本發(fā)明涉及一種氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器。

背景技術(shù)：

南疆地區(qū)鹽堿水污染嚴重，但是光熱資源豐富。因此，利用太陽能進行咸水淡化對緩解鹽堿水污染具有重要的意義。太陽能咸水淡化技術(shù)中常用的有太陽能蒸發(fā)器和多效閃蒸兩種手段。太陽能蒸發(fā)器成本低，效率也低；多效閃蒸技術(shù)效率高，成本也高。另外，太陽能咸水淡化技術(shù)至今仍然具有明顯的缺點，即太陽能咸水淡化技術(shù)中能源重復(fù)利用的問題，太陽能咸水淡化產(chǎn)生的水蒸氣進行冷凝時，蒸汽散熱所產(chǎn)生的能量大部分被浪費了，直接散發(fā)到了空氣中。鑒于此，本發(fā)明專利將太陽能蒸發(fā)器和多級閃蒸技術(shù)結(jié)合，取長補短，提供一種性價比高的咸水淡化裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器，主要包括儲水箱、熱交換單元、曬熱單元和蒸發(fā)器；所述曬熱單元由多根水平并行排列的玻璃管串聯(lián)而成，每根玻璃管底部設(shè)置有反光鏡；所述熱交換單元包括真空的殼體，以及位于殼體內(nèi)的盤管；所述盤管內(nèi)具有換熱管；所述儲水箱、換熱管、串聯(lián)的玻璃管、蒸發(fā)器、盤管依次連接。

進一步地，所述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)腔，以及均勻布置在蒸發(fā)腔外圍的多個透鏡，所述蒸發(fā)腔呈球缺結(jié)構(gòu)，底面中心安裝有霧化噴頭，霧化噴頭與玻璃管出口相連，蒸發(fā)腔頂部與盤管進口相連。

進一步地，所述盤管由多根隔熱管連接而成。

進一步地，所述換熱管通過支架安裝在盤管中心位置。

進一步地，所述蒸發(fā)器為類球缺結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)腔，所述蒸發(fā)腔的球面由多個多邊形透鏡拼接而成。

本發(fā)明的有益效果是，該氣液雙循環(huán)咸淡水分離器具有曬熱單元、熱交換單元和蒸發(fā)器。曬熱單元由玻璃材料制成，不與咸水產(chǎn)生反應(yīng)，因此不會引入新的污染，并且玻璃管底部設(shè)有反射鏡，能夠增大接收太陽光的面積，提高曬熱效率；蒸發(fā)器具有聚光熱裝置，能夠在短時間內(nèi)使咸水溫度升高至沸點，蒸發(fā)成水蒸氣。熱交換單元由盤管(通熱蒸汽)和換熱管(通冷咸水)組成，盤管與換熱管兩者相套，冷咸水與熱蒸汽在換熱管壁面處發(fā)生熱交換，換熱面積大且熱量不易流失，充分利用了高溫蒸汽的熱量給冷咸水加熱，使能量利用率更高；該裝置一旦啟動之后，就可以利用太陽能光熱不間斷地產(chǎn)水，產(chǎn)水速度快，產(chǎn)量高。

本發(fā)明不僅制造成本低，能源利用率高，持續(xù)產(chǎn)水，而且與現(xiàn)有技術(shù)相比，工作效率得到明顯提升，具有廣泛的市場前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器的咸水流動示意圖；

圖3是本發(fā)明氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器的熱交換單元原理圖；

圖4是本發(fā)明氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器的熱交換單元結(jié)構(gòu)圖；

圖5是曬熱盤管的結(jié)構(gòu)圖；

圖6是蒸發(fā)器示意圖；

圖7是霧化噴頭示意圖；

圖8為類球缺結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器的示意圖；

圖中：儲水箱1、進水管2、熱交換單元3、盤管3-1、換熱管3-2、曬熱單元4、反光鏡4-1、玻璃管4-2、出水管5、蒸發(fā)器6、蒸發(fā)腔6-1、霧化噴頭6-2、菲涅爾透鏡7、可調(diào)整支架8、抽氣泵9、熱蒸汽進管10、出水閥11、集水器12。

具體實施方式

如圖1所示，一種氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器，主要包括儲水箱1、熱交換單元3、曬熱單元4和蒸發(fā)器6；所述曬熱單元4由多根水平并行排列的玻璃管4-2串聯(lián)而成，每根玻璃管4-2底部設(shè)置有反光鏡4-1；所述熱交換單元3包括真空的殼體，以及位于殼體內(nèi)的盤管3-1；所述盤管3-1內(nèi)具有換熱管3-2；所述儲水箱1、換熱管3-2、串聯(lián)的玻璃管4-2、蒸發(fā)器6、盤管3-1依次連接。儲水箱1中的水可以依靠水壓自流進入換熱管3-2，繼而進入玻璃管4-2。咸水經(jīng)過玻璃管4-2曝曬預(yù)熱之后進入蒸發(fā)器6。蒸發(fā)器6將預(yù)熱過后的咸水繼續(xù)加熱，達到沸點，蒸發(fā)成為水蒸氣。水蒸氣進入盤管3-1，與換熱管3-2中的冷咸水進行熱交換后，變成冷凝水排除，圖中設(shè)置了集水器12對冷凝水進行收集。

