專利名稱：基于超聲波和節(jié)流技術(shù)的太陽能海水淡化設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海水淡化設備領(lǐng)域，尤其是一種能夠提高節(jié)流效率的基于超聲波和節(jié) 流技術(shù)的太陽能海水淡化設備。
背景技術(shù)：
對海水或苦咸水進行淡化的方法很多，但常規(guī)的方法，如蒸餾法、離子交換法、滲 析法、反滲透膜法以及冷凍法等，都要消耗大量的燃料或電力。據(jù)統(tǒng)計，截至1990年，全世 界已安裝的海水淡化設備的產(chǎn)水能力為1.3X107m3/d，而且每隔10年，這個數(shù)字就要增加 一倍。每天生產(chǎn)1. 3 X107m3的淡化水，則每年需要消耗原油1. 3X108m3，淡化水的迅速增加， 會產(chǎn)生一系列的問題，如能源消耗、溫室效應、空氣污染等。因此，用豐富而清潔的太陽能進 行海水淡化具有廣闊的發(fā)展前景。隨著超聲波技術(shù)在廢水處理、造紙工業(yè)、防除結(jié)垢、醫(yī)學、軍事、納米材料的制備等 許多領(lǐng)域的成功應用，超聲波作為一種特殊的能量輸入方式和一種強有力的手段，必將在 科學研究以及社會生產(chǎn)等各方面發(fā)揮更為重要的作用。超聲波具有良好的方向性、反射性 和穿透能力，能在氣體、液體及固體媒質(zhì)中傳播，產(chǎn)生各種超聲效應，其中機械效應、熱效 應、聲空化對水霧化起主要作用。其在液體中釋放的巨大能量是其它方法無法比擬的，相信 超聲技術(shù)在海水淡化中存在著巨大潛力。節(jié)流機構(gòu)作為制冷循環(huán)的四大部件之一，在制冷領(lǐng)域有著極其廣泛的應用。其工 作原理是制冷工質(zhì)流過閥門時流動截面突然收縮，流體流速加快，壓力下降。當常溫高壓的 制冷劑飽和液體流過節(jié)流閥，變成低溫低壓的制冷劑液體并產(chǎn)生少許閃發(fā)氣體，進而實現(xiàn) 向外界吸熱的目的?；诠?jié)流過程中產(chǎn)生閃發(fā)氣體，節(jié)流技術(shù)在海水淡化中的應用越來越 受到人們的重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高節(jié)流效率的基于超聲波和節(jié)流技術(shù)的太陽能 海水淡化設備。本發(fā)明的技術(shù)方案是基于超聲波和節(jié)流技術(shù)的太陽能海水淡化設備，其特征是 由冷凝器、熱交換器、節(jié)流設備、加熱設備、閃蒸室、抽吸風機、太陽能集熱設備、太陽能電池 板發(fā)電設備和海水取水設備組成，其中，冷凝器通過管道分別與熱交換器和抽吸風機連接， 熱交換器通過閥門與節(jié)流設備連接，節(jié)流設備通過管道與閃蒸室連接，閃蒸室底部設置有 超聲波起震器，閃蒸室的蒸汽出口管道與抽吸風機連接，閃蒸室出水管道通過溫控閥與熱 交換器連接；加熱設備和熱交換器分別通過閥門與太陽能集熱設備的儲熱水箱和集熱系統(tǒng) 泵連接；所述海水取水設備由海水泵、海水儲水箱、海水預處理設備組成，海水泵、海水預處 理設備和海水儲水箱順序連接；太陽能電池板發(fā)電設備分別與太陽能集熱設備的集熱系統(tǒng) 泵、海水泵、抽吸風機、冷凝器的淡水泵、超聲波起震器以及閃蒸室濃海水泵連接。所述太陽能集熱設備采用二級加熱的形式，第一級采用平板集熱器，第二級采用真空管熱管集熱器，平板集熱器與真空管熱管集熱器串聯(lián)連接，太陽能集熱設備的輸出端 設置兩套管路，其中一套管路連接儲熱水箱，另一套管路直接與供給熱交換器和加熱設備 連接。