專利名稱：一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽能集熱器作為熱源，并采用噴射器的低壓海水淡化裝 置。該裝置利用太陽能集熱器出來的高溫導熱油對一小部分由海水蒸餾生成的淡水進行加 熱，產(chǎn)生高溫水蒸氣，進入噴射器，吸收薄壁換熱裝置內(nèi)由海水閃發(fā)生成的低壓水蒸氣，噴 射出較高溫度和壓力的水蒸氣作為薄壁換熱裝置的熱源，加熱其中的海水，同時自身冷凝 產(chǎn)生淡水。本發(fā)明利用可再生能源實現(xiàn)海水淡化，屬于太陽能利用和海水淡化技術領域。
背景技術：
人類目前的全部淡水資源全部來源于自然氣候的降水，而地球卻有上千萬平方公 里的沙漠位于海岸線，如中東，北非，澳大利亞等等，如此巨大的平原地帶因為沒有水無法 成為寶貴的耕地。若能實現(xiàn)廉價的海水淡化，人類不僅可以解決耕地不足的問題，還能通過 增加植被解決CO2的減排問題。人類的發(fā)展才能真正擺脫氣候影響，還能積極影響氣候的發(fā)展。同時，在一些內(nèi)陸咸水地區(qū)，以及缺乏天然飲用水的沿海、海島，利用太陽能蒸餾 器生產(chǎn)淡水，是一種簡便、可行的方法。普通蒸餾淡化技術的工作原理是使直射和散射的陽光大部分透過玻璃和塑料斜 頂蓋，射入水池將海水加熱蒸發(fā)，由于頂蓋外表面收大氣冷卻，溫度降低，蒸汽在頂蓋內(nèi)側(cè) 冷凝，同時借重力作用將淡水收集起來作為產(chǎn)品。由于太陽能的熱流密度較小，且自然空冷 的冷卻功率較低，造成蒸發(fā)和冷凝速率低，限制了淡水產(chǎn)量，且水蒸氣冷凝放出的冷凝潛熱 白白浪費，不能再次回收利用，是一種能量的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設計一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，改變已有技 術產(chǎn)淡水量低和能量利用率低的問題，可充分回收利用水蒸汽的冷凝潛熱來加熱海水，提
高了淡水產(chǎn)量。本發(fā)明設計的一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，包括噴射器、薄壁換 熱裝置、蒸汽發(fā)生器、淡水儲藏裝置、海水除氣裝置、太陽能集熱器、淡水流量泵、海水流量 泵、真空排氣泵、壓力控制閥和輔助冷凝器組成。蒸汽發(fā)生器內(nèi)的淡水被來自太陽能集熱 器的高溫導熱油加熱沸騰，產(chǎn)生高溫水蒸氣進入噴射器，在噴射器中加速降壓，吸收薄壁換 熱裝置中的低壓閃發(fā)水蒸汽，噴射出較高溫度和壓力的水蒸氣，進入薄壁換熱裝置中，作為 熱源加熱其中的海水，同時自身被冷凝為液態(tài)淡水，進入淡水儲藏裝置。薄壁換熱裝置的蒸 發(fā)室中的海水利用液體的表面張力作用在緩慢上升的薄壁拱形換熱壁面形成超薄液膜，從 而降低熱阻，大幅提高導熱功率；同時，從噴射器出來的水蒸汽在薄壁換熱裝置的冷凝室冷 凝，冷凝水在表面張力和重力的作用下從薄壁拱形換熱壁面排出。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的海水除氣裝置結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明的蒸發(fā)冷凝示意4是本發(fā)明的工作過程示意圖下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式附圖是本發(fā)明的一種具體實施方式
。一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝 置，主要由噴射器(1)、薄壁換熱裝置O)、蒸汽發(fā)生器(3)、淡水儲藏裝置G)、海水除氣裝 置(5)、太陽能集熱器(6)、淡水流量泵(7)、海水流量泵(8)、真空排氣泵(9)、壓力控制閥 (14)和輔助冷凝器(15)組成。其結(jié)構(gòu)在于噴射器(1)的引射口與薄壁換熱裝置O)的蒸 發(fā)室出口連接，噴射器(1)的出口與薄壁換熱裝置( 冷凝室的入口連接，薄壁換熱裝置 ⑵冷凝室蒸汽出口與壓力控制閥(14-a)的入口相連，壓力控制閥(14-a)的出口與輔助 冷凝裝置(1 的蒸汽側(cè)入口連接，輔助冷凝裝置(1 蒸汽側(cè)出口通向淡水儲藏裝置G)， 薄壁換熱裝置( 冷凝室淡水出口通向淡水儲藏裝置G)，海水流量泵(8)的出口與薄壁 換熱裝置( 蒸發(fā)室入口連接，噴射器(1)的入口與壓力控制閥(14-b)出口連接，壓力控 制閥(14-b)入口與蒸汽發(fā)生器C3)的水側(cè)出口連接，淡水流量泵(7)的出口與蒸汽發(fā)生器 ⑶的水側(cè)入口連接，淡水流量泵(7)的入口管道插入淡水儲藏裝置⑷的液面下，海水除 氣裝置(5)的出口與海水流量泵(8)的入口連接，真空排氣泵(9)的入口與海水除氣裝置 (5)的低壓解析室連接，真空排氣泵(9)的出口與大氣相連，海水除氣裝置( 入口插入未 淡化的海水液面下，太陽能集熱器(6)導熱油管道出口和蒸汽發(fā)生器(3)的導熱油側(cè)入口 連接，蒸汽發(fā)生器(3)的導熱油側(cè)出口與太陽能集熱器(6)導熱油管道入口連接。