高新受热均匀的蒸馏式海水淡化装置技术

高新受热均匀的蒸馏式海水淡化装置技术

1.本发明属于海水淡化设备技术领域,涉及一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置。

背景技术:

2.海水淡化设备一般分为蒸馏式、海水冻结式、电渗析式、反渗透式、以及碳酸铵离子交换式,但是,现有的设备几乎都依赖电、气等供能设备,能耗过大、设备占用空间较大、设备成本也较大。
3.专利号为【cn200910022145.0】的中国专利公开了一种太阳能海水淡化装置,通过凸透镜对太阳光进行聚热,冷凝换热器通过海水入口管引入海水,并通过一与集水池联通的供水管将海水引致集水池中,投射在每块凸透镜表面上的太阳光分别聚焦在集水池内的海水液面上,冠形太阳能集热器顶部通过联通管与冷凝换热器相连,将集水池蒸发的水蒸气导流到冷凝换热器中经冷凝成为淡水从淡水管输出。通过这种方式解决了海水淡化所需能源的问题,但是该方案存在如下缺陷:1、通过凸透镜集热至集水池的水面上,而集水池容积较大,且与海水相通,虽然集水池的上方表层能够受热,但是集水池内海水的热交换必然造成集水池内水温的“缓和”,从而使集水池内水温较低,能够形成的水蒸气有限,加之其水蒸气的出气通道需要先向上、后向下,然后引流至冷凝器中,使水蒸气在上行过程中温度迅速下降,造成水蒸气冷凝回流,大大影响了水蒸气的“有效获取”;2、集水池通过一供水管与海水相通,也就是说集水池内海水的供应是只进不出的,换句话说集水池内的氯化镁、氯化钠等盐类物质无法排出集水池,造成集水池内不可蒸发物质的浓度逐渐增大,不仅需要经常维护以避免积沉的物质堵塞供水管,而且也会使集水池内纯水的浓度越来越低,其淡化效率会迅速降低,淡化水的质量也会逐渐变差,进而无法达到海水持续淡化的功能,虽然其设置有排水管,以更换集水池内海水,但是,维护成本较高,且不能够确保淡化品质和淡化效率的恒定;3、该装置无法在海水直接使用,需要安置平台以便于维护,还需要气泵、水泵等驱使水蒸气流通和海水的供应。

技术实现要素:

4.本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题,提供一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,本发明所要解决的技术问题是如何使蒸汽发生区域受热更加均匀。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,其特征在于,包括集热罩、隔热罩、受热罩和集水箱,所述隔热罩位于集热罩内侧,所述受热罩位于隔热罩内侧,所述隔热罩与受热罩固定相连,所述隔热罩与受热罩之间形成一挥发腔,所述集热罩的外缘处固定连接有一锥形的分隔筒,所述分隔筒呈上端直径小于下端直径的锥筒状,所述隔热罩的外缘处固定连接有一保温筒,所述保温筒的周面开设有若干呼吸孔,所述保温筒的下端连接有一填充座,所述填充座内填充有使集热罩浮出海水平面之上的填充物,所述填充座呈锥柱状,所述填充座的周面与水平面之间呈120~160
°
之间的钝角,所述分隔筒的内周面与填充座的周面之间形成一潮汐响应夹层,所述潮汐响应夹
层的上部形成位于海水平面之上的气压响应腔,所述呼吸孔连通气压响应腔和挥发腔;
6.所述集水箱固定在填充座的底部;
7.所述保温筒的中心位置处固定设置有一功能管,所述功能管插设在填充座上,所述功能管包括进水通道和出气通道,所述进水通道包裹位于其内的出气通道,所述进水通道的下端伸出填充座下方的海水平面之下,所述进水通道的上端位于保温筒顶部并连通挥发腔,所述出气通道的上端位于保温筒顶部并连通挥发腔,所述出气通道的下端连通集水箱;
8.所述进水通道内设置有允许海水由下至上进入挥发腔的单向阀一,所述出气通道内设置有允许挥发腔内的水蒸气由上至下进入集水箱内的单向阀二;
