專利名稱：新型海水淡化裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海水淡化領(lǐng)域，具體是一種新型海水淡化裝置和方法。
背景技術(shù)：
海水淡化是人類解決淡水緊缺的唯一途徑，現(xiàn)有的海水淡化工藝，都因生產(chǎn) 成本高而得不到實際應(yīng)用和普遍推廣。
現(xiàn)有的海水淡化工藝有三類，蒸餾，電解和滲透，蒸餾工藝因耗能較大只有 在部分少量用水的場合使用。電解法和滲透法目前也存在著因成本高而不能普遍 推廣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型海水淡化裝置及方法，本發(fā)明不是使用真空泵 獲得真空狀態(tài)和維持真空狀態(tài)，使得海水淡化幾乎在沒有直接生產(chǎn)成本的情況下 產(chǎn)出，大大降低了海水淡化的生產(chǎn)成本，能使得海水淡化工程得以普遍應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種新型海水淡化裝置，其特征在于，有一個負壓室，負壓室上安裝有注水 閥門，負壓室內(nèi)設(shè)置有隔板，能把負壓室中下段分成淡水室和海水室，淡水室底 部有淡水通道閥門，注油和排氣閥門，海水室底部安裝有海水進水通道閥門，海 水回水通道閥門并與海水儲水池連通；淡水室內(nèi)傾斜安裝有轉(zhuǎn)軸，并伸出淡水室 外；轉(zhuǎn)軸上端安裝有轉(zhuǎn)動輪，轉(zhuǎn)軸外固定安裝有一個上端口大、下端口小的能隨 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的并列繞成的多個錐形螺旋管。
所述的新型海水淡化裝置，其特征在于所述的淡水室及其內(nèi)的設(shè)施可設(shè)置一 個或多個，有/無注油通道。
所述的新型海水淡化裝置，其特征在于所述的儲水池與海水室之間安裝有海 水加熱器。
一種新型海水淡化方法，其特征在于包抱以下步驟
4A、 設(shè)置一個上部有注水口的負壓室，負壓室內(nèi)有隔板將其分為淡水室和海 水室，淡水室內(nèi)傾斜設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的上端口大、下端口小的能隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的并列 繞成的多個錐形螺旋管，淡水室底部設(shè)置排水口 ，海水室底部設(shè)置進水口和出水 口，并聯(lián)通海水儲水池；
B、 從注水口向負壓室注滿淡水，再關(guān)閉注水口的閥門，再開啟淡水室底部 的排水口、海水室底部的進水口、出水口，使得負壓室內(nèi)的淡水部分流出室外， 在負壓室頂部形成真空，海水室的淡水也與海水儲水池的海水聯(lián)通；
C、 向淡水室注入一定量的植物油，使淡水室液面有一層油膜阻止淡水室的 淡水沸騰汽化；
D、 由于負壓室處于相對真空狀態(tài)，負壓室內(nèi)是以水蒸汽為主的氣體分子存 在，隨著螺旋管轉(zhuǎn)動，螺旋管上端超出淡水室水面，不斷將海水室汽化的水蒸汽 吞入螺旋管，并在螺旋管旋轉(zhuǎn)作用下壓縮并下移液化為淡水，進入淡水室，由于 排水口和外界聯(lián)通，外界大氣壓應(yīng)當(dāng)?shù)扔诘业囊好娓叨刃纬傻膲毫εc負壓室
內(nèi)氣壓之和，隔板有足夠高度將海水室與淡水室分隔開，所以液化的淡水會不斷 從排水口溢出；
E、 由于螺旋管不停旋轉(zhuǎn)，負壓室不斷降壓，海水室內(nèi)的海水不斷汽化，則 海7jc儲水池內(nèi)的海水不斷補充，淡水室內(nèi)不斷有淡水排出，如此循環(huán)，則可以不 斷地將海水汽化轉(zhuǎn)化成淡水。
本發(fā)明是利用水在負壓狀況下，其沸點降低的這一基本特性設(shè)計，用一個大 氣壓下水的十米三三水柱原理制造真空狀態(tài)。使水的沸點控制在常溫或略高于常 溫環(huán)境下沸騰汽化，再用一特殊裝置將汽化水分子捕集還原成液態(tài)水。從而完成 海水淡化過程。由于維持真空狀態(tài)，以及在捕集汽態(tài)水分子和還原液態(tài)水分子過 程中，采用了本發(fā)明設(shè)計的一個特殊裝置 一 一錐形螺旋管，與常規(guī)的真空泵抽 取真空相比，大大降低了能耗，另外，由于本發(fā)明設(shè)計的工藝只需要常溫的海水 溫度或略高于常溫的海水溫度，錐形螺旋管的轉(zhuǎn)速低，功耗也不大，使得普通太 陽能和風(fēng)能可以在工藝中作為唯一能源使用，所以本發(fā)明的海水淡化的直接生產(chǎn) 成本可以達到幾乎為零成本。


