專利名稱：一種太陽能噴射制冷式海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能熱利用和海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用太陽能的熱管式噴射制冷系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化處理的技術(shù)設(shè)備，特別是一種太陽能噴射制冷式海水淡化裝置。
背景技術(shù)：
淡水是人類賴以生存和社會(huì)發(fā)展的必需物質(zhì)之一，但是長期以來沿海地區(qū)缺水形勢卻十分嚴(yán)峻，已經(jīng)制約了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，如何依靠當(dāng)?shù)氐牡乩韮?yōu)勢，合理利用和開發(fā)水資源便成為擺在政府和社會(huì)面前的一道難題。幸運(yùn)的是，這些地區(qū)都毗鄰海邊，如果海水淡化產(chǎn)業(yè)能夠得到良好的發(fā)展，無疑將對這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展起到相當(dāng)大的作用，故海水淡化產(chǎn)業(yè)前景廣闊。目前，海水淡化的方法通常為閃蒸法即先將海水加熱后汽化然后再把水蒸氣冷凝得到淡水，如果采用常規(guī)的加熱方法，通常需要消耗大量的能量，而當(dāng)今世界能源非常緊張，各種能源價(jià)格飛漲，于是各國都將眼光投向了可再生能源，一則這種能源可再生，取之不盡、用之不竭；再則，可再生能源對環(huán)境友好，對地球及人類的生存環(huán)境的危害幾乎可以忽略不計(jì)，在可再生能源中，太陽能無疑是最引人矚目的。利用太陽能實(shí)現(xiàn)海水淡化，在國內(nèi)外也有一些初探式研究，主要考慮將太陽能制冷與海水淡化相結(jié)合來解決淡水缺乏與能源危機(jī)等問題；現(xiàn)有的已經(jīng)投入實(shí)用的海水淡化技術(shù)主要包括真空冷凍與氣相冷凝法、蒸餾法和膜法；真空冷凍與氣相冷凝法的海水淡化技術(shù)是利用海水三相點(diǎn)理論，以水為制冷劑，使海水同時(shí)蒸發(fā)和結(jié)冰，得到淡水的一種方法，該方法能耗低，輕腐蝕輕結(jié)垢， 預(yù)處理簡單，設(shè)備投資少，可以處理含鹽量高的海水，但需要較多的冷量和低壓環(huán)境；蒸餾法使用的較早，工藝技術(shù)也比較成熟，但是投資高，能耗高；膜法的缺點(diǎn)是耗電大及膜的老化和二次污染；歸結(jié)起來，現(xiàn)有的海水淡化技術(shù)普遍存在著設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，淡化工藝過程復(fù)雜，淡化能耗大，成本高，淡化效率低，實(shí)用性差等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、無運(yùn)動(dòng)部件、熱效率高、不消耗常規(guī)能源的海水淡化方法；尤其是一種利用太陽能源的太陽能噴射制冷式海水淡化方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括太陽能源、聯(lián)箱、太陽能集熱器、噴射器、熱管蒸發(fā)端、氣泵、第一熱電偶、第二熱電偶、引風(fēng)機(jī)、電加熱器、鼓泡蒸發(fā)器、排污閥、壓力傳感器、鼓泡器、冷凝集水器、節(jié)流閥、熱管冷凝端、調(diào)節(jié)閥和海水槽；太陽能集熱器上端制有聯(lián)箱，太陽能集熱器的下端通過熱管蒸發(fā)端并串過鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)腔后與聯(lián)箱管道式連通構(gòu)成循環(huán)回路；噴射器分別串過熱管蒸發(fā)端與冷凝集水器和熱管冷凝端管道連通，構(gòu)成循環(huán)回路；鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)腔底側(cè)制有鼓泡器，鼓泡器與氣泵連通，以制備足夠的氣泡；鼓泡蒸發(fā)器的底側(cè)上分別制有排污閥和壓力傳感器；鼓泡蒸發(fā)器的一個(gè)側(cè)壁上上下結(jié)構(gòu)分別制有第二熱電偶和第一熱電偶，另一側(cè)上制有電加熱器，鼓泡蒸發(fā)器的上端開口處制有引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)與冷凝集水器管道連通，其聯(lián)箱、鼓泡蒸發(fā)器、冷凝集水器及裝置系統(tǒng)各處的連接管道外側(cè)分別包套式結(jié)構(gòu)均設(shè)置有保溫材料。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)海水淡化的工藝過程是由太陽能集熱器吸收太陽能源將鼓泡蒸發(fā)器中的海水加熱到80°C左右，鼓泡器向鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)鼓入氣泡并與海水進(jìn)行熱濕交換，從而使水箱中的空氣的含濕量增大，熱濕空氣在鼓泡蒸發(fā)器出口處的引風(fēng)機(jī)的抽吸下進(jìn)入冷凝集水器中降溫，達(dá)到過飽和從而冷凝成為淡化水；海水淡化過程中采用負(fù)壓引射的原理，熱管蒸發(fā)端的工質(zhì)蒸發(fā)并被加熱成過熱蒸氣進(jìn)入噴射器，冷凝集水器內(nèi)的制冷工質(zhì)被引射進(jìn)噴射器蒸發(fā)制冷，將進(jìn)入冷凝集水器的熱濕空氣去濕，達(dá)到收集淡水的效果；海水淡化裝置系統(tǒng)中除太陽能集熱器外的各部件及相應(yīng)的連接管道材料應(yīng)滿足與工質(zhì)的相容性和防腐蝕性能，裝置系統(tǒng)的殼體材料應(yīng)滿足在工作溫度下的強(qiáng)度和剛度要求；裝置系統(tǒng)的材料焊接性能應(yīng)符合焊接要求，裝置系統(tǒng)的殼體和端蓋采取同種材料；傳熱管道是依靠工質(zhì)的相變來傳遞熱量的，所用工質(zhì)的各種物理性質(zhì)對于傳熱管道的工作特性具有重要影響，加上噴射器的正常工作需要一定的壓力，工質(zhì)選擇包括丙酮類的低沸點(diǎn)、高飽和蒸氣壓工質(zhì)。
本發(fā)明裝置系統(tǒng)的各零部件連接關(guān)系分為三個(gè)回路，第一個(gè)回路為太陽能工質(zhì)回路，為閉式循環(huán)，工質(zhì)在太陽能集熱器處吸收太陽能源進(jìn)入聯(lián)箱中，然后分兩路進(jìn)入熱管蒸發(fā)端和鼓泡蒸發(fā)器，分別集熱于熱管蒸發(fā)端的工質(zhì)和鼓泡蒸發(fā)器中的海水，然后回到太陽能集熱器；第二個(gè)回路為制冷工質(zhì)回路，制冷工質(zhì)先在熱管蒸發(fā)端吸熱變成過熱蒸氣進(jìn)入噴射器，引射冷凝集水器中的制冷工質(zhì)，二者混合后進(jìn)入到熱管冷凝端放熱，然后在重力作用下一部分回流到熱管蒸發(fā)端，另一部分經(jīng)節(jié)流后回到冷凝集水器；第三個(gè)回路為淡水產(chǎn)生及收集回路，海水從海水槽出來，進(jìn)入熱管冷凝端，吸收制冷工質(zhì)釋放的熱量，然后進(jìn)入鼓泡蒸發(fā)器，在鼓泡蒸發(fā)器底部設(shè)置鼓泡器向鼓泡蒸發(fā)器中鼓入空氣，空氣與海水熱濕交換后，在鼓泡蒸發(fā)器出口引風(fēng)機(jī)的作用下，被送入到冷凝集水器中，降溫去濕后排入大氣， 淡水被收集，鼓泡蒸發(fā)器要定期排污，以排除高濃度海水。