9.所述集热罩上设置有若干双凸镜,所述双凸镜为透镜,所述集热罩为透明材质制成,所述隔热罩为由外至内可透光材质制成,所述双凸镜受太阳光照射后聚焦在受热罩外壁处;
10.所述填充座的周面上设置有位于潮汐响应夹层入口处的导流片,所述分隔筒与一固定物之间软连接;所述集热罩与隔热罩之间通过轴承相连。
11.进一步的,所述功能管的上端具有一伞部,所述出气通道的入口在伞部处形成一斗状的集压口;所述进水通道的出口在伞部处形成一个与受热罩顶部适配的分水盘。
12.进一步的,所述保温筒内填充有保温材料。
13.进一步的,所述潮汐响应夹层的厚度由入口至出口逐渐减小。
14.进一步的,所述分隔筒的下端具有一导流裙边。
15.进一步的,所述集热罩呈半球状,所述隔热罩呈与集热罩平行的半球状,所述受热罩呈与隔热罩平行的半球状,所述集水箱呈环形筒状。
附图说明
16.图1是本海水淡化装置的结构示意图。
17.图2是潮落供水时本海水淡化装置的结构示意图。
18.图3是潮起出气时本海水淡化装置的结构示意图。
19.图4是图1中局部a的放大图。
20.图5是图1中局部b的放大图。
21.图6是图1中局部c的放大图。
22.图7是双凸镜集热蒸馏的原理图。
23.图中,1、集热罩;11、双凸镜;2、隔热罩;3、受热罩;4、集水箱;51、挥发腔;52、分隔筒;53、保温筒;54、呼吸孔;55、导流片;6、填充座;7、潮汐响应夹层;71、气压响应腔;8、功能管;81、进水通道;82、出气通道;83、单向阀一;84、单向阀二;85、集压口;86、分水盘;87、导流裙边;9、避让口。
具体实施方式
24.以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
25.如图1、图4、图5、与6和图7所示,包括集热罩1、隔热罩2、受热罩3和集水箱4,隔热
罩2位于集热罩1内侧,受热罩3位于隔热罩2内侧,隔热罩2与受热罩3固定相连,隔热罩2与受热罩3之间形成一挥发腔51,集热罩1的外缘处固定连接有一锥形的分隔筒52,分隔筒52呈上端直径小于下端直径的锥筒状,隔热罩2的外缘处固定连接有一保温筒53,保温筒53的周面开设有若干呼吸孔54,保温筒53的下端连接有一填充座6,填充座6内填充有使集热罩1浮出海水平面之上的填充物,填充座6呈锥柱状,填充座6的周面与水平面之间呈120~160
°
之间的钝角,分隔筒52的内周面与填充座6的周面之间形成一潮汐响应夹层7,潮汐响应夹层7的上部形成位于海水平面之上的气压响应腔71,呼吸孔54连通气压响应腔71和挥发腔51;
26.集水箱4固定在填充座6的底部;
27.保温筒53的中心位置处固定设置有一功能管8,功能管8插设在填充座6上,功能管8包括进水通道81和出气通道82,进水通道81包裹位于其内的出气通道82,进水通道81的下端伸出填充座6下方的海水平面之下,进水通道81的上端位于保温筒53顶部并连通挥发腔51,出气通道82的上端位于保温筒53顶部并连通挥发腔51,出气通道82的下端连通集水箱4;
28.进水通道81内设置有允许海水由下至上进入挥发腔51的单向阀一83,出气通道82内设置有允许挥发腔51内的水蒸气由上至下进入集水箱4内的单向阀二84;
29.集热罩1上设置有若干双凸镜11,双凸镜11为透镜,集热罩1为透明材质制成,隔热罩2为由外至内可透光材质制成,双凸镜11受太阳光照射后聚焦在受热罩3外壁处;
30.海上作业平台包括固定在海底陆地上的本体,分隔筒52与本体之间固定连接,使潮汐响应夹层7上部位于海水平面之上;
31.作为另一种方案,海上作业平台包括固定在海底陆地上的本体,分隔筒52与本体之间软连接。
32.作为细化,填充座6的周面上设置有位于潮汐响应夹层7入口处的导流片55,集热罩1与隔热罩2之间通过轴承相连。
33.集热罩1上设置有若干双凸镜11,双凸镜11为透镜,集热罩1为透明材质制成,隔热罩2为由外至内可透光材质制成,双凸镜11受太阳光照射后聚焦在受热罩3外壁处;填充座6的上端具有一避让口9,保温筒53的下端通过花键纵向滑动连接在避让口9内,以使填充座6与保温筒53之间的间距纵向可调。
