一种小型太阳能多级降膜蒸发回热式海水淡化装置，包括有前后依次串联起来的8个工作级；其中，第一工作级为集热结构，由至少1个第一集热单元并联而成，第二工作级至第七工作级各级的结构相同，为集热/蒸发/冷凝三位一体结构，每一工作级各包含1个第二集热单元；第一工作级至第七工作级通过控制各工作级的工作温度，实现蒸汽在非负压的条件下逐级降温冷凝；第八工作级为冷却结构，将蒸汽全部冷凝为淡水并收集储存。本发明专利技术采用中温中压水蒸气逐级降温回热、热管传热和重力型液滴降膜蒸发技术，将太阳能中温集热器、热管和降膜蒸发/冷凝装置合为一体，不需要任何动力装置，提高了热利用效率和制水率，降低了成本，适用于渔船、海岛和沙漠地区，具有较好的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种小型太阳能多级降膜蒸发回热式海水淡化装置，包括有前后依次串联起来的8个工作级；其中，第一工作级为集热结构，由至少1个第一集热单元并联而成，第二工作级至第七工作级各级的结构相同，为集热/蒸发/冷凝三位一体结构，每一工作级各包含1个第二集热单元；第一工作级至第七工作级通过控制各工作级的工作温度，实现蒸汽在非负压的条件下逐级降温冷凝；第八工作级为冷却结构，将蒸汽全部冷凝为淡水并收集储存。本专利技术采用中温中压水蒸气逐级降温回热、热管传热和重力型液滴降膜蒸发技术，将太阳能中温集热器、热管和降膜蒸发/冷凝装置合为一体，不需要任何动力装置，提高了热利用效率和制水率，降低了成本，适用于渔船、海岛和沙漠地区，具有较好的应用价值。【专利说明】小型太阳能多级降膜蒸发回热式海水淡化装置
本专利技术涉及一种太阳能海水淡化设备，具体涉及一种用于海水淡化和净水处理的小型太阳能多级降膜蒸发回热式海水淡化装置，属于太阳能
。
技术介绍
淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一。地球表面积约为5.1亿平方公里，其中海洋面积就占据了它的70.8%。若从地球上人均占有水量来看，水资源是十分丰富的，人类似乎不应有缺水之虞。然而，由于含盐度太高而不能直接饮用或灌溉的海水占据了地球上总水量的97%以上，仅剩的不到3%的淡水，其分布也极其不均，它的3/4被冻结在地球的两极和高寒地带的冰川中，其余的从分布上说，地下水也比地表水多得多(多37倍左右)，剩下的存在于河流、湖泊和可供人类直接利用的地下淡水已不足0.36%。随着经济社会的高速发展和人口的急剧增加，淡水资源危机已成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，其储量丰富，无污染，无毒害，取用方便。将太阳能应用于海水淡化技术，利用太阳能作为热源，蒸馏海水，这种不受蒸汽、电力等条件限制，无污染、低能耗的技术，在能源紧缺的未来具有很强的竞争优势。目前已公开的各种太阳能海水淡化装置一般采用传统的金属管横管或竖管降膜蒸发多效回热式(例如中国技术专利申请号01240510.8)、闪蒸多效回热式(例如中国专利技术专利申请号200510042840.5)。这些装置存在有下列共同的问题，使得装置难以小型化和商业化推广使用。一 是金属管降膜蒸发多级回热方式使得蒸发和冷凝装置庞大而复杂；二是由于热源温度低，这些太阳能海水淡化装置必须要使用真空泵来保持负压运行，为此对装置的密封性要求非常高，而且真空泵比较昂贵，长时间连续工作容易损坏。此外，太阳能集热器温度不高也是太阳能海水淡化装置总热效率和蒸发效率低下，难以商品化的一个主要原因。另外，传统的太阳能海水淡化装置都是太阳能集热器与后面的蒸发冷凝装置分离，太阳能集热器仅仅起一个热源供给作用，这也使得整个系统庞大昂贵，性价比很低，因此目前还未见中小型太阳能海水淡化装置能够商业化使用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种小型太阳能多级降膜蒸发回热式海水淡化装置，将集热器、蒸发器和冷凝器集中在一个单元，不需要任何动力装置，三位一体在非负压状态下运行，使系统在结构更加紧凑简单的同时，降低装置成本和运行成本，提高蒸发换热系数和制水性能系数，以适应于渔船、海岛以及沙漠地区。本专利技术是通过以下技术方案实现的:—种小型太阳能多级降膜蒸发回热式海水淡化装置，其包括有前后依次串联起来的8个工作级；其中，第一工作级为集热结构，由至少I个第一集热单元并联而成，利用太阳能加热并降膜蒸发海水，产生蒸汽进入下一工作级；第二工作级至第七工作级各级的结构相同，为集热/蒸发/冷凝三位一体结构，每一工作级各包含I个第二集热单元，回收前一工作级产生的蒸汽的冷凝潜热，并利用太阳能共同加热且降膜蒸发海水，产生蒸汽进入下一工作级；该第一工作级至第七工作级通过控制各工作级的工作温度，实现蒸汽在非负压的条件下逐级降温冷凝；第八工作级为冷却结构，将蒸汽全部冷凝为淡水并收集储存。进一步地，所述的第一集热单元包括中温集热器、海水箱、蒸汽出气管、热管和调节阀；所述中温集热器包括安装在支架上的全玻璃真空太阳集热管及其外周的CPC聚光板；所述海水箱被中间的一水平隔板分成为两部分，上半部是用于容纳海水的储存箱，下半部是用于加热蒸发海水的蒸发室，所述水平隔板上开有内圈供液开孔，该储存箱的顶部设有用于进入海水的供液口 ；所述蒸汽出气管的内端通过所述储存箱插入所述蒸发室，外端与其它第一集热单元的蒸汽出气管并联连接；所述热管包括插在所述全玻璃真空太阳集热管中的蒸发段、位于该全玻璃真空太阳集热管与所述海水箱之间的绝热段和安装在该海水箱的蒸发室中的冷凝段，所述蒸发段的外周缠绕导热纸并紧密插入所述全玻璃真空太阳集热管中，以保证热量的快速良好传递，所述冷凝段的上部安装有位置对应于所述内圈供液开孔的环肋以承接由该内圈供液开孔滴下的海水，在该环肋与冷凝段的接触处开有豁口以使海水通过该豁口流下并在所述热管的冷凝段的表面形成降膜并进而被蒸发；所述调节阀设置于所述储存箱的供液口处，控制海水从供液开孔滴出的速度，从而控制海水降膜的形成速度，实现对该工作级的工作温度的控制；所述的第二集热单元包括回热盘管和所述第一集热单元，该回热盘管位于所述海水箱的蒸发室内且盘绕在所述热管的冷凝段的外周，两端分别设有气液入口和气液出口，所述水平隔板上还开有外圈供液开孔，该外圈供液开孔的圆心所在圆的直径与所述回热盘管的盘绕直径相同，以保证海水能够滴在该回热盘管的表面形成降膜并进而被蒸发；在第二工作级 至第七工作级中，第二工作级的回热盘管的气液入口与第一工作级的蒸汽出气管连接，其余工作级的回热盘管的气液入口与其前一工作级的气液出口连接，第七工作级的回热盘管的气液出口与第八工作级连接，形成逐级多效回热的水汽通路和第一工作级至第八工作级的串联结构。进一步地，所述的第八工作级包括将蒸汽全部冷凝为淡水的冷却池和收集储存淡水的淡水箱。进一步地，所述的环肋呈向上倾斜30°的形状。进一步地，在所述的回热盘管的气液出口处装有用以降低冷凝后的前级蒸汽压力的减压阀或者减压孔板。进一步地，所述的蒸汽出气管的内端连接有气液分离器。进一步地，在所述的第一工作级至第七工作级中，各工作级的工作温度依次为150°C、142°C、134°C、126°C、118°C、110°C 和 102 0C0进一步地，所述的第一集热单元的数量为8个。本专利技术综合采用了中温中压水蒸气自动逐级流动换热、热管传热和重力型液滴降膜蒸发技术，与现有的技术相比，具有下列优点:I)所述海水淡化装置的集热单元将太阳能中温集热器、热管和降膜蒸发/冷凝装置组合为一体，使装置结构更加紧凑，同时在第一工作级中将海水加热到温度大幅度超过大气压下水的饱和温度(100°C )后蒸发为水蒸气,海水箱内的水蒸气压力超过大气压，这样能够在高压和常压(即非负压状态)下进行多级蒸发和回热冷却，从而不必使用真空泵来形成负压运行条件，不需要任何动力装置，因而简化了系统的结构，使之便于运输和安装，大大降低了装置成本和运行成本，尤其适应渔船、海岛以及沙漠环境的应用。2)本专利技术采用最高效的降膜蒸发方式，其集热单元使用热管连接中温集热器和海水箱，利用热管良好的导热性和等温性，将全玻璃真空本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小型太阳能多级降膜蒸发回热式海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化装置包括有前后依次串联起来的8个工作级；其中，第一工作级为集热结构，由至少1个第一集热单元并联而成，利用太阳能加热并降膜蒸发海水，产生蒸汽进入下一工作级；第二工作级至第七工作级各级的结构相同，为集热/蒸发/冷凝三位一体结构，每一工作级各包含1个第二集热单元，回收前一工作级产生的蒸汽的冷凝潜热，并利用太阳能共同加热且降膜蒸发海水，产生蒸汽进入下一工作级；第一工作级至第七工作级通过控制各工作级的工作温度，实现蒸汽在非负压的条件下逐级降温冷凝；第八工作级为冷却结构，将蒸汽全部冷凝为淡水并收集储存。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖红升，刘振华，王登锋，关弘扬，
申请(专利权)人：桑夏太阳能股份有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。