CN106495266A - 一种太阳能海水淡化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能海水淡化器，包括呈扁平盒状的壳体以及设置在壳体内的换热板、冷凝板和均流管，壳体的前面板为玻璃面板，均流管设置在换热板的前表面的上端且与换热板的内部相连通，换热板的前表面贴合有一用于吸收太阳能的碳纤维毛毡层，换热板内设置有交指型换热流道，冷凝板内设置有交指型冷凝流道，冷凝板的上方开设有多个导气孔，壳体内的底部设置有冷凝水槽；后背板的下端分别开设有海水进口、淡水排出口、第一冷凝水排出口以及以及水蒸汽导出口。本发明一种太阳能海水淡化器，体积轻便，利用太阳能进行海水淡化，节能环保，且造价低廉，适用于盐湖水淡化、内陆地区硬度水淡化、海岛作业、小型船只出海时使用。

Description

一种太阳能海水淡化器

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及的是一种太阳能海水淡化器。

背景技术

对海水或苦咸水进行淡化的方法很多，常规的方法有蒸馏法、离子交换法、渗析法和反渗透法等，这些海水淡化技术发展得较为成熟，但都存在着需要消耗大量的燃料或电力的缺陷，以上海水淡化技术涉及的设备结构复杂，不易维护，生产成本高，也不方便船只出海时的携带。因此，需要开发一种体积轻便、节能经济的海水淡化设备来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能海水淡化器，体积轻便，利用太阳能进行海水淡化，节能环保，且造价低廉。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种太阳能海水淡化器，包括呈扁平盒状的壳体以及设置在所述壳体内的换热板、冷凝板和均流管，所述壳体具有相对设置的前面板和后背板，所述前面板为玻璃面板，所述均流管、所述换热板以及所述冷凝板由前至后依次安装在所述壳体内，所述换热板的后表面与所述冷凝板的前表面固定在一起，所述冷凝板的后表面与所述壳体的后背板固定在一起；

所述均流管设置在所述换热板的前表面的上端且与所述换热板的内部相连通，所述换热板的前表面对应所述均流管的下方贴合有一用于吸收太阳能的碳纤维毛毡层，所述碳纤维毛毡层与所述壳体的相应内壁之间形成有供水蒸汽流通的蒸汽通道；所述换热板内设置有交指型换热流道，所述冷凝板内设置有交指型冷凝流道，所述冷凝板的上方开设有多个用于导入水蒸汽的导气孔，所述壳体内的底部设置有冷凝水槽；

所述后背板的下端分别开设有海水进口、淡水排出口、第一冷凝水排出口以及以及水蒸汽导出口，所述海水进口通过导管与所述交指型换热流道的下端相连通，所述第一冷凝水排出口通过冷凝水管与所述冷凝水槽相连通，所述淡水排出口与所述交指型冷凝流道的下端相连通，所述水蒸汽导出口与所述蒸汽通道相连通。

