本發(fā)明涉及利用太陽能聚光直接加熱海水使之蒸發(fā)，通過空氣的加濕除濕過程，提取淡水的裝置，屬于太陽能熱利用和海水淡化及水處理技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種順向聚光多效回熱陣列式加濕除濕太陽能海水淡化裝置。

背景技術(shù)：
目前太陽能海水淡化的最大問題是成本高、規(guī)模小。從成本上來說，大規(guī)模反滲透海水淡化系統(tǒng)目前的造水價格約在5-8元/噸；大規(guī)模低溫多效海水淡化系統(tǒng)一般與電廠結(jié)合，成本在8-10元左右。而太陽能海水淡化系統(tǒng)，目前造水價格都在20元/噸以上，這是以系統(tǒng)壽命20年，平均每平方米集熱器產(chǎn)水12升/天得到的，實際價格可能比這要高。從規(guī)模上看，目前世界上比較大的太陽能海水淡化系統(tǒng)每天也只有幾十噸，與反滲透系統(tǒng)相比差距較大，也無法比擬低溫多效系統(tǒng)的產(chǎn)水量。這些瓶頸一直困擾著太陽能海水淡化技術(shù)的前景。針對上述問題，提出順向聚光直接加熱海水淡化的技術(shù)方案。其特點是將光直接輸送到海水中，并直接引起海水蒸發(fā)，后續(xù)再重復(fù)利用蒸汽凝結(jié)的潛熱，從而將聚光器、接收器、儲熱器、管路和淡化器合而為一。變成一個濃縮的系統(tǒng)，從而減少能量的傳遞阻力，并盡可能地使用非金屬材料，實現(xiàn)抗腐蝕和低成本的目標。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，為了改善現(xiàn)有太陽能海水淡化裝置的性能，提高其熱能利用率，實現(xiàn)太陽能聚光集熱技術(shù)和新型加濕除濕傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)的耦合，本發(fā)明提供了一種順向聚光多效回熱陣列式加濕除濕的海水淡化裝置，采用聚光直接加熱多效加濕除濕系統(tǒng)，實現(xiàn)加濕除濕系統(tǒng)多效回熱，提高系統(tǒng)的熱利用效率。聚光器采用經(jīng)設(shè)計的菲涅爾透鏡進行聚光，也可以采用槽式CPC聚光器和其他順向聚光器。這里，光的接收器就是淡化系統(tǒng)的蒸發(fā)器，將多個系統(tǒng)濃縮在一起，大大降低了系統(tǒng)的傳熱阻力和減少了系統(tǒng)的部件。一種順向聚光多效回熱陣列式加濕除濕太陽能海水淡化裝置，該海水淡化裝置包括聚光器，透明玻璃蓋板，加濕器，冷凝器，鹽水盤，冷熱風道，循環(huán)水泵，控制閥。其中加濕器內(nèi)部包含噴淋器，黑色多孔材料和鹽水盤。加濕器和冷凝器上下分布，組成一個獨立單元。工作原理：沿聚光器表明垂直方向入射的太陽光線經(jīng)過聚光器和二次聚光器匯聚到玻璃蓋板，并透過蓋板，進入由黑色多孔材料組成的加濕器中。透過噴淋器噴灑到加濕器上，與空氣進行熱濕交換形成濕飽和蒸汽，濕空氣在風道中風機的驅(qū)動下，進入下一級冷凝器中冷凝成淡水。鹽水盤底部的濃海水經(jīng)循環(huán)水泵抽到下一級冷凝器中，在冷凝器中吸收了氣化潛熱的濃海水，再回到本級的加濕腔中進行噴淋。每一級單元結(jié)構(gòu)完全相同，封閉空間內(nèi)空氣在風機的作用下不斷循環(huán)，在每一效之間不斷被加濕，然后被除濕。能量回收級不采用聚光方式加熱，只是回收鹽水盤和第一級冷凝器中的熱能，是個單級熱回收加濕除濕系統(tǒng)。