一种聚光型太阳能海水蒸馏系统技术方案

本发明专利技术涉及一种聚光型太阳能海水蒸馏系统，该系统包括聚光蒸发室、光伏发电单元、冷凝器、蒸气抽取单元和不凝气体排放单元，聚光蒸发室包括水槽和聚光器，水槽中添加有微量银纳米粒子，聚光器将太阳光汇聚到水槽，水槽中海水吸收不适于光电转换光谱波段的太阳能并转化为热能以蒸发海水，光伏发电单元将透过海水的太阳能转化为电能，海水通过冷凝器后进入水槽进行蒸发，蒸气抽取单元抽取聚光蒸发室中水蒸气并通过冷凝器冷凝，不凝气体排放单元抽吸冷凝器内不凝气体。与现有技术相比，本发明专利技术通过聚光器实现了非跟踪聚光，通过纳米粒子强化了海水对太阳能的吸收，而且将部分太阳能分配给能为系统提供动力的光伏发电单元，实现了太阳能的分频利用。

Concentrating solar energy sea water distillation system

The invention relates to a solar energy water distillation system, the system includes a condensing evaporation chamber, photovoltaic power generation unit, condenser, steam extraction unit and gas discharge unit, condensing evaporation chamber comprises a water tank and a water tank condenser, adding trace silver nanoparticles, condenser sunlight to the sink, the sink in water absorption suitable for photoelectric conversion of solar spectral bands and converted into heat by evaporation of seawater, photovoltaic power generation unit will be through the water of the solar energy into electricity, water into the tank through the condenser after evaporation, the steam extraction unit extracts condensing water vapor and evaporation chamber through the condenser, non condensable gas discharge unit, condenser gas suction. Compared with the prior art, the invention realizes the non tracking concentrator, by strengthening water nanoparticles for the absorption of solar energy, and will be part of the solar photovoltaic power generation unit can be assigned to provide power to the system, the frequency utilization of solar energy.

