一种高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器及方法技术

本发明专利技术涉及高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，包括海水盛放装置、蒸气发生装置、蒸气冷凝装置、聚光集热装置、原液补充装置和收集容器；所述海水盛放装置内设有蒸气发生装置，蒸气发生装置主要由支架、毛细材料和颗粒物组成，毛细材料覆盖在支架表面，毛细材料上表面设有颗粒物；蒸气发生装置上方设置带有倾斜表面的蒸气冷凝装置；海水盛放装置和蒸气发生装置设置于聚光集热装置内；海水盛放装置外侧为冷凝水收集区域，冷凝水收集区域设有孔洞并通过导水管连接外部的收集容器。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术通过蒸气冷凝装置和聚光集热装置，能够将热量局域在毛细材料表面，并且加热将毛细材料润湿的薄层水体。

【技术实现步骤摘要】
一种高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器及方法
本专利技术属于太阳能海水淡化、净化污水等水处理
，具体涉及一种高效聚焦型太阳能蒸馏器及方法。
技术介绍
淡水资源短缺而需求日益增长成为近一个世纪人类面临的一个非常重要的问题，因此，从废水、咸水、地面、海水等可替代资源中获取淡水资源是十分必要的。由于地球上97％的水都是海水，所以海水淡化技术在解决这个问题是非常有应用前景的。现如今比较常见的商业化太阳能海水淡化方式结构复杂，而且对高品位能消耗严重。基于太阳能分布的广泛性以及无差别性，太阳能蒸馏器能为偏远和干旱地区的缺水提供解决方案；同时，也能实现模块规模产业化。太阳能蒸馏器具有结构简单、成本低廉、可就地取材、维护成本低等诸多特点。然而，由于太阳能蒸馏器产水消耗时间长、效率低，日生产能力约2-3L/m2，热效率约30％，所以太阳能蒸馏器通常不被使用。相应的，本领域亟需做出进一步的改善或改进，以便更好地实现高效利用太阳能来驱动水蒸发并加速冷凝，以满足现代干净的饮用水的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器及方法。这种高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，包括海水盛放装置、蒸气发生装置、蒸气冷凝装置、聚光集热装置、原液补充装置和收集容器；所述海水盛放装置内设有蒸气发生装置，蒸气发生装置主要由支架、毛细材料和颗粒物组成，毛细材料覆盖在支架表面，毛细材料上表面设有颗粒物；蒸气发生装置上方设置带有倾斜表面的蒸气冷凝装置；海水盛放装置和蒸气发生装置设置于聚光集热装置内；海水盛放装置外侧为冷凝水收集区域，冷凝水收集区域设有孔洞并通过导水管连接外部的收集容器；海水盛放装置设有孔洞并通过导水管连接外部的原液补充装置或浓水排放装置。作为优选：所述颗粒物粒径小于10微米，吸光率大于95％，毛细材料为纤维制品。作为优选：所述蒸气冷凝装置为亲水或疏水玻璃。作为优选：所述聚光集热装置由反光材料制成，反光率大于90％。作为优选：所述蒸气发生装置为平面型蒸气发生装置或竖置圆筒型蒸气发生装置，对应的海水盛放装置为杯状容器，对应的蒸气冷凝装置为圆锥形蒸气冷凝装置，对应的聚光集热装置设置为抛物线绕轴线旋转表面。作为优选：平面型蒸气发生装置包括由上平面和两个翅片组成的支架，支架表面覆盖毛细材料；竖置圆筒型蒸气发生装置包括竖置圆筒型的支架，支架表面覆盖毛细材料；圆锥形蒸气冷凝装置由圆锥形顶盖和圆筒形透明罩组成，圆筒形透明罩与海水盛放装置之间的区域为冷凝水收集区域；圆锥形蒸气冷凝装置的倾斜表面与水平面的夹角范围为10°到45°。作为优选：所述蒸气发生装置为横置圆筒型蒸气发生装置，对应的海水盛放装置为矩形容器，对应的蒸气冷凝装置为三角槽形蒸气冷凝装置，对应的聚光集热装置设置为抛物线型的沟槽式曲面。作为优选：横置圆筒型蒸气发生装置包括横置圆筒型的支架，支架表面覆盖毛细材料；三角槽形蒸气冷凝装置底部与抛物线型的沟槽式曲面顶部相接；三角槽型蒸气冷凝装置的倾斜表面与水平面的夹角范围为10°到45°。这种高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器的海水淡化方法：所述蒸气发生装置承接透过蒸气冷凝装置照射到表面的阳光和经过聚光集热装置收集并反射过来的阳光，用于蒸发海水盛放装置内的待蒸发流体，待蒸发流体来自于原液补充装置；蒸气冷凝装置冷凝产自于蒸气发生装置的蒸气，冷凝产生的液滴汇集之后流入冷凝水收集区域，并排放至收集容器；海水盛放装置的浓水排放至浓水排放装置。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过蒸气冷凝装置和聚光集热装置，能够将热量局域在毛细材料表面，并且加热将毛细材料润湿的薄层水体；纳米颗粒能够更高效捕获太阳能，自身的高热导率能迅速将热量传递给目标介质；纳米颗粒的小尺寸能够将薄薄的水层分割成很多月牙形水面，增加水的蒸发速率。2.本专利技术中考虑到装置顶部面积有限，直接透过顶部玻璃到达蒸发表面的太阳辐射也就相对有限，设置了聚光集热装置，能够额外收集更多阳光，并将其聚集在毛细材料表面，增强太阳光吸收率。