所述的二次聚光器是為了使個別散射的光線重新匯聚到透明玻璃蓋板范圍內(nèi)，玻璃蓋板采用超白玻璃，增強透過性。多孔材料的表面有親水膜，作為加濕器均布在加濕腔內(nèi)。有益效果：(1)采用菲涅爾透鏡、復(fù)合拋物面以及其他類似聚光器進行聚光，太陽光直接照射外壁面的受熱盤管和加濕腔內(nèi)的黑色多孔材料上。使得海水直接吸收太陽光，利用強光直接蒸發(fā)海水，省略了換熱器，減少了傳熱環(huán)節(jié)，提高了聚熱效率。(2)黑色多孔材料對加濕器進行填充，可增加太陽光在蒸發(fā)器內(nèi)的光程，強化海水對太陽熱能的吸收效率，提高了裝置的可靠性。(3)采用塑料冷凝器，整個裝置全部可以用非金屬材料制造，從而提高了整個系統(tǒng)的抗腐蝕性；降低了裝置造價，減輕重量，有利于推廣應(yīng)用。(4)利用多效噴淋系統(tǒng)、親水黑色多孔陶瓷提高了進料海水與空氣的傳熱傳質(zhì)，以及濕空氣的含濕量，增大了海水與空氣的接觸面積，利用多效回熱方法，降低了進料海水與加熱溫度的溫差，節(jié)約了熱能。本發(fā)明將傳統(tǒng)除濕加濕型太陽能海水淡化系統(tǒng)進行了改進，實現(xiàn)了多效加熱，在熱利用方面，將鹽水盤底部濃海水通過受冷凝器加熱后噴淋來產(chǎn)水濕空氣，充分利用了濕空氣的凝結(jié)潛熱，采用多級加濕除濕相結(jié)合，各效充分利用獲得的熱能，這樣的裝置中各效熱能利用比較均衡。附圖說明圖1為本發(fā)明采用單級菲涅爾聚光加濕除濕的海水淡化機原理圖；圖2為本發(fā)明采用菲涅爾聚光五級海水淡化機的原理圖；圖3為本發(fā)明聚光體的復(fù)合式拋物面形成原理圖；圖4為本發(fā)明復(fù)合式拋物面海水淡化機的光路運行原理圖；圖5為本發(fā)明采用復(fù)合拋物面兩列五級陣列槽式海水淡化機的立體結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明采用多個復(fù)合拋物面整列的槽式海水淡化機原理圖。其中，1—太陽入射光；2—順向聚光器；3—二次聚光器；4—玻璃蓋板；5—噴淋器；6—小噴淋器；7—加濕器；8—控制閥；9—鹽水盤；10—熱風道；11—循環(huán)水泵；12—排濃出口；13—淡水出口；14—海水入口；15—冷凝器；16—風機；17—冷風道；18—海水進口；19—淡水出口；20—拋物面外沿入射光線；21—拋物面內(nèi)沿入射光線；22—拋物面反射面；23—保溫材料；f1—左側(cè)拋物面焦點；f2—右側(cè)拋物面焦點。具體實施方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。如附圖1和2所示，本發(fā)明提供了一種順向聚光多效回熱陣列式加濕除濕太陽能海水淡化裝置，裝置主要包括聚光器2、二次聚光器3、噴淋器5、加濕器7、控制閥8、鹽水盤9、循環(huán)水泵11、冷凝器15和風機16；其中，聚光器采用自制菲涅爾圓弧形透鏡，二次聚光器采用復(fù)合拋物面型反射鋁板。二次聚光器連接在加濕除濕單元的邊緣處。如圖2所示，從右往左分別是回熱級、第一級、第二級、第三級、第四級和最終級加濕除濕海水淡化單元。該海水淡化機將多個加濕除濕型海水淡化單元串連陣列起來，進料海水是通過串聯(lián)水平陣列方式進入裝置參與淡化過程，組成一個多級太陽能加濕除濕型海水淡化裝置。利用順向聚光器將匯聚的光線穿透玻璃蓋板4對加濕器7進行聚光直接加熱。每一級的鹽水盤9通過管道相連，這樣保證有同等的水量。