基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置。本装置通过碟式聚光器的结构变化实现太阳能驱动和风能驱动的有效切换。搅拌叶片下半部分喷涂成黑色，放置在蒸发腔内，通过旋转轴及旋转臂与碟式聚光器连接，半球玻璃壳安装在蒸发腔底部，二次抛物聚光器安装在半球玻璃壳外部，且抛物聚光器焦斑位于半球玻璃壳处，半球玻璃壳位于碟式聚光器焦斑位置，蒸发腔内盛放含有大量黑色多孔吸光颗粒的含盐水，直接吸收经聚光器反射形成的高密度光能，受热蒸发在冷凝盘下表面生成淡水。本装置利用受热水蒸气向上浮升特点，沿水蒸气浮升方向布置多个盛水冷凝盘，多次回收水蒸气冷凝时释放的潜热，能够实现水蒸气所含热量分级多次利用。

【技术实现步骤摘要】
基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置
本技术涉及一种盐水淡化装置，具体涉及一种多效含盐水淡化装置，属于太阳能风能互补利用

技术介绍
安全充足的淡水是人类进步和社会发展的必需条件之一，虽然地球表面70％覆盖着水体，但其中97.5％属于不能被直接饮用的含盐水，对含盐水进行淡化处理是解决淡水危机的有效途径之一。工业化含盐水淡化处理技术主要包括反渗透法、多级闪蒸发、多效蒸馏法等，但是在对含盐水处理过程中所需驱动能主要以化石能源为主，而且需要规模化运行、建造成本大、对维护要求高，释放出大量温室气体，不适合分布式、小型化淡水的制备。利用缺水地区所拥有的丰富太阳能资源对含盐水淡化的技术可以克服上述工业化含盐水淡化技术所具有的缺点，同时可以实现淡水制备建造成本低、适合于分布式小型化应用。但太阳能含盐水淡化处理技术却无法克服太阳能利用中不可避免的供能间歇问题，考虑同为可再生能源的风能可以与太阳能在供能时间和方式上实现互补驱动，从而改善了可再生能源含盐水淡化装置运行过程中供能间歇的技术瓶颈。专利申请201610160581.4提出一种风能太阳能海水淡化装置，其利用风能产生电能进而存储在蓄电池内加以利用，使得所收集的风能转化为热能的过程复杂，导致系统能量转化效率不高。专利201310164208.2涉及一种太阳能风能低压海水淡化装置，太阳能和风能用来发电驱动抽气装置为海水蒸发提供低压环境，但系统没有多次回收蒸汽凝结释放的潜热。
技术实现思路
有鉴于此：本技术提供了一种基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动含盐水蒸馏淡化装置，能够实现太阳能制热和风能制热互补蒸馏含盐水淡化，转化过程简单直接，转化效率高；且多次高效吸收水蒸气凝结潜热，高效节能。所述的基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置：包括:碟式聚光器、蒸发腔、两个以上冷凝盘、旋转轴和搅拌叶片；所述蒸发腔底部为装有含盐水的半球玻璃壳，含盐水内混掺有黑色多孔吸光颗粒；所述半球玻璃壳位于碟式聚光器焦斑位置；一端固接有搅拌叶片的旋转轴位于所述蒸发腔内；所述碟式聚光器由两个以上反射板组成，每个反射板能够绕其自身对称轴线转动，当两个以上反射板依次对接形成盘式结构时作为碟式聚光器反射太阳光；当每个反射板绕其自身对称线转动设定角度后，作为风轮叶片，能够在来流风的驱动下转动，并通过旋转力臂带动所述旋转轴绕其轴线转动，以通过搅拌叶片搅拌蒸发腔底部的含盐水；所述蒸发腔内搅拌叶片上方沿竖直方向依次设置有两个以上冷凝盘，冷凝盘通过轴承支撑在旋转轴上；每个冷凝盘内均盛有含盐水，通过进水管向所述冷凝盘和蒸发腔底部注含盐水；每个冷凝盘的下表面均设置有与淡水输出管连通的淡水收集槽。还包括二次抛物聚光器；所述二次抛物聚光器罩在所述半球玻璃壳外部，且二次抛物聚光器的焦斑位于半球玻璃壳处。