34.功能管8的上端具有一伞部,出气通道82的入口在伞部处形成一斗状的集压口85;进水通道81的出口在伞部处形成一个与受热罩3顶部适配的分水盘86。
35.保温筒53内填充有保温材料。
36.潮汐响应夹层7的厚度由入口至出口逐渐减小。
37.分隔筒52的下端具有一导流裙边87。
38.集热罩1呈半球状,隔热罩2呈与集热罩1平行的半球状,受热罩3呈与隔热罩2平行的半球状,集水箱4呈环形筒状。
39.为详尽各部件,集热罩1、隔热罩2和受热罩3均为玻璃材质制成,海上作业平台与分割筒之间通过链条、软绳或具有弹性的索线相连,使填充座6能够维持集热罩1等部件维持相对平稳居中,且整个海水淡化装置能够随海平面波动而上下随波,填充座6内填充的材料可以使泡沫,也可以是空气等密度小于海水的浮力提供结构,保温筒53内填充的也可以
是泡沫或气体或液体;另外,集水箱4的顶部设置有允许集水箱4与外界进行压力平衡的出气小孔,该出气小孔仅允许集水箱4内的气体外溢,而阻止海水进入集水箱4。
40.本海水淡化装置的基本原理是:可随波浮动且漂浮在海水平面上的本装置,假定海平面平静,则潮汐响应夹层7部分位于海水内,部分位于海水面之上,位于海水面之上的部分为空气,如图3所示,当本装置受到海水推波作用时,由于潮汐响应夹层7外的局部水位上升,潮汐响应夹层7内的空气受到水压作用而压力增大,被水封于潮汐响应夹层7内的空气压力升高后,气流由潮汐响应夹层7进入挥发腔51,使存在于挥发腔51内的水蒸气由出气通道82排入集水箱4,由于单向阀一83的存在,进水通道81无法平衡气压的变化;如图2所示,海水推波跌落时,海水水位下降,潮汐响应夹层7内需要维持与外界相通的水位,使处于潮汐响应夹层7内的空气压力骤降,形成负压,负压作用下使进水通道81能够将海水由填充座6下方的进水通道81入口输入至挥发腔51内,并使水流顺受热罩3顶部平流而下,位于受热罩3外壁的部分海水受热而挥发,在挥发腔51内形成水蒸气,未能挥发的海水顺呼吸孔54排入潮汐响应夹层7内;如此,在海平面频繁发生的水浪起伏的作用下,水蒸气被不断的送入集水箱4内,而海水则不断的被送入挥发腔51进行受热,由于海水在进水通道81内上行过程中能够对出气通道82进行降温,使水蒸气在出气通道82由上至下流通过程中被迅速降温,使水蒸气冷凝形成蒸馏后的淡水存储在集水箱4内,在此过程中,由于海水上行对水蒸气进行降温的过程中本身的温度会升高,使进入挥发腔51的海水能够进行预热,提高了热利用率。
41.使挥发腔51内升温的双凸镜11利用折射聚焦的原理,使热能集中在受热罩3上方的区域,太阳光的存在即可使挥发腔51内产生热集中,保温筒53对其上方的受热罩3进行隔热,避免热量过多的与其下方的填充座6进行热交换。
42.由于填充座6几乎全部位于海水平面之下,可以维持与海水几乎相同的温度,以确保水蒸气下行过程中预冷发生形态的变化。
43.在分隔筒52上可以设置用于呼吸的溢流孔,目的是避免潮汐响应夹层7内的空气被过多的消耗或过多的存在,以使潮汐响应夹层7内的水平面能够分隔筒52外的水平面同步,溢流小孔的存在不会影响海水推波起伏过程中潮汐响应夹层7内的气压变化,因为海水推波的发生是急促的,而溢流孔来不及平衡这一气压的变化。
44.分隔筒52可以被固定,也可以软连接。当分隔筒52被固定时,需要确保潮汐响应夹层7部分位于海水平面之上,部分位于海水平面之下,以确保在潮汐响应夹层7内形成被水封的气腔,潮汐响应夹层7的纵向高度足够大,以使海平面常规变化不会影响潮汐响应夹层7内的水气双层结构;当分隔筒52处于被软连接的状态时,海水的波动作用于分隔筒52的一侧,能够在潮汐响应夹层7内实现气压变化的原因一方面是因为背离波浪起伏的一侧对海风有遮挡效果,使海浪在分隔筒52周围不会同步,再者,海平面海浪的波动本身也是在局部范围内不同步的,从而可以确保潮汐响应夹层7内时刻存在水位的变化。
