本发明专利技术涉及太阳能的技术领域，更具体地，涉及一种太阳能集热装置及具有其的海水淡化系统，包括蒸腾装置以及将太阳光线聚集导向至蒸腾装置的聚光组件，聚光组件包括菲涅尔透镜、调节组件以及导光管：调节组件包括焦点固定的调节器，菲涅尔透镜安装于调节组件；调节器与导光管的一端连接，导光管的另一端连接于蒸腾装置，蒸腾装置内部设有将太阳能转化为热能的吸光材料；导光管与蒸腾装置之间设有反光镜，用于将蒸腾装置外壁面的反射光线和辐射光线反射至蒸腾装置的内部。本发明专利技术的太阳能集热装置，采用菲涅尔透镜将太阳光线聚集并定向导向至蒸腾装置，集热效率高，海水淡化系统具有较高的运行温度、较高的淡水产水量以及较好的经济性和环保性。
A solar collector and its desalination system
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能集热装置及具有其的海水淡化系统
本专利技术涉及太阳能的
，更具体地，涉及一种太阳能集热装置及具有其的海水淡化系统。
技术介绍
目前，全球能源危机愈发严重，水资源匮乏问题也愈发突出，因此利用可再生的清洁的太阳能从储量丰富的海水中制取淡水，具有广泛的应用前景。传统的太阳能海水淡化技术存在运行温度不高、产水量低、以及经济性低等缺点。针对上述缺点：中国专利CN201210181611.1公开了一种用于聚光式太阳能海水淡化装置的海水蒸发器，通过将定日镜塔式聚光系统与传统的直接蒸腾式太阳能海水淡化装置相结合，设计出一种塔式太阳能海水淡化系统，有效解决太阳能供热温度与海水蒸腾淡化所需温度不匹配的问题，但该系统中每一块定日镜需要单独的跟踪策略，控制模块复杂，且对中央接收塔的高度和强度提出严格的要求、对产生的浓盐水也无法得到有效的回收利用，一方面不利于环境保护，另一方面造成资源浪费。尽管有将产生的浓盐水供给盐场制盐，但这种方法需要面积较大的集热场地且整体经济性不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集热效率高、控制简单的太阳能集热装置以及运行温度高、控制简单、产水量多、经济性高及环境友好的海水淡化系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种太阳能集热装置，包括蒸腾装置以及将太阳光线聚集导向至蒸腾装置的聚光组件，所述聚光组件包括用于汇聚太阳光线的菲涅尔透镜、用于调整菲涅尔透镜方位的调节组件以及用于将太阳光线导向蒸腾装置的导光管：所述调节组件包括焦点固定的调节器，所述菲涅尔透镜安装于调节组件且菲涅尔透镜与太阳光线垂直、菲涅尔透镜的焦点与调节器的焦点重合；所述调节器与导光管的一端连接，所述导光管的另一端连接于蒸腾装置，所述蒸腾装置内部设有将太阳能转化为热能的吸光材料；所述导光管与所述蒸腾装置之间设有反光镜，用于将蒸腾装置外壁面的反射光线和辐射光线反射至蒸腾装置的内部。本专利技术的太阳能集热装置，低能流密度的太阳光经过菲涅尔透镜汇聚后形成高能流密度的太阳能光束，并在调节器和导光管的作用下高能流密度的太阳能光束水平射出；所射出的太阳光束被蒸腾装置内吸光材料吸收，实现太阳能到热能的转化，在导光管与所述蒸腾装置之间设置反光镜将蒸腾装置外壁面的反射光线和辐射光线反射至蒸腾装置的内部，提高光热利用率并减少辐射损失。本专利技术的太阳能集热装置，采用菲涅尔透镜将太阳光线聚集并定向导向至蒸腾装置，集热效率高，具有较好的实用性。进一步地，所述调节组件包括底座、旋转平台、安装座、支架以及安装框，所述菲涅尔透镜安装于安装框内，所述安装框至支架固定连接，所述安装座固装于旋转平台，所述支架与安装座铰接，所述旋转平台与底座转动连接。在旋转平台的作用下，菲涅尔透镜实现对太阳光线方位角的调整；调整支架与安装座之间的相对角度，能够实现对太阳光线高度角的调整，调整的结果为菲涅尔透镜与太阳光线始终垂直，且菲涅尔透镜的聚光焦点与调节器的焦点重合。