本發(fā)明涉及的熱管蒸發(fā)端的端蓋兩側(cè)處向同方向折起90°，兩塊鋼板恰好拼合成一封閉腔體，為保證焊接時(shí)焊槍的伸入，孔間距保持為^mm ；為保證折起處不引起附近孔的變形，使虛線處離孔中心保持35mm距離；鉆孔孔徑要與換熱管配合；孔內(nèi)插入換熱管后先在其另外一側(cè)進(jìn)行換熱管焊接，最后進(jìn)行盒子封閉焊接，以清除焊渣及保證外部美觀。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其裝置結(jié)構(gòu)簡單，原理可靠，太陽能利用率高，海水淡化效果好，成本低，節(jié)省能源。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例
本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括太陽能源1、聯(lián)箱2、太陽能集熱器3、噴射器4、熱管蒸發(fā)端5、氣泵6、第一熱電偶7、第二熱電偶8、引風(fēng)機(jī)9、電加熱器10、鼓泡蒸發(fā)器11、排污閥 12、壓力傳感器13、鼓泡器14、冷凝集水器15、節(jié)流閥16、熱管冷凝端17、調(diào)節(jié)閥18和海水槽19 ；太陽能集熱器3上端制有聯(lián)箱2，太陽能集熱器3的下端通過熱管蒸發(fā)端5并串過鼓泡蒸發(fā)器11內(nèi)腔后與聯(lián)箱2管道式連通構(gòu)成循環(huán)回路；噴射器4分別串過熱管蒸發(fā)端5與冷凝集水器15和熱管冷凝端17管道連通，構(gòu)成循環(huán)回路；鼓泡蒸發(fā)器11內(nèi)腔底側(cè)制有鼓泡器14，鼓泡器14與氣泵6連通，以制備足夠的氣泡；鼓泡蒸發(fā)器11的底側(cè)上分別制有排污閥12和壓力傳感器13 ；鼓泡蒸發(fā)器11的一個(gè)側(cè)壁上上下結(jié)構(gòu)分別制有第二熱電偶8和第一熱電偶7，另一側(cè)上制有電加熱器10，鼓泡蒸發(fā)器11的上端開口處制有引風(fēng)機(jī)9，引風(fēng)機(jī)9與冷凝集水器15管道連通，其聯(lián)箱2、鼓泡蒸發(fā)器11、冷凝集水器15及裝置系統(tǒng)各處的連接管道外側(cè)分別包套式結(jié)構(gòu)均設(shè)置有保溫材料。
本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)海水淡化的工藝過程是由太陽能集熱器3吸收太陽能源1將鼓泡蒸發(fā)器11中的海水加熱到80°c左右，鼓泡器14向鼓泡蒸發(fā)器11內(nèi)鼓入氣泡并與海水進(jìn)行熱濕交換，從而使水箱中的空氣的含濕量增大，熱濕空氣在鼓泡蒸發(fā)器11出口處的引風(fēng)機(jī) 9的抽吸下進(jìn)入冷凝集水器15中降溫，達(dá)到過飽和從而冷凝成為淡化水；海水淡化過程中采用負(fù)壓引射的原理，熱管蒸發(fā)端5的工質(zhì)蒸發(fā)并被加熱成過熱蒸氣進(jìn)入噴射器4，冷凝集水器15內(nèi)的制冷工質(zhì)被引射進(jìn)噴射器4蒸發(fā)制冷，將進(jìn)入冷凝集水器15的熱濕空氣去濕， 達(dá)到收集淡水的效果；海水淡化裝置系統(tǒng)中除太陽能集熱器3外的各部件及相應(yīng)的連接管道材料應(yīng)滿足與工質(zhì)的相容性和防腐蝕性能，裝置系統(tǒng)的殼體材料應(yīng)滿足在工作溫度下的強(qiáng)度和剛度要求；裝置系統(tǒng)的材料焊接性能應(yīng)符合焊接要求，裝置系統(tǒng)的殼體和端蓋采取同種材料；傳熱管道是依靠工質(zhì)的相變來傳遞熱量的，所用工質(zhì)的各種物理性質(zhì)對于傳熱管道的工作特性具有重要影響，加上噴射器4的正常工作需要一定的壓力，工質(zhì)選擇包括丙酮類的低沸點(diǎn)、高飽和蒸氣壓工質(zhì)。