【技术实现步骤摘要】
一种聚光型太阳能海水蒸馏系统
本专利技术涉及海水淡化
，尤其是涉及一种聚光型太阳能海水蒸馏系统。
技术介绍
海水淡化是当前解决水资源短缺问题的有效方法，但海水淡化能耗较大，如使用传统能源，不仅会增加当前社会能源需求，也会加剧当前环境危机。太阳能具有清洁无污染、普遍性、丰富性和永久性的特点，因此利用太阳能淡化海水是缓解当前淡水资源缺乏的清洁且有效的措施。目前，利用太阳能进行海水蒸馏的技术中，主动式蒸馏系统在产水量、太阳能利用率等方面较传统的被动式蒸馏系统具有突出的优势。主动式太阳能蒸馏系统，是指系统中配备有电能驱动的动力原件和太阳能集热器等部件进行主动加热和冷凝的太阳能蒸馏系统。由于这类系统配备有其他的附属设备，使得淡水产量大幅度增加。因此，可利用太阳能光伏发电为主动式太阳能蒸馏系统提供电能，进行海水淡化。然而，目前以晶硅为代表的光伏电池的光电转化率较低，仅有12％～20％的太阳辐射能被转化为可用的电能，极大的限制太阳能的利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚光型太阳能海水蒸馏系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种聚光型太阳能海水蒸馏系统，该系统包括聚光蒸发室、海水水箱、淡水水箱、光伏发电单元、冷却通道、冷凝器、蒸气抽取单元和不凝气体排放单元，所述的光伏发电单元设置在聚光蒸发室下方并连接蒸汽抽取单元和不凝气体排放单元中的动力设备，所述的冷却通道设置在光伏发电单元下方，海水水箱连接冷凝器水侧并通过冷却通道连接至聚光蒸发室，所述的蒸气抽取单元分别连接聚光蒸发室和冷凝器的蒸气侧，所述的不凝气体排放单元连接所述的冷凝器蒸气侧，所述的冷凝器的蒸气侧还连通所述的淡水水箱；所述的聚光蒸发室包括水槽、聚光器和透明盖板，所述的水槽连通海水水箱，所述的聚光器为槽型结构并设置在水槽上方与水槽连通，所述的透明盖板设置在聚光器顶部；所述的聚光器为槽型结构，聚光器包括两个分别位于水槽左右侧的反射型镜面，左侧反射型镜面为一平面，右侧反射型镜面为截断面是抛物线的曲面，两个反射型镜面相互配合将阳光汇聚到底部水槽；所述的聚光蒸发室的水槽内添加了微量的银纳米粒子。所述的左侧反射型镜面和右侧反射型镜面分别通过铰链连接水槽左右两侧。所述的光伏发电单元包括光伏电池板、充电控制单元和蓄电池，所述的光伏电池板设置在聚光蒸发室下方并通过充电控制单元连接蓄电池，所述的蓄电池连接蒸汽抽取单元和不凝气体排放单元中的动力设备。所述的冷却通道为一中空金属管，所述的中空金属管上表面通过导热胶粘贴于光伏电池板下方，所述的中空金属管内壁敷设有用于防止海水腐蚀的塑料薄膜。所述的蒸气抽取单元包括风机。所述的不凝气体排放单元包括真空泵。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术在蒸发的海水中添加光谱选择性吸收的纳米粒子可将光伏电池无法利用的近红外太阳辐射能先行过滤并转化为热能，从而实现了光热、光电的分频利用，达到了对太阳辐射能的最大化利用，将纳米光谱分频技术运用到太阳能海水淡化装置中，通过合理的分配系统的热量和电量配比，可以提高整个蒸馏系统的性能；(2)聚光器包括两个反射型镜面，左侧反射型镜面是一个与底部水槽呈一定倾角的平面，右侧反射型镜面是一个截断面为抛物线的曲面，阳光在两个镜面间反射，使系统无需时刻对准阳光而具有聚光的特点，实现免跟踪聚光，提高太阳能利用率；(3)左侧反射型镜面和右侧反射型镜面分别通过铰链连接水槽左右两侧，以使聚光器适用于不同地域或不同季节，提高聚光器的聚光效果，提高太阳能利用率；(4)聚光蒸发室水槽中内添加微量银纳米粒子，向水槽中输送海水后，水槽中的海水可以选择性吸收不适用光电转换光谱波段的太阳能，将其转化为热能以蒸发海水，剩余波段的太阳能穿过海水经光伏电池板转化为电能，为风机和真空泵提供动力，提高太阳能利用率；(5)免跟踪聚光技术使得蒸发室底部水槽面积小，降低水槽中海水散热比表面积，以减少海水散热损失，并通过回收水蒸气凝结潜热以及光伏电池板散热的方式，减少系统散热损失；(6)在光伏发电单元下方设置冷却通道，利用光伏电池废热对输入至水槽中的海水进行预热，减少系统热损失，从而提高整个系统热利用率；(7)风机抽吸蒸发室内水蒸气进入冷凝器内凝结，防止水蒸气在蒸发室上表面透明盖板上凝结，提高了盖板的阳光透射率，提高海水蒸馏效率；(8)风机抽吸蒸发室内水蒸气进入冷凝器内凝结，真空泵排出冷凝器内不凝气体，从而提高整个系统产水率。附图说明图1为本专利技术聚光型太阳能海水蒸馏系统的结构示意图。图中，1为聚光蒸发室，2为透明盖板，3为反射型镜面，4为铰链，5为水槽，6为光伏电池板，7为预热通道，8为充电控制单元，9为蓄电池，10为风机，11为冷凝器，12为淡水水箱，13为真空泵，14为海水水箱。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图1所示，一种聚光型太阳能海水蒸馏系统，该系统包括聚光蒸发室1、海水水箱14、淡水水箱12、光伏发电单元、冷却通道7、冷凝器11、蒸气抽取单元和不凝气体排放单元，光伏发电单元设置在聚光蒸发室1下方并连接蒸汽抽取单元和不凝气体排放单元中的动力设备，冷却通道7设置在光伏发电单元下方，海水水箱14连接冷凝器11水侧并通过冷却通道7连接至聚光蒸发室1，蒸气抽取单元分别连接聚光蒸发室1和冷凝器11的蒸气侧，不凝气体排放单元连接冷凝器11蒸气侧，冷凝器11的蒸气侧还连通淡水水箱12。蒸气抽取单元包括风机10，不凝气体排放单元包括真空泵13。聚光蒸发室1包括水槽5、聚光器和透明盖板2，水槽5连通海水水箱14，聚光器为槽型结构并设置在水槽5上方与水槽5连通，透明盖板2设置在聚光器顶部，聚光器为槽型结构，聚光器包括两个分别位于水槽5左右侧的反射型镜面3，左侧反射型镜面为一平面，右侧反射型镜面为截断面是抛物线的曲面透明盖板2为光线入射表面，两个反射型镜面3相互配合将阳光汇聚到底部水槽5。左侧反射型镜面和右侧反射型镜面分别通过铰链4连接水槽5左右两侧。两个反射型镜面3通过铰链4调节其与底部矩形水槽5所成倾角，以使聚光器适用于不同地域或不同季节，提高聚光器的聚光效果。聚光蒸发室1内水槽5中设有微量的银纳米粒子，对太阳能进行光谱分频利用，添加有微量银纳米粒子的海水可以选择性吸收不适用光电转换光谱波段的太阳能，将其转化为热能以蒸发海水；剩余波段的太阳能穿过海水经光伏发电单元转化为电能，为蒸气抽取单元和不凝气体排放单元提供动力，即为风机10和真空泵13提供动力。光伏发电单元包括光伏电池板6、充电控制单元8和蓄电池9，光伏电池板6设置在聚光蒸发室1下方并通过充电控制单元8连接蓄电池9，蓄电池9连接蒸汽抽取单元和不凝气体排放单元中的动力设备。冷却通道7为一中空金属管，中空金属管上表面通过导热胶粘贴于光伏电池板6下方，中空金属管内壁敷设有用于防止海水腐蚀的塑料薄膜。该系统运行时，太阳光进入聚光蒸发室1内，经反射型镜面将光线汇聚于底部水槽5，水槽5中盛装由添加微量银纳米粒子的海水，吸收光热部分太阳能，以蒸发海水；其余光电部分太阳能穿过水槽5投射到光伏电池板6表面，经光伏电池板6转化为电能，并通过充电控制单元8将电能存储在蓄电池9中，再由蓄电池9给风机10和真空泵13提供电能。水蒸气经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚光型太阳能海水蒸馏系统，其特征在于，该系统包括聚光蒸发室(1)、海水水箱(14)、淡水水箱(12)、光伏发电单元、冷却通道(7)、冷凝器(11)、蒸气抽取单元和不凝气体排放单元，所述的光伏发电单元设置在聚光蒸发室(1)下方并连接蒸汽抽取单元和不凝气体排放单元中的动力设备，所述的冷却通道(7)设置在光伏发电单元下方，海水水箱(14)连接冷凝器(11)水侧并通过冷却通道(7)连接至聚光蒸发室(1)，所述的蒸气抽取单元分别连接聚光蒸发室(1)和冷凝器(11)的蒸气侧，所述的不凝气体排放单元连接所述的冷凝器(11)蒸气侧，所述的冷凝器(11)的蒸气侧还连通所述的淡水水箱(12)；所述的聚光蒸发室(1)包括水槽(5)、聚光器和透明盖板(2)，所述的水槽(5)连通海水水箱(14)，所述的聚光器为槽型结构并设置在水槽(5)上方与水槽(5)连通，所述的透明盖板(2)设置在聚光器顶部；所述的聚光器为槽型结构，聚光器包括两个分别位于水槽(5)左右侧的反射型镜面(3)，左侧反射型镜面为一平面，右侧反射型镜面为截断面是抛物线的曲面，两个反射型镜面(3)相互配合将阳光汇聚到底部水槽(5)；所述的聚光蒸发室(1)的水槽(5)内添加了微量的银纳米粒子。...

