁上，格柵過(guò)濾裝置覆蓋在蒸發(fā)腔的頂部，冷凝導(dǎo)流板安裝在格柵過(guò)濾裝置的上方，冷凝導(dǎo)流板上設(shè)有導(dǎo)流槽。該裝置噴出液滴小、霧化液滴均勻性好、蒸發(fā)速度快，微波加熱法蒸發(fā)水的能量利用率高，能夠調(diào)節(jié)霧化顆粒大小，能量利用率提高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種海水淡化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種海水淡化裝置，尤其涉及一種氣液混合的低能耗的高效的海水淡化裝置，屬于海水淡化裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展和環(huán)境資源的日益破壞，水資源危機(jī)已成為僅次于全球氣候變暖的世界第二大環(huán)境問(wèn)題。地球有大約70%的面積是海洋，因此海水淡化是解決水資源危機(jī)、開(kāi)拓新的安全水源的必然選擇。目前國(guó)內(nèi)外海水淡化技術(shù)種類(lèi)繁多，多級(jí)閃蒸技術(shù)雖技術(shù)成熟但動(dòng)力消耗大；低溫多效蒸餾技術(shù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高；反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展較快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本也在持續(xù)降低，但對(duì)海水水質(zhì)的適應(yīng)范圍、系統(tǒng)穩(wěn)定性尚有進(jìn)一步提聞的空間。
[0003]傳統(tǒng)的海水淡化中使用的多效蒸餾技術(shù)和壓力蒸餾技術(shù)會(huì)消耗大量的能源，所需儀器較大；反滲透法對(duì)海水預(yù)處理要求嚴(yán)格，膜需要定期更換；壓力水泵射流霧化噴嘴霧化粒度較粗，蒸發(fā)冷凝能量利用率不高。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利CN201882940U公開(kāi)了一種包括盛裝部、導(dǎo)熱蓋、自動(dòng)開(kāi)關(guān)和導(dǎo)管的海水淡化裝置，該裝置用導(dǎo)引管導(dǎo)入海水，利用物理蒸發(fā)的方法將海水淡化以獲得海水。但該裝置導(dǎo)熱罩設(shè)置在盛裝部上并不能有效提供整個(gè)裝置所需的能量。中國(guó)專(zhuān)利CN201195697Y公開(kāi)了一種新型微型海水淡化裝置，包括手動(dòng)增壓泵、有機(jī)過(guò)濾泵、高壓艙以及外殼，該裝置體積小攜帶方便但需要采用手動(dòng)加壓的方式；中國(guó)專(zhuān)利CN2685321Y公開(kāi)了一種手動(dòng)海水淡化裝置，包括粗濾器、反滲透預(yù)處理組件、手動(dòng)高壓泵、穩(wěn)壓閥和反滲透膜組件，該裝置由單獨(dú)的兩部分組成，分別是海水預(yù)處理部分和反滲透處理部分，因此這種海水淡化裝置的體積大、攜帶不方便。
`[0005]對(duì)比中國(guó)專(zhuān)利CN2687107Y公開(kāi)了一種氣液混合高速蒸發(fā)海水淡化裝置，由透明汽化大棚、颶風(fēng)罩、鼓風(fēng)機(jī)、壓力噴射裝置和擴(kuò)散器等組成，該裝置成本較低、性能穩(wěn)定，但在混合室內(nèi)不能保證經(jīng)過(guò)高壓高速使海水霧滴和空氣混合后能夠被充分蒸發(fā)汽化；另一方面該裝置能量利用率降低。
[0006]因此目前仍迫切需要開(kāi)發(fā)低能耗、使用方便的海水淡化裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種海水淡化裝置，解決了【背景技術(shù)】中的不足，該裝置噴出液滴小、霧化液滴均勻性好、蒸發(fā)速度快，微波加熱法蒸發(fā)水的能量利用率高，能夠調(diào)節(jié)霧化顆粒大小，能量利用率提高。