本發(fā)明涉及一種循環(huán)聚光熱咸淡水分離器。

背景技術(shù)：

世界上許多地方都缺乏淡水，缺水地區(qū)往往是由于強烈的太陽光所致，如新疆南部地區(qū)，擁有優(yōu)質(zhì)太陽能源和可供淡化的咸水。因此，利用太陽能進行咸水淡化從而解決居民飲用水和農(nóng)業(yè)灌溉問題具有重要的意義。在節(jié)能減排技術(shù)不斷進步的背景下，太陽能蒸發(fā)器獲取淡水裝置成為了當(dāng)前全球的研究熱點。然而，太陽能蒸發(fā)器淡化技術(shù)至今仍然不能大規(guī)模推廣利用，究其原因是它的效率低下，無法與傳統(tǒng)的工業(yè)化鹽堿水淡化系統(tǒng)相媲美，而且以往的研究都不能解決太陽能蒸發(fā)器淡化技術(shù)中能源重復(fù)利用的問題，對太陽能蒸發(fā)器產(chǎn)生的水蒸氣進行冷凝時，蒸汽散熱所產(chǎn)生的能量被浪費了，直接散發(fā)到了空氣中。另外，現(xiàn)有的太陽能蒸發(fā)器構(gòu)造一般是由傾斜玻璃、集熱底板、蒸發(fā)器、集水裝置組成，將太陽能蒸發(fā)器置于太陽光照充足的區(qū)域，太陽光透過傾斜玻璃進入蒸發(fā)器，被集熱底板吸收，從而蒸發(fā)器內(nèi)部溫度升高產(chǎn)生水蒸氣，在重力作用下，水蒸氣在傾斜玻璃上凝結(jié)而成的水珠匯集流入集水裝置。傳統(tǒng)的太陽能蒸發(fā)器構(gòu)造過于簡單，工作效率過低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種循環(huán)聚光熱咸淡水分離器。

一種循環(huán)聚光熱咸淡水分離器，主要包括進水單元、熱交換單元、聚光蒸發(fā)單元、冷凝單元，熱交換單元包括聚光熱盤管和高溫蒸汽盤管，高溫蒸汽盤管與聚光熱盤管相互接觸進行熱交換，高溫蒸汽盤管進口對應(yīng)聚光熱盤管出口，高溫蒸汽盤管出口對應(yīng)聚光熱盤管進口，進水單元與聚光熱盤管進口相連，冷凝單元與高溫蒸汽盤管出口相連，聚光熱盤管出口與聚光蒸發(fā)單元相連，高溫蒸汽盤管進口與聚光蒸發(fā)單元相連，聚光蒸發(fā)單元設(shè)有聚光裝置。

所述聚光熱盤管采用黑色玻璃管，與高溫蒸汽盤管接觸部分往返彎曲。

所述高溫蒸汽盤管采用玻璃管，與聚光熱盤管接觸部分往返彎曲。

進一步設(shè)有支撐板，用于安置聚光熱盤管和高溫蒸汽盤管，固定盤管的同時保證聚光熱盤管面向陽光。

所述聚光熱盤管和高溫蒸汽盤管相切接觸，空隙處采用傳熱材料填充。

進一步，聚光熱盤管出口的端部設(shè)有一個自旋噴頭，使進水以水平噴流形式進入聚光蒸發(fā)單元，通過噴流自旋形成水平對流。

進一步，在聚光蒸發(fā)單元內(nèi)設(shè)有抽氣泵，用于內(nèi)部高溫蒸汽抽入到高溫蒸汽盤管進口。

所述聚光蒸發(fā)單元的聚光裝置采用三個柱面鏡和一個反光鏡，從而具有四面聚光熱功能。

所述的冷凝單元包括冷凝室和集水器。

本發(fā)明的有益效果是，該循環(huán)聚光熱咸淡水分離器具有聚光熱盤管和高溫蒸汽盤管，兩者重疊進行熱交換，充分利用了高溫蒸汽的熱量給冷咸水加熱，使能量利用率更高；并且蒸發(fā)單元，不僅能夠?qū)崴M行二次加熱，還極大地提高了聚熱溫度，設(shè)有自旋噴頭和抽氣泵，可以促進水蒸氣的循環(huán)對流換熱，大大提高工作效率，而且具有不間斷產(chǎn)水功能。

本發(fā)明不僅制造成本低，能源利用率高，持續(xù)產(chǎn)水，而且與現(xiàn)有技術(shù)相比，工作效率得到明顯提升，具有廣泛的市場前景。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明；

圖1是本發(fā)明循環(huán)聚光熱咸淡水分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明循環(huán)聚光熱咸淡水分離器的工作示意圖；

圖3是自旋噴頭的工作原理圖；

圖4是聚光熱盤管與高溫蒸汽盤管相切重疊的截面圖；

圖5是聚光熱盤管單獨示意圖；

圖6是高溫蒸汽盤管單獨示意圖；

圖中：直立儲水箱1、聚光熱盤管進口2-1、聚光熱盤管出口2-2、高溫蒸汽盤管進口3-1、高溫蒸汽盤管出口3-2、支撐板4、自旋噴頭5、抽氣泵6、蒸發(fā)器7、柱面鏡8、反光鏡9、冷凝室10、集水器11。