本實(shí)施例裝置系統(tǒng)的各零部件連接關(guān)系分為三個(gè)回路，第一個(gè)回路為太陽能工質(zhì)回路，為閉式循環(huán)，工質(zhì)在太陽能集熱器3處吸收太陽能源1進(jìn)入聯(lián)箱2中，然后分兩路進(jìn)入熱管蒸發(fā)端5和鼓泡蒸發(fā)器11，分別集熱于熱管蒸發(fā)端5的工質(zhì)和鼓泡蒸發(fā)器11中的海水，然后回到太陽能集熱器3 ；第二個(gè)回路為制冷工質(zhì)回路，制冷工質(zhì)先在熱管蒸發(fā)端5吸熱變成過熱蒸氣進(jìn)入噴射器4，引射冷凝集水器15中的制冷工質(zhì)，二者混合后進(jìn)入到熱管冷凝端17放熱，然后在重力作用下一部分回流到熱管蒸發(fā)端5，另一部分經(jīng)節(jié)流后回到冷凝集水器15 ；第三個(gè)回路為淡水產(chǎn)生及收集回路，海水從海水槽19出來，進(jìn)入熱管冷凝端 17，吸收制冷工質(zhì)釋放的熱量，然后進(jìn)入鼓泡蒸發(fā)器11，在鼓泡蒸發(fā)器11底部設(shè)置鼓泡器 14向鼓泡蒸發(fā)器11中鼓入空氣，空氣與海水熱濕交換后，在鼓泡蒸發(fā)器11出口引風(fēng)機(jī)9的作用下，被送入到冷凝集水器15中，降溫去濕后排入大氣，淡水被收集，鼓泡蒸發(fā)器11要定期排污，以排除高濃度海水。
本發(fā)明涉及的熱管蒸發(fā)端5的端蓋兩側(cè)處向同方向折起90°，兩塊鋼板恰好拼合成一封閉腔體，為保證焊接時(shí)焊槍的伸入，孔間距保持為^mm;為保證折起處不引起附近孔的變形，使虛線處離孔中心保持35mm距離；鉆孔孔徑要與換熱管配合；孔內(nèi)插入換熱管后先在其另外一側(cè)進(jìn)行換熱管焊接，最后進(jìn)行盒子封閉焊接，以清除焊渣及保證外部美觀。
本實(shí)施例采用太陽能作為驅(qū)動(dòng)能源，可消除海水淡化過程中因消耗常規(guī)能源而導(dǎo)致性價(jià)比低的問題；其海水淡化設(shè)備系統(tǒng)中無運(yùn)動(dòng)部件，其結(jié)構(gòu)及制造工藝簡單，運(yùn)行安全可靠，既適合海上作業(yè)，也適合沿海地區(qū)的單戶使用，而且其系統(tǒng)工作原理可適用于缺電地區(qū)的冷庫。
權(quán)利要求
1.一種太陽能噴射制冷式海水淡化裝置，包括太陽能源、聯(lián)箱、太陽能集熱器、噴射器、 熱管蒸發(fā)端、氣泵、第一熱電偶、第二熱電偶、引風(fēng)機(jī)、電加熱器、鼓泡蒸發(fā)器、排污閥、壓力傳感器、鼓泡器、冷凝集水器、節(jié)流閥、熱管冷凝端、調(diào)節(jié)閥和海水槽，其特征在于太陽能集熱器上端制有聯(lián)箱，太陽能集熱器的下端通過熱管蒸發(fā)端并串過鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)腔后與聯(lián)箱管道式連通構(gòu)成循環(huán)回路；噴射器分別串過熱管蒸發(fā)端與冷凝集水器和熱管冷凝端管道連通，構(gòu)成循環(huán)回路；鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)腔底側(cè)制有鼓泡器，鼓泡器與氣泵連通，以制備足夠的氣泡；鼓泡蒸發(fā)器的底側(cè)上分別制有排污閥和壓力傳感器；鼓泡蒸發(fā)器的一個(gè)側(cè)壁上上下結(jié)構(gòu)分別制有第二熱電偶和第一熱電偶，另一側(cè)上制有電加熱器，鼓泡蒸發(fā)器的上端開口處制有引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)與冷凝集水器管道連通，其聯(lián)箱、鼓泡蒸發(fā)器、冷凝集水器及裝置系統(tǒng)各處的連接管道外側(cè)分別包套式結(jié)構(gòu)均設(shè)置有保溫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能噴射制冷式海水淡化裝置，其特征在于實(shí)現(xiàn)海水淡化的工藝過程是由太陽能集熱器吸收太陽能源將鼓泡蒸發(fā)器中的海水加熱到80°C左右，鼓泡器向鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)鼓入氣泡并與海水進(jìn)行熱濕交換，從而使水箱中的空氣的含濕量增大， 