所述壳体的前面板上开设多个有利于水蒸汽流动的空气导入孔。

所述换热板的大小和形状分别与所述冷凝板的大小和相状相同。

所述换热板的后表面上开设有换热槽，所述换热槽内沿着所述换热板的长度方向设置有多层换热隔板，所述换热隔板之间形成设置在所述换热槽内的所述交指型换热流道。

所述冷凝板的后表面上开设有冷凝槽，所述冷凝槽内沿着所述冷凝板的长度方向设置有多层冷凝隔板，所述冷凝隔板之间形成设置在所述冷凝槽内的所述交指型冷凝流道。

所述后背板的下端还开设有第二冷凝水排出口，所述第二冷凝水排出口通过冷凝水管与所述冷凝水槽相连通。

所述壳体内对应所述水蒸汽导出口的位置安装有微型排气扇。

采用上述结构后，本发明一种太阳能海水淡化器，具体工作流程如下：太阳光透过前面板照射在碳纤维毛毡层上，当碳纤维毛毡层吸收的太阳能热辐射量使得壳体内的温度适合海水有效蒸发时，与碳纤维毛毡层相贴合的换热板也具有较高的温度，海水进入换热板的交指型换热流道进行初步换热，经过初步换热的海水进入均流管，通过均流管的均流作用均匀流淌在碳纤维毛毡层上，海水沿着碳纤维毛毡层由上而下进行受热蒸发，一部分海水形成水蒸汽通过冷凝板上的导气孔进入冷凝板的交指型冷凝流道，较热的水蒸汽经过与交指型换热流道中的较冷的海水进行换热作用，冷凝成淡水并由淡水排出口排出。沿着碳纤维毛毡层流下的未形成水蒸汽的海水流入冷凝水槽并通过第一冷凝水排出口排出。由于交指型换热流道内的海水的温度由下至上逐渐升高，而交指型冷凝流道内的水蒸汽由上至下流通，从而保证水蒸汽的冷凝效果越来越好。

本发明一种太阳能海水淡化器，在海水淡化技术方面避免了膜法淡化技术(渗析法和反渗透法)中常见的问题，如存在处于高硬度水中的膜表面易结垢而难以长期使用、使用后期耗材维护费用高等壁垒。由于在蒸发过程中，该太阳能海水淡化器的蒸发效率受到水中盐含量的影响程度小，而不会产生离子交换法在盐浓度略高的水中工作效率低下的问题。利用碳纤维毛毡进行聚热蒸发，该过程中由于待蒸发液体处于流动状态，也不会产生一般蒸馏法存在的盐结晶现象。

本发明一种太阳能海水淡化器，体积轻便，利用太阳能进行海水淡化，节能环保，且造价低廉，适用于盐湖水淡化、内陆地区硬度水淡化、海岛作业、小型船只出海时使用。

进一步，所述壳体的前面板上开设多个有利于水蒸汽流动的空气导入孔，能够加快水蒸汽的蒸发，有利于水蒸汽进入冷凝板。

进一步，所述后背板的下端还开设有第二冷凝水排出口，所述第二冷凝水排出口通过冷凝水管与所述冷凝水槽相连通，可防止当第一冷凝水排出口堵塞导致冷凝水槽内液面过高，不利于水蒸汽的流通。

进一步，所述壳体内对应所述水蒸汽导出口的位置安装有微型排气扇，从而有助于水蒸汽的流通。

附图说明

图1为本发明一种太阳能海水淡化器的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大结构示意图；

图3为本发明一种太阳能海水淡化器的换热板的剖面结构示意图；

图4为本发明一种太阳能海水淡化器的换热板(前表面)的结构示意图；

图5为本发明一种太阳能海水淡化器的冷凝板的剖面结构示意图；

图6为本发明一种太阳能海水淡化器的前面板的结构示意图；

图7为本发明一种太阳能海水淡化器的后背板的结构示意图。

图中：

壳体 1 前面板 11

空气导入孔 111 后背板 12

海水进口 121 淡水排出口 122

第一冷凝水排出口 123 水蒸汽导出口 124

第二冷凝水排出口 125 换热板 2

换热隔板 21 交指型换热流道 22

进水口 23 出水口 24

换热隔离槽 25 通孔 251

冷凝板 3 冷凝隔板 31

交指型冷凝流道 32 冷凝隔离槽 33

通孔 331 均流管 4

碳纤维毛毡层 5 冷凝水槽 6

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

一种太阳能海水淡化器，如图1-图2所示，包括呈扁平盒状的壳体1以及设置在壳体1内的换热板2、冷凝板3和均流管4，壳体1的长度为120cm，宽度为80cm，厚度为9.2cm，壳体1具有相对设置的前面板11和后背板12，前面板11为玻璃面板，均流管4、换热板2以及冷凝板3由前至后依次安装在壳体1内，换热板2的大小和形状分别与冷凝板3的大小和相状相同。换热板2的后表面与冷凝板3的前表面固定在一起，冷凝板3的后表面与壳体1的后背板12固定在一起。