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0009]一種海水淡化裝置，至少包括蓄水箱、超聲霧化器、氣液混合單元、蒸發(fā)冷凝單元，以及將上述部件之間互相連通的管道，其中蓄水箱中存儲(chǔ)有海水，超聲霧化器通過(guò)管道連接蓄水箱，并將蓄水箱中的海水霧化為小液滴；氣液混合單元由空氣壓縮機(jī)、進(jìn)氣管道以及噴嘴組成，所述的進(jìn)氣管道與噴嘴連接，空氣壓縮機(jī)安裝于進(jìn)氣管道上，超聲霧化器與噴嘴連接，空氣壓縮器所壓縮的空氣與超聲霧化器霧化的小液滴在噴嘴內(nèi)混合后由噴嘴內(nèi)噴出；所述的蒸發(fā)冷凝單元至少包括蒸發(fā)器、微波加熱裝置、格柵過(guò)濾裝置、冷凝導(dǎo)流板以及出水管，所述的蒸發(fā)器的內(nèi)部為中空的蒸發(fā)腔，噴嘴位于蒸發(fā)腔內(nèi)，微波加熱裝置安裝在蒸發(fā)腔的內(nèi)壁上，格柵過(guò)濾裝置中設(shè)有用于過(guò)濾霧滴的濾網(wǎng)，格柵過(guò)濾裝置覆蓋在蒸發(fā)腔的頂部，冷凝導(dǎo)流板安裝在格柵過(guò)濾裝置的上方，冷凝導(dǎo)流板上設(shè)有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽連通出水管，在蒸發(fā)腔中被蒸發(fā)的水蒸氣穿過(guò)濾網(wǎng)后在冷凝導(dǎo)流板上凝結(jié)為液滴并沿著導(dǎo)流槽由出水管流出并收集。 [0010]所述的冷凝導(dǎo)流板的上方設(shè)有一層隔板，隔板與冷凝導(dǎo)流板之間的側(cè)邊密封，兩者之間共同形成一左右通透的通風(fēng)道，通風(fēng)道的一端通向外界空氣，通風(fēng)道的另一端與進(jìn)氣管道連通。
[0011]所述的冷凝導(dǎo)流板的橫截面呈弧形，縱截面呈波紋狀，冷凝導(dǎo)流板上所設(shè)有的導(dǎo)流槽位于波紋的底部，且沿著橫截面方向分布，導(dǎo)流槽的底端均與出水管連通。所述的冷凝導(dǎo)流板的材質(zhì)為鋁合金。
[0012]所述的蒸發(fā)器的底部設(shè)有濃縮鹽水池以及濃縮鹽水出液閥門(mén)。
[0013]所述的蒸發(fā)器的側(cè)壁上設(shè)有泄壓排氣窗。
[0014]本發(fā)明中所提供的海水淡化裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn):在本發(fā)明中由于采用了超聲霧化器，在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的冷海水的出口處用超聲波噴霧裝置，將水霧化成超微粒子，和進(jìn)氣管道噴射出的空氣氣流混合均勻后形成汽液混合物，能夠調(diào)節(jié)霧化顆粒的大小從而改變蒸發(fā)比表面積與蒸發(fā)速率；采用微波加熱技術(shù)分離汽體與濃縮鹽水小液滴，提高了蒸發(fā)過(guò)程中的熱利用效率；在蒸發(fā)器頂部安裝的冷凝導(dǎo)流板，由于冷凝導(dǎo)流板的上方為與進(jìn)氣管道連接的通風(fēng)道，因此在使用時(shí)，水蒸氣冷凝時(shí)的熱量既可以通過(guò)冷凝導(dǎo)流板傳輸給空氣，從而升高壓縮空氣的溫度，減少蒸發(fā)時(shí)所需要的熱量；另一方面，由于通風(fēng)道中不斷進(jìn)入的冷空氣，冷空氣能夠降低冷凝導(dǎo)流板的溫度，從而使水蒸氣獲得更好的冷凝。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明所提供的海水淡化裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明所提供的海水淡化裝置的工作流程圖；
[0017]圖3為冷凝導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1-蓄水箱，2-超聲霧化器，3-空氣壓縮機(jī)，4-進(jìn)氣管道，5-噴嘴，6-蒸發(fā)腔，7-微波加熱裝置，8-格柵過(guò)濾裝置，9-冷凝導(dǎo)流板，10-出水管，11-導(dǎo)流槽，12-隔板，13-通風(fēng)道，14-濃縮鹽水池，15-泄壓排氣窗。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)具體的說(shuō)明。
[0020]本發(fā)明所提供的海水淡化裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括蓄水箱1、超聲霧化器
2、氣液混合單元、蒸發(fā)冷凝單元，以及將上述部件之間互相連通的管道，其中蓄水箱I中存儲(chǔ)有海水，超聲霧化器2通過(guò)管道連接蓄水箱1，并將蓄水箱中的海水霧化為小液滴，由于超聲波具有破壞液面慣性與表面張力而產(chǎn)生空化作用的緣故，當(dāng)液體表面張力波足夠時(shí)，就會(huì)在波峰飛出氣霧；霧化顆粒直徑大小的不同導(dǎo)致蒸發(fā)速度的不同，高強(qiáng)度的超聲波的頻率一般為10 — 40KHZ，因此控制超聲波噴霧裝置的頻率使得噴出的霧化顆粒能夠被充分汽化分尚。