每个冷凝盘均设置有一个自动进水开关，所述自动进水开关包括：进水柱塞和浮球，每个冷凝盘上设置有水口作为位于其下方的冷凝盘的进水口；所述进水柱塞的一端与所述进水口配合，能够堵塞或打开进水口，另一端连接浮球；其中位于最下方的冷凝盘的自动进水开关的浮球位于蒸发腔底部含盐水的液面上，其余冷凝盘的自动进水开关的浮球位于其下方的冷凝盘的液面上；进水管设置在蒸发腔内最上方的冷凝盘的上方。在每两个冷凝盘之间增加冷凝盘管，每个冷凝盘管外对应设置一个淡水收集盘；所述冷凝盘管通过进料管串联在一起，进料管的一端通过设置有水泵的管路与含盐水箱相连，另一端与进水管相连。有益效果：(1)本装置通过结构变化可以实现太阳能含盐水蒸馏淡化和风能驱动制热蒸馏淡化的有效切换，充分利用太阳能和风能在供能上的时间互补性，最大程度克服了可再生能源含盐水淡化应用间歇性的缺点，达到了风能和太阳能互补驱动产水的目的。(2)本装置在对含盐水淡化过程中，直接将太阳能和风能两种低品位能源转化为低品位能源(热能)，没有进行其他高品位能源(比如：电能等)的过渡转化，转化过程简单直接，不存在高能低用的缺陷，转化效率高。(3)本装置利用受热水蒸气向上浮升特点，沿水蒸气浮升方向布置多个盛水冷凝盘，多次回收水蒸气冷凝时释放的潜热，能够实现水蒸气所含热量分级多次利用，具有鲜明的高效、节能特点。(4)通过在含盐水中添加黑色多孔颗粒作为入射高密度光能的吸光受热材料，实现了在含盐水体内部光热转化，进而蒸馏，减少了传统可选择性吸收涂层表面吸光生热造成的辐射散热损失，提高了光热转化效率；同时，风能驱动运行过程中，风轮旋转带动颗粒旋转，可以对半球玻璃壳内壁面因高温受热所结水垢进行清除，缓解结垢对入射光吸收的影响。(5)将碟式聚光技术和抛物聚光技术组合，实现了对入射光的高效多次利用，避免了半球玻璃壳外表面对入射光反射造成的光热利用损失。(6)采用自重力进水、液面浮力控制水量等被动控制技术，减少了装置在进料含盐水输送、含盐水量稳定等环节对电力供应和控制技术的依赖，拓宽了装置的使用推广范围。附图说明图1为本技术基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置的结构示意图；图2为本技术的装置在风力驱动时的结构示意图；图3为本技术装置中二次抛物聚光器聚光光路图；图4为本技术装置中自动进水开关工作原理图；图5为增加冷凝盘管后的结构示意图。其中：1—入射光线；2—碟式聚光器；3—反射板；4—支架；5—二次抛物聚光器；6—搅拌叶片；7—半球玻璃壳；8—保温层；9—蒸发腔；10—淡水收集槽；11—冷凝盘A；12—淡水收集瓦；13—玻璃通光板；14—轴承；15—冷凝盘B；16—液面；17—进水管；18—淡水输出管；19—旋转力臂；20—支柱；21—黑色吸光板；22—旋转轴；24—浮球；25—汽水分隔套；26—进水柱塞；27—黑色多孔吸光颗粒；28—进水孔；29—含盐水水箱；30—水泵；31—进料管；32—冷凝盘管；33—淡水收集盘；34—液位计。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本技术进行详细描述。实施例1：本实施例提供一种基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置，该装置利用太阳能和风能互补驱动方式对含盐水进行蒸馏淡化，并多次回收受热水蒸气释放的凝结潜热，使含盐水蒸馏淡化过程连续运行、能耗低、效率高。如图1所示，该含盐水淡化装置包括：碟式聚光器2、蒸发腔9、冷凝盘、旋转轴22和搅拌叶片6。其中碟式聚光器2在采用太阳能驱动时用于反射太阳光1，在采用风能驱动时作为风轮叶片，由此通过碟式聚光器2的结构变化实现太阳能驱动和风能驱动的有效切换。具体为：碟式聚光器2由多个反射板3形成，每个反射板3能够绕其自身对称线转动，当多个反射板3依次对接形成盘式结构时作为碟式聚光器2反射太阳光1，如图1所示；当每个反射板3绕其自身对称线转动90°使其反射面处于竖直状态时，反射板3形成阻力型垂直轴风力制热装置的风轮叶片。