一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置及使用方法，包括补水装置、相变储热装置、套管、储水罐，所述相变储热装置为一种利用相变材料作为储热工质的太阳能集热储热装置。本发明专利技术所述咸水淡化方法是：白天接受光照时，相变材料将太阳能转化为热能储存起来；夜晚时，待处理咸水通过储热装置中的铜管被加热到一定的温度流入套管的内管中，部分被加热的咸水蒸发为水蒸气，遇低温的外管内壁冷凝汇聚于外管中，再由外管流出至储水罐；所述储热装置可以储存大量热量并将咸水加热到较高的温度，温度降低的咸水可以回流重新被加热，以达到热量最大化利用的目的。本发明专利技术通过研制高效光热转化相变储热材料，提高太阳辐射利用率，降低单位淡水能耗。

A Phase Change Thermal Storage Salt Water Desalination Device Based on Day-Night Temperature Difference and Its Application Method

The invention discloses a phase change heat storage type salt water desalination device based on diurnal temperature difference and its use method, including a water supplementing device, phase change heat storage device, a casing and a water storage tank. The phase change heat storage device is a solar energy heat storage device using phase change material as a heat storage medium. The salt water desalination method of the present invention is as follows: solar energy is converted into heat energy by phase change material when receiving light in the daytime; at night, salt water to be treated is heated to a certain temperature through copper tube in the heat storage device and flowed into the inner tube of the casing. Part of the heated salt water evaporates into water vapor, condenses in the outer tube at low temperature, and then flows out to the storage from the outer tube. The heat storage device can store a large amount of heat and heat the salt water to a higher temperature, and the salt water with lower temperature can be refluxed and reheated to maximize the utilization of heat. The invention improves the utilization rate of solar radiation and reduces the energy consumption per unit of fresh water by developing high-efficiency photothermal transformation phase change heat storage material.

【技术实现步骤摘要】
一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置及使用方法
本专利技术专利属于太阳能热利用领域，涉及一种利用太阳能进行咸水淡化的装置及使用方法，具体涉及一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置及使用方法。
技术介绍
我国是一个严重缺水的国家，人均占有水资源量约2400m3，仅为全球人均水量的1/4，而且时空分布不均匀，水环境污染较严重，尤其是西北干旱地区，由于降水稀少，蒸发强烈，水资源天然匮乏，作为主要供水水源的地下水，普遍含盐、含氟量高。太阳能咸水淡化技术对解决淡水资源短缺、污染水淡化等问题具有重要意义。目前，研制的太阳能蒸馏装置普遍存在产水量不高、太阳能利用效率较低以及设备投资较高等弊端，因此在现有太阳能蒸馏技术的基础上进行深入的研究和开发是很有必要的。各种类型的太阳能咸水淡化装置主要在结构上对装置进行改进，而很少有从太阳能储热及深度节能上开展技术创新，本装置以相变储热为出发点，专利技术了一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置及使用方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种相变储热式咸水淡化装置，该装置有较大的冷凝面积、运行可靠且制造简单；采用新型涂层吸热板和相变储热材料来增加对太阳辐射能的吸收和储存，咸水的循环加热增加了热利用率；蒸发获得的淡水通过管道直接收集，可以实现即用即取。本专利技术是通过以下技术方案实现。本专利技术一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置，包括补水装置、相变储热装置、套管和储水罐，所述相变储热装置为一种利用相变材料作为储热工质的太阳能集热储热装置。本专利技术一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置，所述补水装置由补水箱和泵组成；补水箱由两部分箱体组成，一箱接入外界咸水源，箱体底部留有阀门，一箱接入套管，箱体底部留有淡水出口；泵一端接入补水箱，一端接入相变储热装置的进水口。本专利技术一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置，所述相变储热装置为长方体构型，内腔中填充相变储热材料；支管和集管构成流体通道，填埋在相变储热材料中；吸热板位于储热材料上方；透明盖板位于吸热板上方；侧面和底部安装保温泡沫，厚度30-50mm；外壳是相变储热装置中保护及固定透明盖板、吸热板、保温材料、铜管并储存相变材料的部件，两侧留有集管进/出水口。本专利技术一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置，所述套管由外圆管和内半圆管组成，采用不锈钢材料，一端接入相变储热装置出水口，一端接入补水箱，补水箱底部留有淡水出口，淡水由不锈钢管道引出至储水罐中。本专利技术一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置使用方法，白天接受光照时，太阳辐射透过顶部玻璃盖板，通过吸热板将热能储存在相变储热材料中；夜晚温度降低时，待处理咸水通过相变储热装置后被加热，流到套管内管中，被加热的咸水蒸发为水蒸气，遇低温外圆管内壁冷凝汇聚于外圆管底部，再由管道引流至储水罐。本专利技术一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置使用方法，所述相变储热装置大量储热，快速地将咸水加热到较高的温度；所述套管内管将未蒸发的咸水回流至补水箱中，通过相变储热装置多次循环加热。本专利技术原理和优势如下。1、蒸馏装置为圆形管道有较大的冷凝面积，有利于提高装置的蒸发效果，可以大量淡化咸水且淡水直接汇集在圆管底部，淡水收集非常简单方便，内管将咸水回流至补水箱中，通过相变储热装置多次循环加热，提高了热利用率。2、相变储热装置采用新型相变材料，具有大的储热容量，且储热放热速率较高，可以快速地将咸水加热到较高的温度，且可多次循环使用，结构简单、无需防冻、易维护。3、使用超白平板玻璃，大于93%的可见光透过率，使吸热板得到更多太阳能量，而且紫外线透过率低，可以降低其他材料的老化速度；使用复合泡沫材料，经济性较好的同时能保证装置有好的保温性能；一次模压成型工艺，提高了外壳的密封性。附图说明图1是本专利技术系统结构示意图。图2是本专利技术相变储热装置结构示意图。图3是本专利技术套管结构示意图。图中，1.补水箱，2.泵，3.相变储热装置，4.套管，5.储水罐，6.玻璃盖板，7.吸热板，8.铜管，9.内腔，10.保温泡沫，11.外壳，12.外管，13.内管。具体实施方式为了让本专利技术的上述特征和优势更易理解，以下结合附图对本专利技术做进一步说明。（1）白天相变储热装置3接受光照，太阳辐射透过顶部玻璃盖板6，吸热板7吸收太阳辐射将热能储存在相变储热材料中，夜晚温度降低时，补水箱1中待处理咸水通过泵2流入相变储热装置3中的铜管8后被加热，之后流到套管4的内管13中，一部分被加热后的咸水蒸发为水蒸气，遇到低温的外管12内壁在其表面凝结成水珠，顺着壁面汇聚于外管底部，在补水箱1一端底部由不锈钢管道引流至储水罐5中。（2）内管13中未蒸发的咸水回流至补水箱1中，再经由泵2流入相变储热装置3中再次加热，如此循环加热，增加了热能的利用率。（3）相变储热装置3的内腔9中填充新型相变储热材料，有较大的储热容量并且具有较快的传热速率，可以快速地将铜管8中的咸水加热到较高的温度。保温泡沫10采用玻璃棉和酚醛泡沫相结合的复合结构，有较好经济性的同时，具有更好的保温性能，外壳11采用一次模压成型工艺，提高了外壳的密封性。本专利技术中补水箱、相变储热装置、套管的具体参数如下。（1）补水箱：与泵相连接一水箱壳体尺寸为60cm×40cm×40cm，与套管相连接一水箱壳体尺寸为40cm×30cm×20cm，壁厚均为10mm。（2）相变储热装置：外壳尺寸为100cm×60cm×40cm，壁厚5mm；玻璃盖板尺寸为100cm×60cm×3mm；吸热板为长98cm，宽58cm的矩形；铜管支管内径为40mm，集管内径为60mm。（3）套管：内管直径为100mm，外管直径为120mm，壁厚5mm，两管同心。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置，其特征在于：包括补水装置、相变储热装置、套管和储水罐，所述相变储热装置为一种利用相变材料作为储热工质的太阳能集热储热装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置，其特征在于：包括补水装置、相变储热装置、套管和储水罐，所述相变储热装置为一种利用相变材料作为储热工质的太阳能集热储热装置。2.根据权利要求1所述的一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置，其特征在于：所述补水装置由补水箱和泵组成；补水箱由两部分箱体组成，一箱接入外界咸水源，箱体底部留有阀门，一箱接入套管，箱体底部留有淡水出口；泵一端接入补水箱，一端接入相变储热装置的进水口。3.根据权利要求1所述的一种基于昼夜温差的相变储热式咸水淡化装置，其特征在于：所述相变储热装置为长方体构型，内腔中填充相变储热材料；支管和集管构成流体通道，填埋在相变储热材料中；吸热板位于储热材料上方；透明盖板位于吸热板上方；侧面和底部安装保温泡沫，厚度30-50mm；外壳是相变储热装置中保护及固定透明盖板、吸热板、保温材料、铜管并储存相变材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传常，赵新波，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43