45.无论是分隔筒52被固定还是被软连接在某一固定物件上,由于集热罩1与隔热罩2之间通过轴承相连,且填充座6的下端周面上设置有导流片55,即朝向响应夹层的入口处设置有导流片55,使海浪的作用能够推动填充座6相对分隔筒52旋转,集热罩1与受热罩3之间的相对旋转,无论是有序的或无需的旋转,均能够使受热罩3内的受热情况更加均匀,使太阳光倾斜照射在集热罩1上时,挥发腔51内也能够处于相对均匀的高温状态,避免太阳光倾
斜照射时,受热罩3局部受热而其它部位温度相对较低,这样会造成水蒸气在挥发腔51内的流通紊乱,使水蒸气可能会因各部位温度不一,配合气压的变化而不能够有效的进入进气通道,造成水蒸气的大量损失,通过使挥发腔51内受热均匀的方式,使水蒸气产生后即上行至顶,利于出气通道82对其进行“吸入”。
46.受热罩3远远高出海水平面,在本装置不发生倾翻的情况下,潮汐响应夹层7的海水不会进入出气通道82内,况且,由于潮汐响应夹层7的存在,对位于潮汐响应夹层7内的海水具有维稳的作用,避免其在潮汐响应夹层7内起伏过大。
47.功能管8的上端的伞部,使出气通道82的入口处形成一斗状的集压口85,进水通道81的出口处形成一个与受热罩3顶部适配的分水盘86,集压口85能够增大出气通道82内的气压,使气流进入效率较大,而分水盘86的存在,能够使出水通道内排入挥发腔51内的水能够均布在受热罩3的外壁面上,在受热罩3外壁处形成薄薄的水膜,一方面可以使得处于受热罩3外壁面的海水迅速的升温,毕竟海水的量越多,升温越慢,另一方面可以对进入挥发腔51的海水进行导流,而导流的作用不仅能够使进入挥发腔51内的海水尽可能的减少与挥发腔51内以形成的水蒸气的互溶,还可以对受热罩3外壁面进行洗刷,以避免受热罩3外壁面积垢,避免海水飞溅至隔热罩2内壁,隔热罩2内壁不能够实现实时清洗,积垢后会影响其透光性。
48.潮汐响应夹层7的厚度由下至上逐渐增大,且在分隔筒52的缘部设置有导流裙边87,使海水由外至内进入潮汐响应夹层7内时产生对气体的增压效果,而海水由内至外排出潮汐响应夹层7时负压发生更加快捷灵敏,从而使进水通道81和出气通道82对海水的进入和水蒸气的排出更加强劲可靠。
49.填充座6与分隔筒52相互靠近时,能够减小潮汐响应夹层7的厚度,使潮汐响应夹层7的储气量减少,反之可增大潮汐响应层内的出气量,由于挥发腔51的容积是恒定的,潮汐响应夹层7内初始储气量的多少,决定了单次海水进入量和单次水蒸气排出量,可通过对填充座6与保温筒53之间的位置进行调节来改变潮汐响应层的厚度,进而调节本装置的性能,因为海水单次进入量过多会影响挥发腔51的温度,而过少则会影响蒸汽产生效率。
50.潮汐响应夹层7的厚度可以主动调节,调节后将填充座6和保温筒53进行固定,以使工作状态下不可调。
51.与现有技术相比,本海水淡化装置真正实现了无外力驱动、免维护的优异性能,为海上作业提供了可靠的淡水转化方式;供蒸馏的海水可以保持恒定的含盐度,蒸馏效率和蒸馏效果可以一直被维持。
52.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征:
1.一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,其特征在于,包括集热罩(1)、隔热罩(2)、受热罩(3)和集水箱(4),所述隔热罩(2)位于集热罩(1)内侧,所述受热罩(3)位于隔热罩(2)内侧,所述隔热罩(2)与受热罩(3)固定相连,所述隔热罩(2)与受热罩(3)之间形成一挥发腔(51),所述集热罩(1)的外缘处固定连接有一锥形的分隔筒(52),所述分隔筒(52)呈上端直径小于下端直径的锥筒状,所述隔热罩(2)的外缘处固定连接有一保温筒(53),所述保温筒(53)的周面开设有若干呼吸孔(54),所述保温筒(53)的下端连接有一填充座(6),所述填充座(6)内填充有使集热罩(1)浮出海水平面之上的填充物,所述填充座(6)呈锥柱状,所述填充座(6)的周面与水平面之间呈120~160