碟式聚光器2通过轴承安装在支柱20上，支柱20通过支架4固定在地面或基座上。碟式聚光器2上方的支柱20上固定圆筒形蒸发腔9；蒸发腔9壳体外部设置有保温层8，以减少热量损失；顶部设置有玻璃通光板13，底部为装有待淡化的含盐水的半球玻璃壳7，含盐水内混掺有黑色多孔吸光颗粒27，且半球玻璃壳7位于碟式聚光器2焦斑位置。碟式聚光器2中的两个相对反射板各通过一个旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置，其特征在于：包括:碟式聚光器(2)、蒸发腔(9)、两个以上冷凝盘、旋转轴(22)和搅拌叶片(6)；所述蒸发腔(9)底部为装有含盐水的半球玻璃壳(7)，含盐水内混掺有黑色多孔吸光颗粒(27)；所述半球玻璃壳(7)位于碟式聚光器(2)焦斑位置；一端固接有搅拌叶片(6)的旋转轴(22)位于所述蒸发腔(9)内；所述碟式聚光器(2)由两个以上反射板(3)组成，每个反射板(3)能够绕其自身对称轴线转动，当两个以上反射板(3)依次对接形成盘式结构时作为碟式聚光器(2)反射太阳光(1)；当每个反射板(3)绕其自身对称线转动设定角度后，作为风轮叶片，能够在来流风的驱动下转动，并通过旋转力臂(19)带动所述旋转轴(22)绕其轴线转动，以通过搅拌叶片(6)搅拌蒸发腔(9)底部的含盐水；所述蒸发腔(9)内搅拌叶片(6)上方沿竖直方向依次设置有两个以上冷凝盘，冷凝盘通过轴承(14)支撑在旋转轴(22)上；每个冷凝盘内均盛有含盐水，通过进水管(17)向所述冷凝盘和蒸发腔(9)底部注含盐水；每个冷凝盘的下表面均设置有与淡水输出管(18)连通的淡水收集槽。

【技术特征摘要】
1.基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置，其特征在于：包括:碟式聚光器(2)、蒸发腔(9)、两个以上冷凝盘、旋转轴(22)和搅拌叶片(6)；所述蒸发腔(9)底部为装有含盐水的半球玻璃壳(7)，含盐水内混掺有黑色多孔吸光颗粒(27)；所述半球玻璃壳(7)位于碟式聚光器(2)焦斑位置；一端固接有搅拌叶片(6)的旋转轴(22)位于所述蒸发腔(9)内；所述碟式聚光器(2)由两个以上反射板(3)组成，每个反射板(3)能够绕其自身对称轴线转动，当两个以上反射板(3)依次对接形成盘式结构时作为碟式聚光器(2)反射太阳光(1)；当每个反射板(3)绕其自身对称线转动设定角度后，作为风轮叶片，能够在来流风的驱动下转动，并通过旋转力臂(19)带动所述旋转轴(22)绕其轴线转动，以通过搅拌叶片(6)搅拌蒸发腔(9)底部的含盐水；所述蒸发腔(9)内搅拌叶片(6)上方沿竖直方向依次设置有两个以上冷凝盘，冷凝盘通过轴承(14)支撑在旋转轴(22)上；每个冷凝盘内均盛有含盐水，通过进水管(17)向所述冷凝盘和蒸发腔(9)底部注含盐水；每个冷凝盘的下表面均设置有与淡水输出管(18)连通的淡水收集槽。2.如权利要求1所述的基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置，其特征在于，还包括二次抛物聚光器(5)；所述二次抛物聚光器(5)罩在所述半球玻璃壳(7)外部，且二次抛物聚光器(5)的焦斑位于半球玻璃壳(7)处。3.如权利要求1所述的基于碟式聚光的太阳能风能互补驱动多效含盐水淡化装置，其特征在于，每个冷凝盘均设置有一个自动进水开关，所述自动进水开关包括：进水柱塞(26)和浮球(24)，每个冷凝盘上设置有水口作为位于其下方的冷凝盘的进水口(28)；所述进水柱塞(26)的一端与所述进水口(28)配合，能够堵塞或打开进水口(28)，另一端连接浮球(24)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：常泽辉，李建业，赵震，侯静，李瑞晨，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：新型
国别省市：内蒙古,15