圖1為本發(fā)明裝置負壓室結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明負壓室裝滿水后結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明負壓室在部分水流失后在其上部形成真空的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本發(fā)明錐形螺旋管結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
建一個15米高的砼建筑如圖5所示。其中，1為注水閥門，初始注水時用， 工作時起密封作用；2淡水通道閥門；3為海水進水通道閥門；4為海水回水通 道閥門；5為淡水可調(diào)溢流口； 6、 7為海水可調(diào)水平面；8為海水進水通道；9 為海水回水通道；IO為真空室，11為淡水通道；12為注油和排氣閥門；13為 注油和回油通道；14為氣體止回堰；15為多個并列繞制的錐形螺旋管；16為 錐形螺旋管的傳動及其基礎(chǔ)；17為注油和排氣口； 18為海水加熱器；19風(fēng)能 獲得設(shè)備；
工作前，先將閥門l打開，將2、 3、 4、 12閥門關(guān)閉，從閥門l處向建筑 內(nèi)灌入淡水，灌滿后，先將閥門l關(guān)閉，再將閥門2打開，穩(wěn)定后再將閥門3、 4和閥門12打開，這樣的目的是將盡可能多的淡水回收到淡水通道。此時，建 筑內(nèi)狀態(tài)如圖所示，系統(tǒng)工作前從出口 17向系統(tǒng)內(nèi)注入一定量的油。然后，啟 動螺旋管旋轉(zhuǎn)，螺旋管的旋轉(zhuǎn)速度不能太快，以每分鐘1-IO轉(zhuǎn)為宜。由于螺旋 管旋轉(zhuǎn)的速度很低，因此動力可以使用風(fēng)能和太陽能。海水加熱器使用太陽能集 熱器，功能之一是促進海水的循環(huán)。
本發(fā)明提供了 一種海水淡化的方法
建一高15米左右的建筑，如圖1所示。將頂部閥門1打開，底部兩側(cè)閥門 2、 3、 4關(guān)閉，然后往建筑內(nèi)部注水，如圖2所示。水注滿后，先將頂部閥門l 關(guān)閉，再將底部閥門2、 3、 4打開，這時水的狀態(tài)如圖3所示，水的液面標高， 受大氣壓力的作用，保持在九米與十米之間的高程。(試驗數(shù)據(jù)為，海拔30米，環(huán)境溫度為20度，水柱高度為9. 5米)。在水面的上部約五米的空間里，則為汽 化水分子和少量水中溢出的溶解空氣充填，由于溶解空氣的溢出量很少，這里先 將溢出的溶解空氣分子忽略不計。主要是汽化水分子占據(jù)了整個上部空間。這時 的水溫為環(huán)境溫度。內(nèi)部的真空度和水的液面高度，由水的溫度決定。當(dāng)水的溫 度為攝氏20C度時，真空度為97.62%。水的沸點也為20度。根據(jù)這個物理常識， 在暫時不考慮水中溶解的空氣分子溢出的量對內(nèi)部真空度影響的情況下?？梢宰?這樣的推斷，當(dāng)水溫逐漸增高。該建筑內(nèi)上部的真空度逐漸降低，7K位逐漸下降。 水的沸點也會逐漸升高。水溫逐漸降低，其飽和蒸汽壓降低，內(nèi)部水分子液化， 真空度提高，水位上升，沸點降低。水位上升的高度極限為十米三三。在外界對 內(nèi)部系統(tǒng)不做功的情況下。水溫保持在常溫狀態(tài)，真空度相對恒定，水位也保持 恒定狀態(tài)。如前述的圖3狀態(tài)。這個狀態(tài)在本發(fā)明里定義為系統(tǒng)的初始狀態(tài)。這 里也忽略考慮外界空氣溶解在水中的溶解速度及其擴散速度。 根據(jù)以上物理常識和推理，現(xiàn)在演繹本發(fā)明的工作過程。 在常溫情況下，假設(shè)環(huán)境溫度為20度。依據(jù)圖3的狀態(tài)。如果從圖的右邊， 在閥門3附近注入一股高于20度的熱水，熱量為足夠多。由于熱水的密度略高， 熱水自然順通道8上升。熱水上升到通道8的液面后，由于水的沸點為20度。 其所帶來的熱量將全部轉(zhuǎn)化為汽化熱使部分水分子汽化。此時，上部空間10的 物理參數(shù)發(fā)生新的變化，真空度要低于系統(tǒng)初始狀態(tài)的真空度，水位將低于系統(tǒng) 初始狀態(tài)的水位。水的沸點也無限趨近這個上升熱水的溫度值，整個系統(tǒng)將保持 這新的平衡。