[0021]氣液混合單元由空氣壓縮機(jī)3、進(jìn)氣管道4以及噴嘴5組成，所述的進(jìn)氣管道4與噴嘴5連接，空氣壓縮機(jī)3安裝于進(jìn)氣管道4上，超聲霧化器2與噴嘴5連接，空氣壓縮器3所壓縮的空氣與超聲霧化器2霧化的小液滴在噴嘴5內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，充分混合均勻后從出口端處向空中噴射而出。
[0022]所述的蒸發(fā)冷凝單元至少包括蒸發(fā)器、微波加熱裝置7、格柵過(guò)濾裝置8、冷凝導(dǎo)流板9以及出水管10，所述的蒸發(fā)器的內(nèi)部為中空的蒸發(fā)腔6，噴嘴5位于蒸發(fā)腔6內(nèi)，微波加熱裝置7安裝在蒸發(fā)腔6的內(nèi)壁上，能夠提供進(jìn)入蒸發(fā)腔6內(nèi)的汽液混合物連續(xù)不斷地被霧化汽化時(shí)所吸收的熱量——汽化熱，通過(guò)設(shè)定微波加熱裝置的功率以及面積大小，能夠使一定量的汽液混合物可以被充分汽化分離。蒸發(fā)腔的容積，應(yīng)根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入蒸發(fā)腔的液滴量與液滴大小而設(shè)定，以滿足一定量的汽液混合物可以被充分汽化分離?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整小液滴與噴入的壓縮空氣的比例以及進(jìn)入蒸發(fā)腔的流速來(lái)控制單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入蒸發(fā)腔的液滴量。
[0023]格柵過(guò)濾裝置8中設(shè)有用于過(guò)濾霧滴的濾網(wǎng)，格柵過(guò)濾裝置8覆蓋在蒸發(fā)腔6的頂部，以避免上升的海水水霧腐蝕鋁制冷凝導(dǎo)流板，所設(shè)置的濾網(wǎng)可以使上升的汽液中被霧化的微小氣體顆粒通過(guò)濾網(wǎng)，水相則被攔截下來(lái)繼續(xù)被汽化。
[0024]冷凝導(dǎo)流板9安裝在格柵過(guò)濾裝置的上方，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，冷凝導(dǎo)流板9上設(shè)有導(dǎo)流槽11， 導(dǎo)流槽11連通出水管10，在蒸發(fā)腔中被蒸發(fā)的水蒸氣穿過(guò)濾網(wǎng)后在冷凝導(dǎo)流板9上凝結(jié)為液滴并沿著導(dǎo)流槽由出水管流出并收集。
[0025]所述的冷凝導(dǎo)流板9的上方設(shè)有一層隔板12，隔板12為聚四氟乙烯材質(zhì)片。隔板12與冷凝導(dǎo)流板9之間的側(cè)邊密封，兩者之間共同形成一左右通透的通風(fēng)道13，通風(fēng)道13的一端通向外界空氣，通風(fēng)道13的另一端與進(jìn)氣管道4連通。
[0026]所述的冷凝導(dǎo)流板9的橫截面呈弧形，縱截面呈波紋狀，冷凝導(dǎo)流板9上所設(shè)有的導(dǎo)流槽11位于波紋的底部，且沿著橫截面方向分布，導(dǎo)流槽11的底端均與出水管10連通。所述的冷凝導(dǎo)流板9的材質(zhì)為鋁合金，鋁的導(dǎo)熱性很好，加熱或冷卻時(shí)不會(huì)由于溫差產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致容器變形。
[0027]在本實(shí)施例中，所述的蒸發(fā)器的底部設(shè)有濃縮鹽水池14以及濃縮鹽水出液閥門(mén)，用于收集鹽水。蒸發(fā)器的側(cè)壁上設(shè)有泄壓排氣窗15，可根據(jù)蒸發(fā)腔內(nèi)的氣壓壓差變化自動(dòng)開(kāi)啟泄壓排氣及自動(dòng)關(guān)閉停止泄壓排氣。