熱濕空氣在鼓泡蒸發(fā)器出口處的引風(fēng)機(jī)的抽吸下進(jìn)入冷凝集水器中降溫，達(dá)到過飽和從而冷凝成為淡化水；海水淡化過程中采用負(fù)壓引射的原理，熱管蒸發(fā)端的工質(zhì)蒸發(fā)并被加熱成過熱蒸氣進(jìn)入噴射器，冷凝集水器內(nèi)的制冷工質(zhì)被引射進(jìn)噴射器蒸發(fā)制冷，將進(jìn)入冷凝集水器的熱濕空氣去濕，達(dá)到收集淡水的效果；海水淡化裝置系統(tǒng)中除太陽能集熱器外的各部件及相應(yīng)的連接管道材料應(yīng)滿足與工質(zhì)的相容性和防腐蝕性能，裝置系統(tǒng)的殼體材料應(yīng)滿足在工作溫度下的強(qiáng)度和剛度要求；裝置系統(tǒng)的材料焊接性能應(yīng)符合焊接要求，裝置系統(tǒng)的殼體和端蓋采取同種材料；傳熱管道是依靠工質(zhì)的相變來傳遞熱量的，所用工質(zhì)的各種物理性質(zhì)對于傳熱管道的工作特性具有重要影響，加上噴射器的正常工作需要一定的壓力，工質(zhì)選擇包括丙酮類的低沸點(diǎn)、高飽和蒸氣壓工質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能噴射制冷式海水淡化裝置，其特征在于裝置的各零部件連接關(guān)系分為三個(gè)回路，第一個(gè)回路為太陽能工質(zhì)回路，為閉式循環(huán)，工質(zhì)在太陽能集熱器處吸收太陽能源進(jìn)入聯(lián)箱中，然后分兩路進(jìn)入熱管蒸發(fā)端和鼓泡蒸發(fā)器，分別集熱于熱管蒸發(fā)端的工質(zhì)和鼓泡蒸發(fā)器中的海水，然后回到太陽能集熱器；第二個(gè)回路為制冷工質(zhì)回路，制冷工質(zhì)先在熱管蒸發(fā)端吸熱變成過熱蒸氣進(jìn)入噴射器，引射冷凝集水器中的制冷工質(zhì)，二者混合后進(jìn)入到熱管冷凝端放熱，然后在重力作用下一部分回流到熱管蒸發(fā)端，另一部分經(jīng)節(jié)流后回到冷凝集水器；第三個(gè)回路為淡水產(chǎn)生及收集回路，海水從海水槽出來， 進(jìn)入熱管冷凝端，吸收制冷工質(zhì)釋放的熱量，然后進(jìn)入鼓泡蒸發(fā)器，在鼓泡蒸發(fā)器底部設(shè)置鼓泡器向鼓泡蒸發(fā)器中鼓入空氣，空氣與海水熱濕交換后，在鼓泡蒸發(fā)器出口引風(fēng)機(jī)的作用下，被送入到冷凝集水器中，降溫去濕后排入大氣，淡水被收集，鼓泡蒸發(fā)器要定期排污， 以排除高濃度海水。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能熱利用和海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種太陽能噴射制冷式海水淡化裝置，太陽能集熱器上端制有聯(lián)箱，太陽能集熱器的下端通過熱管蒸發(fā)端并串過鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)腔后與聯(lián)箱管道式連通構(gòu)成循環(huán)回路；噴射器分別串過熱管蒸發(fā)端與冷凝集水器和熱管冷凝端管道連通，構(gòu)成循環(huán)回路；鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)腔底側(cè)制有鼓泡器并與氣泵連通以制備氣泡；鼓泡蒸發(fā)器的底側(cè)上分別制有排污閥和壓力傳感器，側(cè)壁上上下結(jié)構(gòu)制有兩個(gè)電偶，另一側(cè)壁上制有電加熱器，上端開口處制有引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)與冷凝集水器管道連通；其裝置結(jié)構(gòu)簡單，原理可靠，太陽能利用率高，海水淡化效果好，成本低，節(jié)省能源。
文檔編號C02F1/14GK102491440SQ20111037695
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者楊啟容, 王翠蘋, 秦靜靜 申請人:青島大學(xué)