用于水蒸发的方法和装置制造方法及图纸

太阳能系统(200)，包括支撑部分(201A)，以及具有泵送层(212)和光热层(214)的蒸发部分(201B)。支撑部分(201A)将流体(222)泵送到蒸发部分(201B)，泵送层(212)基于太阳能使流体(222)蒸发；并且光热层(214)与泵送层(212)隔绝。

Methods and devices for water evaporation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于水蒸发的方法和装置相关申请的交叉引用本申请要求于2017年10月24日提交的标题为“METHODANDDEVICESFORENHANCEDWATEREVAPORATIONFROMSALTYAQUEOUSSOLUTIONBYUSINGSUNLIGHTASENERGYSOURCE,”的美国临时专利申请No.62/576,251的优先权，其公开内容通过引用结合在本文中。
技术介绍

本文公开的主题的实施例总体上涉及用于水蒸发的方法和装置，并且具体地说，涉及用于使用阳光作为能源来增强来自盐水溶液的水蒸发的方法和系统。
技术介绍
的讨论阳光是最丰富、易获取的可再生能源。每年入射到地球表面的太阳能是当前全球每年能源消耗的104倍。利用太阳能的有前途的选择之一是太阳能驱动的水蒸发，也称为太阳能蒸汽发电。这种方法被广泛用于各种应用中。最重要的应用是太阳能蒸馏，它利用太阳能驱动的水蒸发产生蒸汽，然后收集冷凝水作为淡水。太阳能蒸馏能够有效处理各种水源，包括海水、工业废水、盐水、微咸水等。与其他与水有关的技术不同，太阳能蒸馏不涉及任何运动部件、电子装置和高压操作，这使得它具有吸引力和经济性，尤其是对于中小型应用。太阳能驱动的水蒸发过程在许多类型的除水过程中也具有巨大的潜力，例如废水处理，以减少废水的体积，并且附带获得淡水，尤其是在石油和能源领域。如图1所示，常规的被动式太阳能蒸馏器100(见“Renewables:Wind,Water,andSolar,”Acomprehensivedecadereviewandanalysisondesignsandperformanceparametersofpassivesolarstill,2015年12月)具有保持水104的容器102。吸收阳光108的黑色光热涂料106涂覆在容器102的底部。容器102的顶部覆盖有玻璃110，以允许阳光进入容器内部并且加热水。水源104位于光热涂料106的顶部上。阳光108在到达底部光热层106之前穿过玻璃盖110进入并且首先撞击水面。由于直接暴露在阳光下以及由于光热涂料106释放的热，整个水源104在白天期间被缓慢加热。水源104的一部分蒸发形成蒸汽112，蒸汽向上移动并且到达玻璃盖110。由于玻璃盖比水蒸气冷，水蒸气在玻璃盖上凝结，从而形成冷凝水114。冷凝水114包括纯净(蒸馏)水。来自水源104的所有杂质和/或盐都留在水源中。净化的水114由于重力(玻璃盖倾斜)而落到输出部116。这样，净化的水与水源104分离。注意，水源104可以是水和任何其他物质的混合物。这不是零液体排放过程，因为浓缩的水源水104必须在光热层106的顶部形成盐晶体之前进行处理，以避免清洁操作。此外，在如图1所示的常规太阳能蒸馏器中，随着水蒸发的进行，水源104中的盐浓度增加，这不希望地降低了水蒸发速率，因此降低了系统的性能。在工业实践中，选择去除盐水，而不是在以太阳能蒸馏为基础的操作中完全干燥水源水。少量盐水的去除不是问题，但大规模的盐水去除是一个巨大的挑战，因为在陆地或海洋上持续清除高浓度的盐水会导致土壤盐碱化，影响植被并且影响海洋生物的健康。当前大多数清洁水生产技术，例如反渗透(RO)、膜蒸馏(MD)、离子交换等，都会产生大量盐水废水，使用这些技术的水生产厂在盐水去除管理方面都面临着巨大的挑战。在过去的十年中，界面加热思想被引入到太阳能驱动的水蒸发过程中，以减少热损失，并且通过将由光热材料产生的所有热集中在一个薄的顶表面水层中来确保蒸汽产生的快速响应(见，“Theemergenceofsolarthermalutilization:solardrivensteamgeneration,”J.Mater.Chem.A,2017,5,7691-7709)。与上述常规太阳能蒸馏法不同，在这种方法中，光热材料106放置在水表面的顶部。在该方法的一些变型中，在受限的水路径中，水源水是通过毛细作用从大量的水体中抽取出来的，以通过减少从顶部水层到水体的热传递来减少热损失。这种类型的设计的优点是大大提高了能源利用效率。在所有现有的界面加热光热系统设计中，有一个共同点：光热材料的光吸收表面在物理/几何上与水蒸发表面相同。在这些设计中，光热材料刚好位于水/空气界面处并且水直接在光热材料表面上方/从光热材料表面蒸发并进入到上方的空气中。然而，由于这些设计，存在固有的问题。随着水的蒸发，光热材料表面出现盐结晶和固体沉淀，在光热材料表面留下固体沉积物。随着结晶盐和其他固体在光热材料表面上的积聚，光热材料的光捕获能力被大大抑制，这将需要频繁的对表面的盐/固体进行物理清洗和冲洗。据报道，由于盐积聚在氧化石墨烯(GO)光热膜上，水的蒸发速率从2.0降低至0.5kg.m2/h，表示性能下降了75％(见，EnvironmentalScience&Technology2017Sep27,doi:10.1021/acs.est.7b03040)。因此，现有的方法和装置受到限制，因为它们的效率由于盐积聚在光吸收材料上而随着时间的推移降低。因此，需要一种克服上述限制的水净化的方法和装置。