如图3所示，换热板2由导热材料制作而成，换热板2的后表面上开设有换热槽，换热槽内沿着换热板2的长度方向设置有多层换热隔板21，换热隔板21之间形成设置在换热槽内的交指型换热流道22，换热板2的厚度为5mm，相邻的换热隔板21之间的间距为20mm，交指型换热流道22的下端设置有进水口23，交指型换热流道22的上端设置有出水口24，进水口23和出水口24均开设在换热槽的槽底。如图2-图4所示，均流管4设置在换热板2的前表面的上端且与换热板2的交指型换热流道22的出水口24相连通，换热板2的前表面对应均流管4的下方贴合有一用于吸收太阳能的碳纤维毛毡层5，碳纤维毛毡层5与壳体1的相应内壁之间形成有供水蒸汽流通的蒸汽通道；如图5所示，冷凝板3的上方开设有多个用于导入水蒸汽的导气孔，冷凝板3的后表面上开设有冷凝槽，冷凝槽内沿着冷凝板3的长度方向设置有多层冷凝隔板31，冷凝隔板31之间形成设置在冷凝槽内的交指型冷凝流道32，冷凝板3的厚度为20mm，相邻的冷凝隔板31之间的间距为50mm，这样设置，能够保证水蒸汽的低流速，有利于获得最佳的冷凝效果。

如图1和图6所示，壳体1内的底部设置有用于收集水蒸汽形成冷凝水的冷凝水槽6，壳体1的前面板11上沿着壳体1的宽度方向开设多个有利于水蒸汽流动的空气导入孔111，如图1、图3、图5和图7所示，后背板12的下端分别开设有海水进口121、淡水排出口122、第一冷凝水排出口123以及位于第一冷凝水排出口123上方的水蒸汽导出口124，海水进口121通过导管与交指型换热流道22的进水口23相连通，第一冷凝水排出口123通过冷凝水管与冷凝水槽6相连通，淡水排出口122与交指型冷凝流道32相连通。换热板2内的下端设置有一与其交指型换热流道22相隔离的换热隔离槽25，换热隔离槽25的槽底开设有一通孔251，冷凝板3内的下端设置有一与其交指型冷凝流道32相隔离的冷凝隔离槽33，冷凝隔离槽33的槽底也开设有一通孔331，蒸汽通道的水蒸汽依次通过换热隔离槽25和冷凝隔离槽33的通孔，最终由后背板12上的水蒸汽导出口124导出。

采用上述结构后，本发明一种太阳能海水淡化器，具体工作流程如下：太阳光透过前面板11照射在碳纤维毛毡层5上，当碳纤维毛毡层5吸收的太阳能热辐射量使得壳体1内的温度适合海水有效蒸发时，与碳纤维毛毡层5相贴合的换热板2也具有较高的温度，通过计算，在太阳辐射较为理想的情况下，流到交指型换热流道22最上端的海水的温度可达到65℃，如图2中的实线箭头和图3所示，海水进入换热板2的交指型换热流道22进行初步换热，经过初步换热的海水进入均流管4，通过均流管4的均流作用均匀流淌在碳纤维毛毡层5上，海水沿着碳纤维毛毡层5由上而下进行受热蒸发，如图2中的虚线箭头以及图3、图5和图7所示，一部分海水形成水蒸汽通过冷凝板3上的导气孔进入冷凝板3的交指型冷凝流道32，较热的水蒸汽经过与交指型换热流道22中的较冷的海水进行换热作用，冷凝成淡水并由淡水排出口122排出。沿着碳纤维毛毡层5流下的未形成水蒸汽的海水流入冷凝水槽6并通过第一冷凝水排出口123排出。由于交指型换热流道22内的海水的温度由下至上逐渐升高，而交指型冷凝流道32内的水蒸汽由上至下流通，从而保证水蒸汽的冷凝效果越来越好。