如果系統(tǒng)一再的注入高于沸點的熱水，并熱量足夠，系統(tǒng)的平衡也將不斷的 更新，直到內(nèi)部負壓為零。沸點達到100度。
當(dāng)有熱水上升并汽化時，如果要使內(nèi)部壓力保持在系統(tǒng)的初始狀態(tài)并維持住 這個狀態(tài)。方法之一就是將內(nèi)部汽化水分子排出，使負壓降低，消除熱水上升汽 化帶來的系統(tǒng)參數(shù)的變化。
本發(fā)明設(shè)計了一個機械，為多個類似海螺的中空錐形螺旋管集合體，由多個錐形螺旋管一并扭在一起，形狀如附圖4所示。
錐形螺旋管為上端大，下端小的中空螺旋通透的形狀。呈30度角斜躺在建 筑內(nèi)的左側(cè)。沿自身的中軸線朝大口開口方向旋轉(zhuǎn)，如附圖5所示，上口位置為 當(dāng)上端開口旋轉(zhuǎn)到最高位置時，其開口的下沿正好與液面重合或略低于液面。
其工作狀態(tài)和原理是讓螺旋管以中軸X為軸心旋轉(zhuǎn)時，螺旋管上端開口 在液面上下旋轉(zhuǎn)往復(fù)，當(dāng)開口在液面以上時，開口內(nèi)是汽化水分子，當(dāng)開口旋轉(zhuǎn) 至水面以下時，開口內(nèi)汽化水分子將進入螺旋管內(nèi)，并在螺旋管內(nèi)由于螺旋管的 旋轉(zhuǎn)作用而沿螺旋線向下移動，上部空間，由于有限的汽化水分子被螺旋管捕集 排走，其真空度將提高，水位上升，沸點降低。其作用將抵消熱水上升汽化帶來 的對系統(tǒng)初始狀態(tài)的改變。直至達到常溫狀態(tài)下的最高真空度值，當(dāng)螺旋管捕集 排走的汽化水分子數(shù)與上升熱水帶來的熱量產(chǎn)生的汽化水分子數(shù)相等時，狀態(tài)達 到平衡。系統(tǒng)參數(shù)將維持在系統(tǒng)初始狀態(tài)附近，處于動平衡狀態(tài)。
再談被錐形螺旋管捕集的汽化水分子捕集汽化水分子的錐形螺旋管是一 錐形螺旋管，其上端大，下端小，當(dāng)上部汽化水分子被捕集向下移動后，在移動 過程中，汽化水分子的存在空間在逐漸縮小，內(nèi)部的壓力隨著高度的降低也慢慢 增大，汽化水分子在空間縮小和壓力增大的雙重作用下，將不可避免的發(fā)生液化， 釋放熱量，還原成液態(tài)水分子。而生成的液化水不可能抬高通道11的水位，只 能從溢流口 5處排出系統(tǒng)。螺旋管內(nèi)還有剩余的空氣，它是海水中溶解的空氣分 子在負壓狀態(tài)時析出的。它將從螺旋管的下端排出，垂直升至液面，在排氣孔 17處排出系統(tǒng)。而釋放的熱量，部分傳導(dǎo)在螺旋管內(nèi)的水中，移動到螺旋管尾 部排出，部分傳導(dǎo)在螺旋管設(shè)備上向四周擴散。
當(dāng)螺旋管長時間運轉(zhuǎn)的情況下，通道ll內(nèi)的溫度由于熱的傳導(dǎo)作用，不可 避免的將逐漸升高逼進通道8的溫度，從而使通道11內(nèi)的水也發(fā)生蒸發(fā)和汽化 現(xiàn)象降低系統(tǒng)的工作效率。本發(fā)明設(shè)計了在通道ll側(cè)加了一個注油口 17，如圖 5所示，當(dāng)工作開始時的注水工序結(jié)束，2、 3、 4、 12閥門打開后，從注油口向 通道11內(nèi)輸入一定量的油，例如色拉油，由于色拉油的密度小于水的密度，沸點大于水的沐點，油料通過通道13上升到通道11的液面，從而阻斷了通道ll 全部液面蒸發(fā)和汽化的可能。此時，即使通道8沒有熱量，只要螺旋管旋轉(zhuǎn)，通 道8內(nèi)的水也要降溫汽化，保持系統(tǒng)內(nèi)真空度的平衡。
當(dāng)建筑通道8內(nèi)注入的帶有熱量的水是海水，則在通道ll內(nèi)被轉(zhuǎn)換成蒸餾
水，海水淡化的過程完成。
錐形螺旋管旋轉(zhuǎn)工作以后，捕集空間io存在的汽化水分子，被捕集的汽化 水分子在螺旋管內(nèi)向下移動，在移動的過程中受壓力的作用液化，還原成液態(tài)水， 淡水通道多出的淡水從溢流口排出。
如果螺旋捕集旋轉(zhuǎn)體使用風(fēng)能做為動力，海水加熱器使用太陽能做為熱源。 此系統(tǒng)無需有人值守。也無需其它消耗。
幾點i兌明