进一步地，所述调节器为旋转抛物面结构。根据抛物线的性质，从抛物线焦点发出的光线经抛物线反射后会平行于抛物线的对称轴且从抛物线的开口处射出。因此，将菲涅尔透镜的聚光焦点与定向调节器的焦点重合，则可实现汇聚后的太阳光线从定向调节器开口处准直射出。进一步地，所述蒸腾装置包括透明管、设于透明管上部的捕沫网、设于透明管下部的格栅、设于透明管顶部连通有海水入口及蒸汽出口，所述透明管底部连通有盐水管道和排污管道，所述吸光材料填充于透明管内部且设于捕沫网与格栅之间。海水从海水入口进入，与吸光材料充分混合后受热蒸发产生高温蒸汽，蒸汽从蒸汽出口排出，没有变成蒸汽的浓盐水则从下方的盐水管道排出；设置捕沫网去除蒸汽中的海水液滴及其他杂质，设置格栅防止吸光材料进入盐水管道。进一步地，所述盐水管道的入口处设有盐度传感器，所述盐度传感器连接于控制器；所述海水入口处设有连接于控制器输出端的第一阀门，所述盐水管道入口处设有连接于控制器输出端的第二阀门。盐度传感器实时监测盐水浓度并将该信息上传至控制器，控制器根据接收的信息调节第一阀门的开口度和第二阀门的启闭实现浓盐水盐度的粗调。进一步地，所述聚光组件为多组，多组菲涅尔透镜排列为多层，多组导光管均水平设置，蒸腾装置包括自上而下设置的多级蒸腾装置，每一层菲涅尔透镜所聚光线经导光管导向至其中一级蒸腾装置的外壁。将大面积的太阳光线集中在蒸腾装置上，以得到很高的温度，进而提高系统的整体效率；设置多级蒸腾装置可进行海水的多级浓缩，便于改善海水的多级处理。进一步地，所述菲涅尔透镜为多组，多组菲涅尔透镜排列为多层，每一层菲涅尔透镜所聚光线经导光管集中导向至透明管外壁。将大面积的太阳光线集中在蒸腾装置上，以得到很高的温度，进而提高系统的整体效率。进一步地，所述导光管包括第一导光管和第二导光管，所述第一导光管均水平设置，所述第二导光管的一端通过光线转换器连接于第一导光管，所述第二导管的另一端集中于透明管的外壁。第一导光管与调节器连接，调节器的焦点与菲涅尔透镜的焦点重合，设置光线转换器和第二导光管将水平的太阳能光线汇聚在透明管的外壁，以得到较高的温度，提高装置的集热效率。本专利技术还提供了一种海水淡化系统，包括如前所述的太阳能集热装置，蒸腾装置的海水入口连接有用于海水预热的冷凝器，海水进入蒸腾装置吸收热量形成浓盐水和蒸汽，所述蒸汽由蒸汽出口排出，所述浓盐水通过盐水管道流向至第一储存箱中，第一储存箱连通有太阳池；所述蒸汽出口连接有过热器，所述过热器产生的过热蒸汽流向汽轮机推动汽轮机做功发电，所述汽轮机与冷凝器连接，所述冷凝器连接有淡水储存箱。本专利技术的海水淡化系统，海水先进入冷凝器进行换热，预热后的海水进入蒸腾装置中，所产生的浓盐水排放至第一储存箱中，盐度调节后进入太阳池，太阳辐射从太阳池的表面向深处传播时，其能量被池内液体所吸收，可根据需要定期将太阳池底的浓缩盐溶液取出，并在低压容器中闪蒸脱水，从而使氯化钠结晶出来，在降低制盐的成本的同时得到更高质量的盐产品；另外，蒸腾装置产生的蒸汽经均流向过热器中做进一步处理，处理后的过热蒸汽推动汽轮机做功，对外输出电能；同时，汽轮机产生的排汽进入冷凝器中冷凝，冷凝水储存于淡水储存箱中，可经由淡水管道对外输出。进一步地，所述太阳池的底部布设有管道，所述管道内流动有冷工质。由于太阳池的热容量大、能够长期蓄热，可提供性能稳定的低温热源；在太阳池底部布设管道，并注入冷工质，经太阳池加热后便可向外输出热能。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的太阳能集热装置，采用菲涅尔透镜将太阳光线聚集并定向导向至蒸腾装置，集热效率高，具有较好的实用性；本专利技术的海水淡化系统，太阳能集热装置较高的集热效率赋予海水淡化系统较高的运行温度和较高的淡水产水量，且蒸腾装置产生的浓盐水采用太阳池收集制盐、产生的蒸汽对汽轮机做功发电，汽轮机产生的蒸汽冷凝得到的淡水进行回收，具有较好的经济性和环保性。