本发明一种太阳能海水淡化器，在海水淡化技术方面避免了膜法淡化技术(渗析法和反渗透法)中常见的问题，如存在处于高硬度水中的膜表面易结垢而难以长期使用、使用后期耗材维护费用高等壁垒。由于在蒸发过程中，该太阳能海水淡化器的蒸发效率受到水中盐含量的影响程度小，而不会产生离子交换法在盐浓度略高的水中工作效率低下的问题。利用碳纤维毛毡进行聚热蒸发，该过程中由于待蒸发液体处于流动状态，也不会产生一般蒸馏法存在的盐结晶现象。

本发明一种太阳能海水淡化器，将聚热层(碳纤维毛毡层)、换热板和冷凝板集成设置在一空间不大的壳体内，体积轻便，利用太阳能进行海水淡化，节能环保，且造价低廉，适用于盐湖水淡化、内陆地区硬度水淡化、海岛作业、小型船只出海时使用。

进一步，如图6所示，壳体1的前面板11上开设多个有利于水蒸汽流动的空气导入孔111，能够加快水蒸汽的蒸发，有利于水蒸汽进入冷凝板。

进一步，如图1和图7所示，后背板12的下端还开设有第二冷凝水排出口125，第二冷凝水排出口125通过冷凝水管与冷凝水槽6相连通，可防止当第一冷凝水排出口123堵塞导致冷凝水槽6内液面过高，不利于水蒸汽的流通。

进一步，壳体1内对应水蒸汽导出口124的位置安装有微型排气扇(图中未示出)，从而有助于水蒸汽的流通。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (7)

1.一种太阳能海水淡化器，包括呈扁平盒状的壳体以及设置在所述壳体内的换热板、冷凝板和均流管，所述壳体具有相对设置的前面板和后背板，其特征在于：所述前面板为玻璃面板，所述均流管、所述换热板以及所述冷凝板由前至后依次安装在所述壳体内，所述换热板的后表面与所述冷凝板的前表面固定在一起，所述冷凝板的后表面与所述壳体的后背板固定在一起；

所述均流管设置在所述换热板的前表面的上端且与所述换热板的内部相连通，所述换热板的前表面对应所述均流管的下方贴合有一用于吸收太阳能的碳纤维毛毡层，所述碳纤维毛毡层与所述壳体的相应内壁之间形成有供水蒸汽流通的蒸汽通道；所述换热板内设置有交指型换热流道，所述冷凝板内设置有交指型冷凝流道，所述冷凝板的上方开设有多个用于导入水蒸汽的导气孔，所述壳体内的底部设置有冷凝水槽；

所述后背板的下端分别开设有海水进口、淡水排出口、第一冷凝水排出口以及以及水蒸汽导出口，所述海水进口通过导管与所述交指型换热流道的下端相连通，所述第一冷凝水排出口通过冷凝水管与所述冷凝水槽相连通，所述淡水排出口与所述交指型冷凝流道的下端相连通，所述水蒸汽导出口与所述蒸汽通道相连通。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化器，其特征在于：所述壳体的前面板上开设多个有利于水蒸汽流动的空气导入孔。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化器，其特征在于：所述换热板的大小和形状分别与所述冷凝板的大小和相状相同。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化器，其特征在于：所述换热板的后表面上开设有换热槽，所述换热槽内沿着所述换热板的长度方向设置有多层换热隔板，所述换热隔板之间形成设置在所述换热槽内的所述交指型换热流道。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化器，其特征在于：所述冷凝板的后表面上开设有冷凝槽，所述冷凝槽内沿着所述冷凝板的长度方向设置有多层冷凝隔板，所述冷凝隔板之间形成设置在所述冷凝槽内的所述交指型冷凝流道。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化器，其特征在于：所述后背板的下端还开设有第二冷凝水排出口，所述第二冷凝水排出口通过冷凝水管与所述冷凝水槽相连通。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化器，其特征在于：所述壳体内对应所述水蒸汽导出口的位置安装有微型排气扇。