如圖2和圖4所示，常溫常壓的海水流入海水除氣裝置的降壓通道(10)進行降 壓，在低壓解析室(11)中，由于壓力降低而解析出其中溶解的二氧化碳、氧氣、氮氣等不凝 性氣體，除氣后的海水隨后進入通道(12)，并被海水流量泵(8)泵入薄壁換熱裝置O)，真 空排氣泵(9)通過傳感器感知低壓解析室(11)的液面高度從而控制氣體排出流量，從而將 低壓解析室(11)的氣體壓力保持在一定范圍。如圖3和圖4所示，除氣后的海水被海水流量泵(8)泵入薄壁換熱裝置O)的蒸 發(fā)室后，在拱形換熱強化壁面上閃發(fā)，薄壁換熱裝置O)的蒸發(fā)室中的壓力在噴射器引射 口抽吸下達到或小于其中海水的溫度對應的飽和壓力。閃發(fā)的水蒸氣被噴射器(1)從引射 口吸入，與噴射器(1)入口進入的高溫蒸汽混合，隨后經(jīng)過增壓由噴射器(1)出口噴出，進 入薄壁換熱裝置( 冷凝腔，在拱形換熱強化壁面上冷凝，放出的熱量用于加熱薄壁換熱 裝置O)的蒸發(fā)室中的海水，冷凝后的淡水進入淡水儲藏裝置G)。如圖4所示，薄壁換熱裝置(2)冷凝室中多余的蒸汽通過壓力控制閥(14-a)排 出，進入輔助冷凝器中被冷凝成淡水進入淡水儲藏裝置(4)。如圖4所示，淡水流量泵(7)從淡水儲藏裝置中泵入一定量淡水進入蒸汽 發(fā)生器(3)，在其中被來自太陽能集熱器(6)的高溫導熱油加熱沸騰，水蒸氣進入噴射器 (1)，在其中進過降壓加速后和來自薄壁換熱裝置( 蒸發(fā)室的閃發(fā)蒸汽混合。壓力控制閥(14-b)控制蒸汽發(fā)生器(3)中蒸汽的壓力，淡水流量泵根據(jù)蒸汽發(fā)生器(3)中淡水液面高 度控制流量。
權(quán)利要求
1.一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，由噴射器、薄壁換熱裝置、蒸汽發(fā)生 器、淡水儲藏裝置、海水除氣裝置、太陽能集熱器、淡水流量泵、海水流量泵、真空排氣泵、壓 力控制閥和輔助冷凝器組成，其特征在于整個系統(tǒng)的低壓真空通過海水自重形成，蒸汽發(fā) 生器內(nèi)的淡水被來自太陽能集熱器的高溫導熱油加熱沸騰產(chǎn)生高溫水蒸氣進入噴射器，在 噴射器中加速降壓，吸收薄壁換熱裝置中的低壓閃發(fā)水蒸汽，噴射出較高溫度和壓力的水 蒸氣，進入薄壁換熱裝置中，作為熱源加熱其中的海水，同時自身被冷凝為液態(tài)淡水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，其特征在于 所述的薄壁換熱裝置由蒸發(fā)室和冷凝室組成，上部為蒸發(fā)室，下部為冷凝室，蒸發(fā)室和冷凝 室之間為拱形換熱強化壁面。蒸發(fā)室中的海水由于表面張力的作用在換熱強化壁面拱形上 部形成超薄的液膜，從而減小了通過液膜的導熱熱阻，提高了導熱功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，其特征在 于所述的薄壁換熱裝置的蒸發(fā)室在噴射器抽吸作用下形成負壓，其壓力小于或等于其中 海水溫度對應的飽和汽化壓力，從而進行海水的表面閃發(fā)；而通過噴射器加壓噴出的水蒸 氣的壓力對應的冷凝溫度高于蒸發(fā)室中海水的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，其特征在 于所述的薄壁換熱裝置的拱形換熱壁面的下表面涂有親水涂層，減小冷凝水的浸潤角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，其特征在于 所述的海水除氣裝置為倒U型管結(jié)構(gòu)，包括降壓通道，低壓解析室、增壓流出通道。真空排 氣泵根據(jù)低壓解析室的液面控制氣體流量，海水在其中經(jīng)過降壓階段進行降壓，低壓氣體 解析階段除去海水里融解的二氧化碳、氧氣和氮氣等不凝性氣體和增壓流出階段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，其特征在于 所述的淡水流量泵根據(jù)蒸汽發(fā)生器中淡水液位控制流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，其特征在于 所述的太陽能集熱器采用聚光型集熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，其特征在 于所述的薄壁換熱裝置通過壓力控制閥釋放冷凝室里多余水蒸氣，并經(jīng)過輔助冷凝器冷 凝后返回淡水儲藏裝置。
全文摘要
一種利用噴射器的低壓太陽能海水淡化裝置，屬于太陽能利用和海水淡化技術領域。該裝置利用太陽能作為輔助熱源，利用海水自身重力抵消大氣壓以及噴射器的抽吸作用形成低于海水飽和壓力的負壓，利用噴射器形成海水和冷凝水蒸汽的溫度差，回收利用了水蒸氣冷凝熱，利用薄壁換熱裝置中換熱壁面緩慢上升的薄壁拱形結(jié)構(gòu)增大導熱功率和換熱面積，使蒸發(fā)和冷凝得以在低溫差下進行，進而大大提高噴射器的COP。淡化過程能耗低，產(chǎn)淡水量大，降低海水淡化成本。
文檔編號C02F1/14GK102134110SQ200910197518
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者徐同德, 湯志遠 申請人:徐同德