[0028]本發(fā)明所提供的海水淡化裝置的工作流程如下:首先開(kāi)啟蓄水箱的出水閥門(mén)流出經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的冷海水，通過(guò)超聲霧化器產(chǎn)生大量霧化小液滴，超聲霧化器的出口垂直于進(jìn)氣管道并密封連接，在連接處產(chǎn)生負(fù)壓便于霧化小液滴與進(jìn)氣管道噴射出的壓縮空氣混合?；旌虾筮M(jìn)入噴嘴的管道內(nèi)噴嘴噴出送入蒸發(fā)器內(nèi)。噴射擴(kuò)散至蒸發(fā)器中的微細(xì)懸浮汽液混合物，吸收周?chē)罅康奈⒉ㄝ椛錈崃?，膨脹后形成霧云被快速蒸發(fā)汽化。此時(shí)，蒸發(fā)器體內(nèi)的大量的多余的氣體聚集之后，由于氣壓的不斷變化，多余的氣體不斷地從泄壓排氣窗被快速輸送出去。快速流動(dòng)的水汽流攜帶著大量的懸浮小霧滴同時(shí)運(yùn)行上升，所設(shè)置的濾網(wǎng)可以保證上升的汽液中被霧化的微小氣體顆?？梢酝ㄟ^(guò)濾網(wǎng)，水相則被攔截下來(lái)繼續(xù)被汽化。其中部分微細(xì)顆粒被蒸發(fā)汽化上升以后，部分上升水氣流接觸到上部冷凝導(dǎo)流板，遇冷凝聚成液滴，由于冷凝導(dǎo)流板的弧度設(shè)計(jì)，液滴匯聚成股流下，從排水管道不斷地排出。在蒸發(fā)器頂部安裝的冷凝導(dǎo)流板，由于冷凝導(dǎo)流板的上方為與進(jìn)氣管道連接的通風(fēng)道，因此在使用時(shí)，水蒸氣冷凝時(shí)的熱量既可以通過(guò)冷凝導(dǎo)流板傳輸給空氣，從而升高壓縮空氣的溫度，減少蒸發(fā)時(shí)所需要的 熱量；另一方面，由于通風(fēng)道中不斷進(jìn)入的冷空氣，冷空氣能夠降低冷凝導(dǎo)流板的溫度，從而使水蒸氣獲得更好的冷凝。整個(gè)裝置達(dá)到低能耗汽液混合高速蒸發(fā)海水淡化的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種海水淡化裝置，其特征在于:至少包括蓄水箱、超聲霧化器、氣液混合單元、蒸發(fā)冷凝單元，以及將上述部件之間互相連通的管道，其中蓄水箱中存儲(chǔ)有海水，超聲霧化器通過(guò)管道連接蓄水箱，并將蓄水箱中的海水霧化為小液滴；氣液混合單元由空氣壓縮機(jī)、進(jìn)氣管道以及噴嘴組成，所述的進(jìn)氣管道與噴嘴連接，空氣壓縮機(jī)安裝于進(jìn)氣管道上，超聲霧化器與噴嘴連接，空氣壓縮器所壓縮的空氣與超聲霧化器霧化的小液滴在噴嘴內(nèi)混合后由噴嘴內(nèi)噴出；所述的蒸發(fā)冷凝單元至少包括蒸發(fā)器、微波加熱裝置、格柵過(guò)濾裝置、冷凝導(dǎo)流板以及出水管，所述的蒸發(fā)器的內(nèi)部為中空的蒸發(fā)腔，噴嘴位于蒸發(fā)腔內(nèi)，微波加熱裝置安裝在蒸發(fā)腔的內(nèi)壁上，格柵過(guò)濾裝置中設(shè)有用于過(guò)濾霧滴的濾網(wǎng)，格柵過(guò)濾裝置覆蓋在蒸發(fā)腔的頂部，冷凝導(dǎo)流板安裝在格柵過(guò)濾裝置的上方，冷凝導(dǎo)流板上設(shè)有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽連通出水管，在蒸發(fā) 腔中被蒸發(fā)的水蒸氣穿過(guò)濾網(wǎng)后在冷凝導(dǎo)流板上凝結(jié)為液滴并沿著導(dǎo)流槽由出水管流出并收集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化裝置，其特征在于:所述的冷凝導(dǎo)流板的上方設(shè)有一層隔板，隔板與冷凝導(dǎo)流板之間的側(cè)邊密封，兩者之間共同形成一左右通透的通風(fēng)道，通風(fēng)道的一端通向外界空氣，通風(fēng)道的另一端與進(jìn)氣管道連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化裝置，其特征在于:所述的冷凝導(dǎo)流板的橫截面呈弧形，縱截面呈波紋狀，冷凝導(dǎo)流板上所設(shè)有的導(dǎo)流槽位于波紋的底部，且沿著橫截面方向分布，導(dǎo)流槽的底端均與出水管連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海水淡化裝置，其特征在于:所述的冷凝導(dǎo)流板的材質(zhì)為鋁I=1-Wl O
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化裝置，其特征在于:所述的蒸發(fā)器的底部設(shè)有濃縮鹽水池以及濃縮鹽水出液閥門(mén)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化裝置，其特征在于:所述的蒸發(fā)器的側(cè)壁上設(shè)有泄壓排氣窗。
【文檔編號(hào)】C02F1/36GK103693700SQ201310723554
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】龔蕊, 張大鵬, 王朝暉, 周成岡, 吳金平 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）