本發(fā)明的效果是(1)太陽能集熱采用二級加熱的形式，第一級采用平板集熱器， 與真空管熱管集熱器串聯(lián)后連接儲熱水箱，在陽光充足的時候，將剩余的集熱量儲存于水 箱中，供傍晚或太陽能不足時使用，改善了系統(tǒng)的經(jīng)濟性。第二級采用真空管熱管集熱器， 一套管路與一級加熱器串聯(lián)后連接到儲熱水箱，另一套管路在陽光微弱的時候啟用，不經(jīng) 過儲熱水箱，直接供給熱交換器和加熱器，提高了系統(tǒng)的響應特性。通過熱交換器對海水進 行加熱，同時為節(jié)流設備補充熱量，提高節(jié)流效率。(2)熱交換器通過閥門與節(jié)流設備連接，經(jīng)過節(jié)流設備的海水進入閃蒸室發(fā)生閃 蒸，其中節(jié)流部位由來自儲熱水箱的熱水補充熱量，提高節(jié)流效率。在閃蒸室內(nèi)，超聲波起 震器作用于未發(fā)生閃蒸的海水，使海水發(fā)生進一步的霧化，大大提高了淡水產(chǎn)量。由于流出 閃蒸室的海水溫度比較高，通過溫控閥控制，當新鮮海水側(cè)溫度偏低時，開啟閥門使一部分 濃海水與之混合，達到熱回收以及二次閃蒸的目的。(3)抽吸風機和熱交換器組成海水霧化收集設備。抽吸風機設置在閃蒸室蒸汽出 口管道上，加速霧化海水的收集，降低蒸汽壓力，提高霧化效率。收集到的蒸汽進入熱交換 器發(fā)生冷凝，將熱量轉(zhuǎn)移給剛進入設備的海水。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式附圖中，基于超聲波和節(jié)流技術(shù)的太陽能海水淡化設備，由冷凝器1、熱交換器2、 節(jié)流設備3、加熱設備4、閃蒸室5、抽吸風機(9)、太陽能集熱設備、太陽能電池板發(fā)電設備 15和海水取水設備組成，其中，冷凝器1通過管道分別與熱交換器2和抽吸風機9連接，熱 交換器2通過閥門與節(jié)流設備3連接，節(jié)流設備3通過管道與閃蒸室5連接，閃蒸室5底部 設置有超聲波起震器6，閃蒸室5的蒸汽出口管道與抽吸風機9連接，閃蒸室5出水管道通 過溫控閥8與熱交換器2連接；加熱設備4和熱交換器2分別通過閥門與太陽能集熱設備 的儲熱水箱13和集熱系統(tǒng)泵14連接；所述海水取水設備由海水泵16、海水儲水箱17、海水 預處理設備18組成，海水泵16、海水預處理設備18和海水儲水箱17順序連接；太陽能電 池板發(fā)電設備15分別與太陽能集熱設備的集熱系統(tǒng)泵14、海水泵16、抽吸風機9、冷凝器的 淡水泵10、超聲波起震器6以及閃蒸室濃海水泵7連接。太陽能集熱設備采用二級加熱的形式，第一級采用平板集熱器11，第二級采用真 空管熱管集熱器12，平板集熱器11與真空管熱管集熱器12串聯(lián)連接，太陽能集熱設備的輸 出端設置兩套管路，其中一套管路連接儲熱水箱13，另一套管路直接與供給熱交換器2和 加熱設備4連接。使用時，將本發(fā)明設備與海水取水設備連接，淡水排水口設置淡水池19用于存儲 淡水。
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本發(fā)明的工作模式介紹1、太陽能集熱系統(tǒng)在太陽能比較微弱的時候，開啟集熱系統(tǒng)泵14，循環(huán)水經(jīng)過平板型集熱器11達到 一定溫度后，進入真空管熱管集熱器12，溫度繼續(xù)提升，直接供給熱交換器2和加熱器4。當 太陽能輻射達到一定強度時，循環(huán)水經(jīng)過平板型集熱器11后，進入真空管熱管集熱器12， 提升到一定溫度后，進入儲熱水箱13，供給熱交換器2和加熱器4使用。2、太陽能發(fā)電系統(tǒng)在太陽能輻射達到一定強度時，太陽能電池板15開始工作，將電能提供給整個系 統(tǒng)的泵、風機以及超聲波起震器等用電設備，為系統(tǒng)運行提供電能。