其中，如圖5所示，并行排列的玻璃管4-2有利于增加咸水流動路徑，從而增強咸水曬熱時間和溫度，并且玻璃管與咸水之間不會發(fā)生反應(yīng)，減少了次生污染的風(fēng)險，同時，底部的反光鏡4-1可反射太陽光進入玻璃管內(nèi)，進一步增加玻璃管的受熱面積，使玻璃管的下半部分也可以接受陽光照射。通過本發(fā)明的裝置，可以在太陽能資源充足地區(qū)達到顯著的加熱蒸發(fā)和冷凝集水效果，另外，該裝置成本低，安裝簡易，操作性強，適合咸水污染嚴重的落后地區(qū)。

如圖6所示，所述蒸發(fā)器6包括蒸發(fā)腔6-1，以及均勻布置在蒸發(fā)腔6-1外圍的多個菲涅爾透鏡7，所述蒸發(fā)腔6-1呈球缺結(jié)構(gòu)，底面中心安裝有霧化噴頭6-2，霧化噴頭6-2與玻璃管4-2出口通過出水管5相連，蒸發(fā)腔6-1頂部與盤管3-1進口相連。預(yù)熱后的咸水經(jīng)霧化噴頭6-2處理成噴霧，液態(tài)的噴霧在蒸發(fā)腔6-1內(nèi)受到菲涅爾透鏡7聚集的光熱照射后，溫度迅速升高達到沸點，并且由于霧狀的液體質(zhì)量小，密度輕，極易形成水蒸氣，從而咸水液體變成水蒸氣氣體效率極高；圖中在蒸發(fā)腔6-1與盤管3-1之間的熱蒸汽進管10上還設(shè)置了抽氣泵9，用于引導(dǎo)水蒸氣的流向，同時吸走蒸發(fā)腔6-1內(nèi)的氣體，形成負壓，降低液-氣轉(zhuǎn)化溫度(降低沸點)。

上述蒸發(fā)器可以采用如圖8所示的類球缺結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)腔代替，所述蒸發(fā)腔的球面由多個五邊形透鏡和多個六邊形透鏡拼接而成。該結(jié)構(gòu)其實將圖6中的腔體和菲涅爾透鏡7合為一體，節(jié)省空間，節(jié)省耗材，且能大大提高蒸發(fā)效率。

如圖4所示，所述盤管3-1由多根隔熱管連接而成。隔熱管保證了熱交換只發(fā)生在管內(nèi)，防止熱量往外流失，充分利用了水蒸氣的熱量加熱冷咸水，提高能量利用率，根據(jù)實際工況，兩根盤管首尾相接，可以組裝成任何尺寸的換熱單元，拆裝方便且成本低，免去了大模塊的復(fù)雜昂貴的加工費用；另一方面，所述換熱管3-2通過支架安裝在盤管3-1中心位置，保證換熱面積最大化，避免換熱管3-2與盤管3-1接觸影響換熱效果，最終提高換熱效果。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氣液雙循環(huán)聚光熱咸淡水分離器，主要包括儲水箱、熱交換單元、曬熱單元、蒸發(fā)器、集水器。曬熱單元由多根水平并行排列的玻璃管串聯(lián)而成，每根玻璃管底部設(shè)置有反光鏡；熱交換單元包括真空的殼體，以及位于殼體內(nèi)的盤管，盤管內(nèi)具有換熱管；所述儲水箱、換熱管、串聯(lián)的玻璃管、蒸發(fā)器、盤管依次連接。儲水箱中的水可以依靠水壓自流進入換熱管，繼而進入玻璃管。咸水經(jīng)過玻璃管曝曬預(yù)熱之后進入蒸發(fā)器。蒸發(fā)器將預(yù)熱過后的咸水繼續(xù)加熱，蒸發(fā)成為水蒸氣。水蒸氣進入盤管，與換熱管中的冷咸水進行熱交換后，變成冷凝水排入集水器。本發(fā)明裝置成本低，安裝簡易，操作性強，在太陽能資源充足地區(qū)可達到顯著的加熱蒸發(fā)和冷凝集水效果。

技術(shù)研發(fā)人員：孫志林;方詩標;許丹;紀汗青
受保護的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.09.01