一、 為使螺旋管的能耗盡可能的小，在設(shè)計螺旋管時注意將汽化水分 子的浮力和螺旋管在水中的自重相協(xié)調(diào)，使螺旋管工作時在水中 的平均密度接近l。使螺旋管旋轉(zhuǎn)時僅克服水的沾滯力，和捕集 水分子帶來系統(tǒng)更低真空度時的負壓壓力?？捎行Ы档吐菪芄?作時需要的功率。
二、 系統(tǒng)的零標高不能使用自然海平面，自然海平面受潮汐影響落差 較大，將影響系統(tǒng)內(nèi)螺旋管的工作液面的高低?？衫贸鄙车母?水位蓄水，人為控制圖中6、 7的零標高的穩(wěn)定。
三、 零標高的可控，也可以反過來調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)的液面，使之處于最佳 工作狀態(tài)。
9
權(quán)利要求
1、一種新型海水淡化裝置，其特征在于，有一個負壓室，負壓室上安裝有注水閥門，負壓室內(nèi)設(shè)置有隔板，能把負壓室中下段分成淡水室和海水室，淡水室底部有淡水通道閥門，注油和排氣閥門，海水室底部安裝有海水進水通道閥門，海水回水通道閥門并與海水儲水池連通；淡水室內(nèi)傾斜安裝有轉(zhuǎn)軸，并伸出淡水室外；轉(zhuǎn)軸上端安裝有轉(zhuǎn)動輪，轉(zhuǎn)軸外固定安裝有一個上端口大、下端口小的能隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的并列繞成的多個錐形螺旋管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型海水淡化裝置，其特征在于所述的淡水室及 其內(nèi)的設(shè)施可設(shè)置一個或多個，有/無注油通道。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型海水淡化裝置，其特征在于所述的儲水池與 海水室之間安裝有海水加熱器。
4、 一種新型海水淡化方法，其特征在于包抱以下步驟A、 設(shè)置一個上部有注水口的負壓室，負壓室內(nèi)有隔板將其分為淡水室和海 水室，淡水室內(nèi)傾斜設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的上端口大、下端口小的能隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的并列 繞成的多個錐形螺旋管，淡水室底部設(shè)置排水口，海水室底部設(shè)置進水口和出水 口，并聯(lián)通海水儲水池；B、 從注水口向負壓室注滿淡水，再關(guān)閉注水口的閥門，再開啟淡水室底部 的排水口、海水室底部的進水口、出水口，使得負壓室內(nèi)的淡水部分流出室外， 在負壓室頂部形成真空，海水室的淡水也與海水儲水池的海水聯(lián)通；C、 向淡水室注入一定量的植物油，使淡水室液面有一層油膜阻止淡水室的 淡水沸騰汽化；D、 由于負壓室處于相對真空狀態(tài)，負壓室內(nèi)是以水蒸汽為主的氣體分子存 在，隨著螺旋管轉(zhuǎn)動，螺旋管上端超出淡水室水面，不斷將海水室汽化的水蒸汽 吞入螺旋管，并在螺旋管旋轉(zhuǎn)作用下壓縮并下移液化為淡水，進入淡水室，由于 排水口和外界聯(lián)通，外界大氣壓應(yīng)當(dāng)?shù)扔诘业囊好娓叨刃纬傻膲毫εc負壓室內(nèi)氣壓之和，隔板有足夠高度將海水室與淡水室分隔開，所以液化的淡水會不斷 從排水口溢出；E、 由于螺旋管不停旋轉(zhuǎn)，負壓室不斷降壓，海水室內(nèi)的海水不斷汽化，則 海水儲水池內(nèi)的海水不斷補充，淡水室內(nèi)不斷有淡水排出，如此循環(huán)，則可以不斷地將海水汽化轉(zhuǎn)化成淡水。
全文摘要
本發(fā)明是一種新型海水淡化裝置和方法，有一個負壓室，負壓室內(nèi)設(shè)置有隔板，能把負壓室中下段分成淡水室和海水室，先向負壓室注滿水，然后打開淡水室、海水室底部的閥門，使得負壓室內(nèi)的內(nèi)、外的大氣壓均衡，負壓室頂部處于真空狀態(tài)，海水不斷汽化，被錐形螺旋管吸入到淡水室頂部，并從淡水室內(nèi)溢出。本發(fā)明可以不斷地將海水汽化轉(zhuǎn)化成淡水，具有成本低的優(yōu)勢。
文檔編號C02F1/00GK101648729SQ20081002256
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者王俊坤 申請人:王俊坤