技术实现思路
根据一实施例，存在一种太阳能系统，该系统包括支撑部分和具有泵送层和光热层的蒸发部分。支撑部分将流体泵送到蒸发部分，泵送层基于太阳能蒸发流体；光热层与泵送层隔绝。根据另一实施例，存在一种太阳能系统，其包括支撑部分和蒸发部分，该蒸发部分具有泵送层和覆盖该泵送层的第一面的透明无孔层。支撑部分将流体泵送到蒸发部分，并且泵送层基于太阳能在与第一面相反的第二面蒸发流体。根据又一实施例，存在一种用于从源头蒸发水的方法，该方法包括将太阳能系统放入到水源中的步骤，以及使用太阳能系统从水源蒸发水的步骤。太阳能系统包括支撑部分和具有泵送层和光热层的蒸发部分。光热层与泵送层隔绝。附图说明包括在说明书中并且构成说明书一部分的附图说明了一个或更多个实施例，并且与说明书一起解释了这些实施例。在附图中：图1示出了传统的太阳能蒸馏器；图2示出了太阳能系统，该系统具有与光热层分离的泵送层和蒸发层；图3示出了另一个太阳能系统，该系统具有与光热层分离的泵送层和蒸发层；图4示出了图2的太阳能系统的变型；图5示出了图2的太阳能系统的另一种变型；图6示出了图2的太阳能系统的又一种变型；图7示出了图2的太阳能系统的又一种变型；图8示出了图2的太阳能系统的另一种变型；图9示出了图2的太阳能系统的又一种变型；图10示出了太阳能系统的蒸发部分的各种形状；和图11是用于使用太阳能系统蒸发水的方法的流程图。具体实施方式以下对实施例的描述参考附图。不同附图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。以下详细描述不限制本专利技术。相反，本专利技术的范围由所附权利要求限定。为了简单起见，关于用于从水源蒸发水的太阳能系统，讨论以下实施例。然而，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能系统(200)，包括：/n支撑部分(201A)；和/n具有泵送层(212)和光热层(214)的蒸发部分(201B)，/n其中，所述支撑部分(201A)将流体(222)泵送到所述蒸发部分(201B)，/n其中，所述泵送层(212)基于太阳能使流体(222)蒸发，并且/n其中所述光热层(214)与所述泵送层(212)隔绝。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171024 US 62/576,2511.一种太阳能系统(200)，包括：
支撑部分(201A)；和
具有泵送层(212)和光热层(214)的蒸发部分(201B)，
其中，所述支撑部分(201A)将流体(222)泵送到所述蒸发部分(201B)，
其中，所述泵送层(212)基于太阳能使流体(222)蒸发，并且
其中所述光热层(214)与所述泵送层(212)隔绝。


2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
位于所述光热层与所述泵送层之间的支撑层(210)。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述支撑层为所述光热层和所述泵送层提供支撑。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述泵送层是多孔的并且通过毛细作用从源头吸收流体。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述蒸发部分成形为杯形。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述泵送层沿着所述蒸发部分和所述支撑部分延伸。


7.根据权利要求1所述的系统，还包括：
用于将流体泵送到所述蒸发部分的主动泵送系统。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述流体的蒸发仅由阳光驱动。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，由蒸发过程留下的盐形成在所述泵送层上而不是在所述光热层上。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光热层是无孔的，并且所述泵送层是多孔的，并且所述光热层与所述泵送层直接接触。


11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述泵送层和光热层均是平坦的且水平的，并且形成水平盘。


12.一种太阳能系统(600、700...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，施益峰，
申请(专利权)人：阿卜杜拉国王科技大学，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA