本发明专利技术公开了一种基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置，属于太阳能海水淡化技术领域。主要结构包括对置的太阳能真空集热管、隔水透气膜管、冷凝器、热交换器、补水泵、风机、淡水收集箱、密封塞、支撑网。对置的太阳能真空集热管内管吸收太阳能升温，内管与隔水透气膜管间海水受热蒸发，在隔水透气膜管内外蒸气压差的作用下，水蒸气进入隔水透气膜管内；在风机作用下，管内水蒸气被气流带出，经冷凝器凝结成淡水。冷凝器中水蒸气冷凝释放的汽化潜热预热低温海水；热交换器中高温浓海水预热低温空气，进一步提高系统的产水效率。本发明专利技术具有结构简单、产水效率高等优点，有利于解决沿海、孤岛等地居民的用水难题。
A Double-Tube Counter Solar Desalination Device Based on Membrane Distillation
【技术实现步骤摘要】
一种基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置所属
本专利技术属于太阳能海水淡化
，具体涉及一种利用太阳能真空集热管内空间直接进行膜蒸馏的海水淡化装置。
技术介绍
地球表面大概70％的面积都被水覆盖，其中人类可以饮用的淡水却很少且分布极不均匀。以中国为例，大部分的淡水分布在长江中下游等地，而在中国的西北与黄土高原等地，淡水紧缺。所以，淡水紧缺已经成为当今世界上主要的环境资源问题之一。海水淡化技术是解决这一问题的主要手段之一，已成为世界各国主要的研究领域。早期的海水淡化多是利用化石燃料加热蒸馏海水，后来，随着能源与环境问题，利用太阳能进行海水淡化变为了该领域的主流。利用太阳能进行海水淡化，顾名思义，即利用太阳能加热蒸馏海水，例如目前初具成效的太阳能多级闪蒸系统、太阳能多级沸腾蒸馏系统和太阳能压缩蒸馏系统。目前太阳能海水淡化装置，依然存在很多问题。以传统的太阳能真空集热管为例，将海水在管内加热，通过管道输送到另一装置中进行蒸发，这种方式增大了热阻，同时系统结构复杂，设备投入大，经济效益低，给大规模生产带来了困难。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用对置的太阳能真空集热管内空间直接进行膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置。该装置基于膜蒸馏原理，即：隔水透气膜的微孔可形成毛细管效益，阻止液体的通过；液体受热蒸发产生水蒸气，在隔水透气膜两侧水蒸气压差的作用下，水蒸气通过隔水透气膜的微孔到达另一侧。同时装置采用双余热回收：冷凝器中水蒸气冷凝释放的汽化潜热预热低温海水，热交换器中高温浓海水预热低温空气。本装置具有结构简单、产水效率高等优点，适合大规模推广。本专利技术为实现以上目的所采用的技术方案是：一种基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置，其主要结构包括太阳能真空集热管、隔水透气膜管、冷凝器、热交换器、补水泵、风机、淡水收集箱、密封塞、支撑网。各部分连接关系为：对置的太阳能真空集热管通过水管(19)、风管(20)相连；太阳能真空集热管进水口通过水管(4)与冷凝器相连，太阳能真空集热管出风口通过风管(5)与冷凝器相连；太阳能真空集热管出水口通过水管(17)与热交换器相连，太阳能真空集热管进风口通过风管(15)与风机相连；热交换器通过风管(9)与冷凝器相连、通过风管(14)与风机相连；淡水收集箱经水管(7)与冷凝器相连；低温海水经补水泵进入系统，浓海水经水管(13)排出。所述基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置，两太阳能真空集热管以管口相对的方式放置；隔水透气膜管是由隔水透气膜制成的圆管，位于太阳能真空集热管内且以相同的方式放置；隔水透气膜管管内气流流动、管外水流流动，由密封塞将两流场与外界分隔开；水管(19)和风管(20)将对置的太阳能真空集热管及隔水透气膜管相连；支撑网位于隔水透气膜管内，起支撑作用，同时风管(20)与(15)伸入隔水透气膜管内的部分，进一步支撑隔水透气膜管，使其保持水平圆管状。所述基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置，冷凝器中水蒸气冷凝释放的汽化潜热预热低温海水，热交换器中高温浓海水预热低温空气；整个系统采用双余热回收技术，提高了能量利用效率。有益效果：(1)利用对置的太阳能真空集热管内部空间，直接在其内部进行膜蒸馏，将传统太阳能真空集热装置与膜蒸馏装置结合起来，使得装置结构简单紧凑，同时减小了热阻，提高了产水效率。(2)设置热交换器，利用高温浓海水的余热加热空气，提高空气温度，从而提高空气携带水蒸气的能力；设置冷凝器，利用水蒸气的汽化潜热预热低温海水。整个系统采用双余热回收技术，提高了能量利用效率。(3)装置精简，减小了占用空间，同时可重复使用，维护成本低，系统寿命长。可广泛用于海岛等偏远地区的家庭及个人使用，具有广阔的前景附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为单管式的太阳能海水淡化系统实施例；图3为多管式的太阳能海水淡化系统实施例；图4为单密封塞式的太阳能海水淡化系统实施例；图5为本装置与菲涅尔透镜结合的太阳能海水淡化系统实施例；图6为图5中的A-A剖面图；其中，1—太阳能真空集热管；2—隔水透气膜管；3—支撑网；6—冷凝器；8—淡水收集箱；11—补水泵；12—热交换器；16—风机；18—密封塞；21—支架；22—菲涅尔透镜；5,9,14,15,20—风管；4,7,10,13,17,19—水管。具体实施方式下面结合附图并举实施例进行详细描述。附图1是本专利技术一种基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置。其主要结构包括：太阳能真空集热管1、隔水透气膜管2、冷凝器6、热交换器12、补水泵11、风机16、淡水收集箱8、密封塞18、支撑网3；其中对置的太阳能真空集热管1通过水管19、风管20相连；太阳能真空集热管1进水口通过水管4与冷凝器6相连，太阳能真空集热管1出风口通过风管5与冷凝器6相连；太阳能真空集热管1出水口通过水管17与热交换器12相连，太阳能真空集热管1进风口通过风管15与风机16相连；热交换器12通过风管9与冷凝器6相连、通过风管14与风机16相连；淡水收集箱8经水管7与冷凝器6相连；低温海水经补水泵11进入系统，浓海水经水管13排出。两太阳能真空集热管1以管口相对的方式放置；隔水透气膜管2是由隔水透气膜制成的圆管，位于太阳能真空集热管1内且以相同的方式放置；隔水透气膜管2管内气流流动、管外水流流动，由密封塞18将两流场与外界分隔开；水管19和风管20将对置的太阳能真空集热管1及隔水透气膜管2相连；支撑网3位于隔水透气膜管2内，起支撑作用，同时风管20与15伸入隔水透气膜管2内的部分，进一步支撑隔水透气膜管2，使其保持水平圆管状。基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置运行原理如下：在补水泵11的作用下，低温海水经水管10、4进入太阳能真空集热管1内，并经水管19充满对置的两个太阳能真空集热管1；太阳能真空集热管1内管吸收太阳能升温，管内海水受热蒸发产生水蒸气，在隔水透气膜管2内外蒸气压差的作用下，水蒸气进入隔水透气膜管2中；在风机16的作用下，气流由风管15进入隔水透气膜管2中，经风管20充满对置的两隔水透气膜管2，最后经风管5流出，同时将产生的水蒸气带出，至冷凝器6中冷凝形成淡水由水管7流入淡水收集箱8中，同时水蒸气冷凝释放汽化潜热预热冷凝器6中的低温海水；太阳能真空集热管1内海水浓度增加，蒸发速率下降，浓海水经水管17、13排出，同时在热交换器12中预热经冷凝器6、风管9的低温饱和空气，由此形成一个循环。如图2所示的一个实施例，单管式的太阳能海水淡化系统。采用单独的太阳能真空集热管1，进一步精简了结构，降低了占用空间，适用于单人等极小家庭。如图3所示的一个实施例，多管式的太阳能海水淡化系统。将多对对置的太阳能真空集热管1串联起来，增大了单位产水量，适用成员较多的大家庭。如图4所示的一个实施例，单密封塞式的太阳能海水淡化系统。将对置的太阳能真空集热管1由一个密封塞连接起来，去除风管20，将对置的隔水透气膜管2及支撑网3连成一体，同时风管5伸入隔水透气膜管2内，使得气流可以流经整个隔水透气膜管2。进一步减小了热阻，提高了产水效率。如图5、6所示的一个实施例，本装置与菲涅尔透镜结合的海水淡化系统。在对置的太阳能真空集热管1上方安装菲涅尔透镜22，固定的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置，其主要结构包括太阳能真空集热管(1)、隔水透气膜管(2)、冷凝器(6)、热交换器(12)、补水泵(11)、风机(16)、淡水收集箱(8)、密封塞(18)、支撑网(3)；其中对置的太阳能真空集热管(1)通过水管(19)、风管(20)相连；太阳能真空集热管(1)进水口通过水管(4)与冷凝器(6)相连，太阳能真空集热管(1)出风口通过风管(5)与冷凝器(6)相连；太阳能真空集热管(1)出水口通过水管(17)与热交换器(12)相连，太阳能真空集热管(1)进风口通过风管(15)与风机(16)相连；热交换器(12)通过风管(9)与冷凝器(6)相连、通过风管(14)与风机(16)相连；淡水收集箱(8)经水管(7)与冷凝器(6)相连；低温海水经补水泵(11)进入系统，浓海水经水管(13)排出。
【技术特征摘要】
1.一种基于膜蒸馏的双管对置式太阳能海水淡化装置，其主要结构包括太阳能真空集热管(1)、隔水透气膜管(2)、冷凝器(6)、热交换器(12)、补水泵(11)、风机(16)、淡水收集箱(8)、密封塞(18)、支撑网(3)；其中对置的太阳能真空集热管(1)通过水管(19)、风管(20)相连；太阳能真空集热管(1)进水口通过水管(4)与冷凝器(6)相连，太阳能真空集热管(1)出风口通过风管(5)与冷凝器(6)相连；太阳能真空集热管(1)出水口通过水管(17)与热交换器(12)相连，太阳能真空集热管(1)进风口通过风管(15)与风...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵志勇，郑宏飞，赵云胜，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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