附图说明图1为实施例一中太阳能集热装置的结构示意图；图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太阳能集热装置，其特征在于，包括蒸腾装置(1)以及将太阳光线聚集导向至蒸腾装置(1)的聚光组件，所述聚光组件包括用于汇聚太阳光线的菲涅尔透镜(2)、用于调整菲涅尔透镜(2)方位的调节组件(3)以及用于将太阳光线导向蒸腾装置(1)的导光管(4)：所述调节组件(3)包括焦点固定的调节器(31)，所述菲涅尔透镜(2)安装于调节组件(3)且菲涅尔透镜(2)与太阳光线垂直、菲涅尔透镜(2)的焦点与调节器(31)的焦点重合；所述调节器(31)与导光管(4)的一端连接，所述导光管(4)的另一端连接于蒸腾装置(1)，所述蒸腾装置(1)内部设有将太阳能转化为热能的吸光材料；所述导光管(4)与所述蒸腾装置(1)之间设有反光镜(5)，用于将蒸腾装置(1)外壁面的反射光线和辐射光线反射至蒸腾装置(1)的内部。/n
【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热装置，其特征在于，包括蒸腾装置(1)以及将太阳光线聚集导向至蒸腾装置(1)的聚光组件，所述聚光组件包括用于汇聚太阳光线的菲涅尔透镜(2)、用于调整菲涅尔透镜(2)方位的调节组件(3)以及用于将太阳光线导向蒸腾装置(1)的导光管(4)：所述调节组件(3)包括焦点固定的调节器(31)，所述菲涅尔透镜(2)安装于调节组件(3)且菲涅尔透镜(2)与太阳光线垂直、菲涅尔透镜(2)的焦点与调节器(31)的焦点重合；所述调节器(31)与导光管(4)的一端连接，所述导光管(4)的另一端连接于蒸腾装置(1)，所述蒸腾装置(1)内部设有将太阳能转化为热能的吸光材料；所述导光管(4)与所述蒸腾装置(1)之间设有反光镜(5)，用于将蒸腾装置(1)外壁面的反射光线和辐射光线反射至蒸腾装置(1)的内部。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述调节组件(3)包括底座(32)、旋转平台(33)、安装座(34)、支架(35)以及安装框(36)，所述菲涅尔透镜(2)安装于安装框(36)内，所述安装框(36)至支架(35)固定连接，所述安装座(34)固装于旋转平台(33)，所述支架(35)与安装座(34)铰接，所述旋转平台(33)与底座(32)转动连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述调节器(31)为旋转抛物面结构。
4.根据权利要求1至3任一项所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述蒸腾装置(1)包括透明管(11)、设于透明管(11)上部的捕沫网、设于透明管(11)下部的格栅、设于透明管(11)顶部连通有海水入口(12)及蒸汽出口(13)，所述透明管(11)底部连通有盐水管道(14)和排污管道(15)，所述吸光材料填充于透明管(11)内部且设于捕沫网与格栅之间。
5.根据权利要求4所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述盐水管道(14)的入口处设有盐度...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈木生，黄金，王海，胡艳鑫，唐军，李浩腾，全小倩，邱瑞铭，陈志锋，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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