【技术特征摘要】
1.一种聚光型太阳能海水蒸馏系统，其特征在于，该系统包括聚光蒸发室(1)、海水水箱(14)、淡水水箱(12)、光伏发电单元、冷却通道(7)、冷凝器(11)、蒸气抽取单元和不凝气体排放单元，所述的光伏发电单元设置在聚光蒸发室(1)下方并连接蒸汽抽取单元和不凝气体排放单元中的动力设备，所述的冷却通道(7)设置在光伏发电单元下方，海水水箱(14)连接冷凝器(11)水侧并通过冷却通道(7)连接至聚光蒸发室(1)，所述的蒸气抽取单元分别连接聚光蒸发室(1)和冷凝器(11)的蒸气侧，所述的不凝气体排放单元连接所述的冷凝器(11)蒸气侧，所述的冷凝器(11)的蒸气侧还连通所述的淡水水箱(12)；所述的聚光蒸发室(1)包括水槽(5)、聚光器和透明盖板(2)，所述的水槽(5)连通海水水箱(14)，所述的聚光器为槽型结构并设置在水槽(5)上方与水槽(5)连通，所述的透明盖板(2)设置在聚光器顶部；所述的聚光器为槽型结构，聚光器包括两个分别位于水槽(5)左右侧的反射型镜面(3)，左侧反射型镜面为一平面，右侧反射型镜面为截断面是抛物线的曲面，两个反射型镜面(3)相互...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，安巍，朱彤，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31