3、海水淡化系統(tǒng)經(jīng)過熱交換器2，海水溫度升高，然后經(jīng)過節(jié)流設備3節(jié)流后進入閃蒸室5，發(fā)生閃 蒸。未發(fā)生閃蒸的海水在超聲波起震器6的作用下進一步發(fā)生霧化，使更多的海水蒸發(fā)。蒸 汽在抽吸風機9的作用下被收集進入冷凝器1。閃蒸室5內(nèi)沒有蒸發(fā)的海水經(jīng)過濃海水泵 7 —部分在溫控閥8的控制下與新鮮海水混合，達到熱回收和二次閃蒸的目的；另一部分排 放或作為其他用途。在冷凝器1中，蒸汽與剛進入設備的海水進行熱交換，冷凝變成淡水， 通過淡水泵10收集進入淡水池19。此外，節(jié)流部位因海水蒸發(fā)吸熱，溫度降低，由儲熱水箱 13提供一循環(huán)水路進行熱量補充。
權(quán)利要求
基于超聲波和節(jié)流技術(shù)的太陽能海水淡化設備，其特征是由冷凝器(1)、熱交換器(2)、節(jié)流設備(3)、加熱設備(4)、閃蒸室(5)、抽吸風機(9)、太陽能集熱設備、太陽能電池板發(fā)電設備(15)和海水取水設備組成，其中，冷凝器(1)通過管道分別與熱交換器(2)和抽吸風機(9)連接，熱交換器(2)通過閥門與節(jié)流設備(3)連接，節(jié)流設備(3)通過管道與閃蒸室(5)連接，閃蒸室(5)底部設置有超聲波起震器(6)，閃蒸室(5)的蒸汽出口管道與抽吸風機(9)連接，閃蒸室(5)出水管道通過溫控閥(8)與熱交換器(2)連接；加熱設備(4)和熱交換器(2)分別通過閥門與太陽能集熱設備的儲熱水箱(13)和集熱系統(tǒng)泵(14)連接；所述海水取水設備由海水泵(16)、海水儲水箱(17)、海水預處理設備(18)組成，海水泵(16)、海水預處理設備(18)和海水儲水箱(17)順序連接；太陽能電池板發(fā)電設備(15)分別與太陽能集熱設備的集熱系統(tǒng)泵(14)、海水泵(16)、抽吸風機(9)、冷凝器的淡水泵(10)、超聲波起震器(6)以及閃蒸室濃海水泵(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波和節(jié)流技術(shù)的太陽能海水淡化設備，其特征是所 述太陽能集熱設備采用二級加熱的形式，第一級采用平板集熱器(11)，第二級采用真空管 熱管集熱器(12)，平板集熱器(11)與真空管熱管集熱器(12)串聯(lián)連接，太陽能集熱設備的 輸出端設置兩套管路，其中一套管路連接儲熱水箱(13)，另一套管路直接與供給熱交換器 (2)和加熱設備(4)連接。
全文摘要
一種能夠提高節(jié)流效率的基于超聲波和節(jié)流技術(shù)的太陽能海水淡化設備。技術(shù)方案是由冷凝器、熱交換器、節(jié)流設備、加熱設備、閃蒸室、抽吸風機、太陽能集熱設備、太陽能電池板發(fā)電設備和海水取水設備組成，其中，冷凝器通過管道分別與熱交換器和抽吸風機連接，熱交換器通過閥門與節(jié)流設備連接，節(jié)流設備通過管道與閃蒸室連接，閃蒸室底部設置有超聲波起震器，閃蒸室的蒸汽出口管道與抽吸風機連接，閃蒸室出水管道通過溫控閥與熱交換器連接；太陽能電池板發(fā)電設備分別與太陽能集熱設備的集熱系統(tǒng)泵、海水泵、抽吸風機、冷凝器的淡水泵、超聲波起震器以及閃蒸室濃海水泵連接。
文檔編號C02F1/14GK101863527SQ20101021466
公開日2010年10月20日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者張凌云, 張啟波, 李淑清, 王曉, 董華 申請人:青島理工大學