°
之间的钝角,所述分隔筒(52)的内周面与填充座(6)的周面之间形成一潮汐响应夹层(7),所述潮汐响应夹层(7)的上部形成位于海水平面之上的气压响应腔(71),所述呼吸孔(54)连通气压响应腔(71)和挥发腔(51);所述集水箱(4)固定在填充座(6)的底部;所述保温筒(53)的中心位置处固定设置有一功能管(8),所述功能管(8)插设在填充座(6)上,所述功能管(8)包括进水通道(81)和出气通道(82),所述进水通道(81)包裹位于其内的出气通道(82),所述进水通道(81)的下端伸出填充座(6)下方的海水平面之下,所述进水通道(81)的上端位于保温筒(53)顶部并连通挥发腔(51),所述出气通道(82)的上端位于保温筒(53)顶部并连通挥发腔(51),所述出气通道(82)的下端连通集水箱(4);所述进水通道(81)内设置有允许海水由下至上进入挥发腔(51)的单向阀一(83),所述出气通道(82)内设置有允许挥发腔(51)内的水蒸气由上至下进入集水箱(4)内的单向阀二(84);所述集热罩(1)上设置有若干双凸镜(11),所述双凸镜(11)为透镜,所述集热罩(1)为透明材质制成,所述隔热罩(2)为由外至内可透光材质制成,所述双凸镜(11)受太阳光照射后聚焦在受热罩(3)外壁处;所述填充座(6)的周面上设置有位于潮汐响应夹层(7)入口处的导流片(55),所述分隔筒(52)与一固定物之间软连接;所述集热罩(1)与隔热罩(2)之间通过轴承相连。2.根据权利要求1所述一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,其特征在于,所述功能管(8)的上端具有一伞部,所述出气通道(82)的入口在伞部处形成一斗状的集压口(85);所述进水通道(81)的出口在伞部处形成一个与受热罩(3)顶部适配的分水盘(86)。3.根据权利要求1所述一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,其特征在于,所述保温筒(53)内填充有保温材料。4.根据权利要求1或2或3所述一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,其特征在于,所述潮汐响应夹层(7)的厚度由入口至出口逐渐减小。5.根据权利要求1或2或3所述一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,其特征在于,所述分隔筒(52)的下端具有一导流裙边(87)。6.根据权利要求1或2或3所述一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,其特征在于,所述集热罩(1)呈半球状,所述隔热罩(2)呈与集热罩(1)平行的半球状,所述受热罩(3)呈与隔热罩(2)平行的半球状,所述集水箱(4)呈环形筒状。
技术总结
本发明提供了一种受热均匀的蒸馏式海水淡化装置,属于海水淡化设备技术领域。包括集热罩、隔热罩、受热罩和集水箱,隔热罩位于集热罩内侧,受热罩位于隔热罩内侧,隔热罩与受热罩固定相连,隔热罩与受热罩之间形成一挥发腔,集热罩的外缘处固定连接有一锥形的分隔筒,分隔筒呈上端直径小于下端直径的锥筒状,隔热罩的外缘处固定连接有一保温筒,保温筒的周面开设有若干呼吸孔,保温筒的下端连接有一填充座,填充座的周面上设置有位于潮汐响应夹层入口处的导流片,分隔筒与固定物之间软连接;集热罩与隔热罩之间通过轴承相连。本发明具有能够使蒸馏区受热均匀等优点。具有能够使蒸馏区受热均匀等优点。具有能够使蒸馏区受热均匀等优点。

技术开发人、权利持有人:范存璐

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