具體實施方式

如圖1所示，一種循環(huán)聚光熱咸淡水分離器，主要包括進水單元、熱交換單元、聚光蒸發(fā)單元、冷凝單元。所述的進水單元在圖1中主要包括直立儲水箱1，開啟時可以依靠自流進入聚光熱盤管中。所述的冷凝單元包括冷凝室10和集水器11。聚光蒸發(fā)單元主要包括聚光裝置和蒸發(fā)器7。

熱交換單元包括聚光熱盤管（圖5所示）和高溫蒸汽盤管（圖6所示），高溫蒸汽盤管與聚光熱盤管相互接觸進行熱交換，高溫蒸汽盤管進口3-1對應(yīng)聚光熱盤管出口2-2，高溫蒸汽盤管出口3-2對應(yīng)聚光熱盤管進口2-1，進水單元與聚光熱盤管進口2-1相連，冷凝單元與高溫蒸汽盤管出口3-2相連，聚光熱盤管出口2-2與聚光蒸發(fā)單元相連，高溫蒸汽盤管進口3-1與聚光蒸發(fā)單元相連。聚光熱盤管面向太陽光吸熱，高溫蒸汽盤管則給聚光熱盤管提供熱量，達到雙重加熱的目的。聚光熱盤管的進口在支撐板4的左前，是冷咸水，聚光熱盤管的出口在支撐板4的右后，是熱咸水。高溫蒸汽盤管進口在支撐板4的右后，是熱蒸汽，出口在支撐板4的左前，是冷凝水。高溫蒸汽盤管的進口溫度比聚光熱盤管的出口溫度高，熱量從高溫蒸汽盤管傳向聚光熱盤管。高溫蒸汽盤管的出口溫度比聚光熱盤管的進口高，熱量從高溫蒸汽盤管傳向聚光熱盤管，高溫蒸汽盤管放熱成冷卻水。因此熱量一直從高溫蒸汽盤管傳向聚光熱盤管。

所述聚光熱盤管采用黑色玻璃管，與高溫蒸汽盤管接觸部分往返彎曲，用于吸收太陽光熱從而加熱咸水，且防止咸水的腐蝕。

所述高溫蒸汽盤管采用玻璃管，與聚光熱盤管接觸部分往返彎曲。

進一步設(shè)有支撐板4，用于安置聚光熱盤管和高溫蒸汽盤管，固定盤管的同時保證聚光熱盤管面向陽光。

所述聚光熱盤管和高溫蒸汽盤管相切接觸，空隙處采用傳熱材料填充。

進一步，聚光熱盤管出口2-2的端部設(shè)有一個自旋噴頭5，使進水以水平噴流形式進入聚光蒸發(fā)單元，通過噴流自旋形成水平對流，利用紊動擴散提高氣液分離效率。

進一步，在聚光蒸發(fā)單元內(nèi)設(shè)有抽氣泵6，用于內(nèi)部高溫蒸汽抽入到高溫蒸汽盤管進口3-1。

蒸發(fā)器7由玻璃材料制成，經(jīng)過密閉處理，防止漏氣，并可以免受咸水的腐蝕。聚光裝置采用三個柱面鏡8和一個反光鏡9，從而具有四面聚光熱功能。

冷凝室10由絕熱箱體與集水裝置組成，絕熱箱體與外界隔熱，保持箱體內(nèi)溫度處于較低狀態(tài)，并置于通風(fēng)處散熱，使得水蒸氣遇冷能夠凝結(jié)。冷凝室10內(nèi)產(chǎn)生的凈水由集水器11收集。

圖2中，聚光熱盤管出口2-2熱咸水以噴流形式進入蒸發(fā)器。根據(jù)風(fēng)車原理，風(fēng)車型自旋噴頭5由于噴射霧狀流體產(chǎn)生了推動力，使得噴頭自旋轉(zhuǎn)。噴流自旋在蒸發(fā)器7內(nèi)部產(chǎn)生擾動，抽氣泵6抽走高溫蒸汽，一噴一抽形成對流，利用紊動擴散提高氣液分離效率。

圖3中顯示從上往下看時，自旋噴頭5的構(gòu)造，自旋噴頭5噴射霧狀流體產(chǎn)生了水平推動力，使得噴頭自旋轉(zhuǎn)，在蒸發(fā)器7內(nèi)部產(chǎn)生擾動。自旋噴頭5位置高于蒸發(fā)器7內(nèi)的液面，并且平行于水面自旋，保證水平方向噴射水霧的同時不會下面水體阻力的干擾。

圖4中，示意了聚光熱盤管和高溫蒸汽盤管的疊放位置，兩者相切。高溫蒸汽盤管管徑比聚光熱盤管的管徑粗，是聚光熱盤管的1.5倍左右。從而，一根高溫蒸汽盤管可與兩根聚光熱盤管相切，同時對空隙處進行傳熱材料填充，保證傳熱質(zhì)量。聚光熱盤管的咸水吸收太陽光熱后，出口溫度能夠達到70-75度左右，進入蒸發(fā)器后經(jīng)過二次聚光熱，溫度可以達到90度以上，熱咸水變成高溫蒸汽被抽入高溫蒸汽盤管。高溫蒸汽溫度可達90-95度，因此在高溫蒸汽盤管入口處溫度最高，比聚光熱盤管的出口溫度高很多，熱量從高溫蒸汽盤管3入口傳向聚光熱盤管出口。而聚光熱盤管的入口為冷咸水，溫度最低，所以熱量仍然由高溫蒸汽盤管的出口傳向聚光熱盤管。