鹽水盤9對從加濕器7滴落的海水進行收集，經(jīng)過底部循環(huán)水泵11和噴淋器5將海水噴入各級加濕器7上，實現(xiàn)對海水等溫加熱的過程，并與空氣進行熱濕交換形成的濕飽和蒸汽，在第一級和最后一級單元內(nèi)風機16的驅(qū)動下，在各級加濕除濕單元中循環(huán)，實現(xiàn)了加濕除濕的過程；高溫高濕的蒸汽與冷凝器的進料海水進行換熱、冷凝，生成淡水，同時對進料海水進行預(yù)熱，實現(xiàn)了多級等溫加熱、多效回熱的過程，提高了太陽能的熱利用效率。具體的連接方式如圖2，進料海水首先進入能量回收級的加濕除濕單元，此單元不在聚光器2聚光范圍之內(nèi)，只是用來回收第一級冷凝器中部分海水的顯熱。第一級中的風機16將加濕器7中高溫高濕蒸汽，通過風道送入第二級的冷凝器15中，與冷凝器15內(nèi)部較冷的海水進行換熱、冷凝，生成淡水，同時對進料海水進行預(yù)熱。冷凝后的空氣再進入第三級的加濕器7中，產(chǎn)生的高溫高濕蒸汽，送入第四級除濕腔中冷凝，冷凝后的空氣進入最終級加濕器中。最終一級中的風機，助推空氣，依次經(jīng)過，最終級除濕腔、第四級加濕腔、第三級除濕腔、第二級加濕腔和第一級除濕腔，這樣空氣在加濕腔和除濕腔中交錯通過，形成了一來一去完整封閉式循環(huán)。在整個裝置中，前一級鹽水盤中的濃鹽水總是被各級的循環(huán)水泵11送入后一級冷凝器，再在后一級加濕器上進行噴淋。只有最終級鹽水盤中的濃鹽水被水泵送入該級加濕器噴淋。如附圖3所示，左右聚光體內(nèi)側(cè)的拋物面反射面形成的復(fù)合拋物面反射面。復(fù)合拋物反射面是由一個平面拋物線沿水平軸向右平移此拋物線的兩倍焦距的距離并與原拋物線的右半部分相交，去掉交點兩側(cè)的拋物線部分，用長度為兩拋物線焦點距離一半的直線去截剩余的錐形拋物線圖，對截后圖形的兩下端點豎直延長成線，達到設(shè)計長度后分別于一個半圓相切，將兩點切點水平相連，所形成的圖形即可得到一個槽式復(fù)合拋物面。如附圖4和5所示，拋物面外沿入射光線21是入射到拋物面反射面的邊界光線，拋物面內(nèi)沿入射光線22是入射到拋物面反射面內(nèi)沿的邊界光線，拋物面外沿入射光線21和拋物面內(nèi)沿入射光線22之間的入射光線沿對稱軸入射都能照射到拋物面反射面23上，并被反射到玻璃蓋板4上。復(fù)合拋物面下面并排放置著兩組五級陣列式加濕除濕裝置，經(jīng)過拋物面反射面23反射的入射光線透過玻璃蓋板4進入到加濕器7中，不斷給加濕器7加熱。裝置四周和底部由保溫材料24覆蓋，阻止裝置向外界散熱。復(fù)合拋物面下的光線接收器部分就是五級淡化單元的蒸發(fā)器，將多個單元濃縮在一起，大大減少了系統(tǒng)的傳熱阻力和系統(tǒng)部件。位于復(fù)合拋物面聚光器外部的是用于能量回收的加濕除濕單元。復(fù)合拋物面下的五級淡化裝置和外部用于能量回收的加濕除濕單元底部均有淡水出口13。兩組能量回收單元前側(cè)都有海水入口14，連接到內(nèi)部冷凝器15。如附圖6所示，數(shù)個槽式復(fù)合拋物面聚光直熱淡化裝置串接在一起，通過給排水管道和冷熱風道相連。入射光線分別直接加熱各裝置內(nèi)的加濕器，海水從右側(cè)能量回收級進入。各槽式裝置內(nèi)的鹽水盤9通過穿過外壁的管道相連接，保證每效有同等的水量。高溫飽和濕空氣在各裝置加濕除濕器中循環(huán)，通過冷凝器冷凝出淡水，分別由各裝置底部淡水出口13輸出系統(tǒng)，再進一步收集。低溫空氣進入加濕器7，重新獲得高溫飽和濕空氣，循環(huán)往復(fù)。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。