3.本专利技术中的多种结构匹配问题能够有效适应各种环境状况，根据实际需求采用不同的结构形式。附图说明图1为本专利技术实施例一中使用平面型蒸气发生装置进行海水淡化的结构示意图；图2为图1的分解示意图；图3为平面型蒸气发生装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例一中使用竖置圆筒型蒸气发生装置进行海水淡化的结构示意图；图5为本专利技术实施例二中太阳能海水淡化蒸馏器的结构示意图。附图标记说明：海水盛放装置1、杯状容器101、矩形容器102、蒸气发生装置2、毛细材料201、颗粒物202、平面型蒸气发生装置203、竖置圆筒型蒸气发生装置204、横置圆筒型蒸气发生装置205、蒸气冷凝装置3、圆锥形蒸气冷凝装置301、三角槽形蒸气冷凝装置302、聚光集热装置4、抛物线绕轴线旋转表面401、抛物线型的沟槽式曲面402、原液补充装置5、收集容器6。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。本专利根据能量需求以及蒸气发生部分的结构需求，对传统蒸馏装置的空间布局及结构重新进行了设计，特别是针对其中的蒸发面的设计进行了改进，相应的能够实现热量局域化，使热量更多的集中在蒸发面上，提高局域化的温度，快速蒸发布料上面的水，进而提高蒸发效率，提升了太阳能的利用率，而且还尽可能提高单位蒸发表面阳光收集率。所述高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，包括海水盛放装置1、蒸气发生装置2、蒸气冷凝装置3、聚光集热装置4、原液补充装置5和收集容器6；所述海水盛放装置1内设有蒸气发生装置2，蒸气发生装置2主要由支架、毛细材料201和颗粒物202组成，用于增加蒸发效率，毛细材料201覆盖在支架表面，毛细材料201上表面设有颗粒物202；蒸气发生装置2上方设置带有倾斜表面的蒸气冷凝装置3；海水盛放装置1和蒸气发生装置2设置于聚光集热装置4内，增强太阳光吸收率；海水盛放装置1外侧为冷凝水收集区域，冷凝水收集区域设有孔洞并通过导水管连接外部的收集容器6；海水盛放装置1设有孔洞并通过导水管连接外部的原液补充装置5或浓水排放装置。所述海水盛放装置1用于隔开待蒸发流体和冷凝水。所述颗粒物202通过物理或者化学方式处理后修饰到毛细材料201表面，纳米布料能够被水有效润湿，保证水的蒸发与补给平衡，增加吸热效果，且被润湿的纳米布料能够有效增大水蒸发表面积，极大提高了水的蒸发效率，提高了净水产量，且成本低；颗粒物202粒径小于10微米，吸光率大于95％，毛细材料201为纤维制品，如布料、纸巾、纱布等，吸水性能好，毛细吸水能力能够足以补偿蒸发的水分损失。所述蒸气冷凝装置3为亲水或疏水玻璃。所述聚光集热装置4由反光材料制成，反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：包括海水盛放装置(1)、蒸气发生装置(2)、蒸气冷凝装置(3)、聚光集热装置(4)、原液补充装置(5)和收集容器(6)；所述海水盛放装置(1)内设有蒸气发生装置(2)，蒸气发生装置(2)主要由支架、毛细材料(201)和颗粒物(202)组成，毛细材料(201)覆盖在支架表面，毛细材料(201)上表面设有颗粒物(202)；蒸气发生装置(2)上方设置带有倾斜表面的蒸气冷凝装置(3)；海水盛放装置(1)和蒸气发生装置(2)设置于聚光集热装置(4)内；海水盛放装置(1)外侧为冷凝水收集区域，冷凝水收集区域设有孔洞并通过导水管连接外部的收集容器(6)；海水盛放装置(1)设有孔洞并通过导水管连接外部的原液补充装置(5)或浓水排放装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：包括海水盛放装置(1)、蒸气发生装置(2)、蒸气冷凝装置(3)、聚光集热装置(4)、原液补充装置(5)和收集容器(6)；所述海水盛放装置(1)内设有蒸气发生装置(2)，蒸气发生装置(2)主要由支架、毛细材料(201)和颗粒物(202)组成，毛细材料(201)覆盖在支架表面，毛细材料(201)上表面设有颗粒物(202)；蒸气发生装置(2)上方设置带有倾斜表面的蒸气冷凝装置(3)；海水盛放装置(1)和蒸气发生装置(2)设置于聚光集热装置(4)内；海水盛放装置(1)外侧为冷凝水收集区域，冷凝水收集区域设有孔洞并通过导水管连接外部的收集容器(6)；海水盛放装置(1)设有孔洞并通过导水管连接外部的原液补充装置(5)或浓水排放装置。


2.根据权利要求1所述的高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述颗粒物(202)粒径小于10微米，吸光率大于95％，毛细材料(201)为纤维制品。


3.根据权利要求1所述的高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述蒸气冷凝装置(3)为亲水或疏水玻璃。


4.根据权利要求1所述的高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述聚光集热装置(4)由反光材料制成，反光率大于90％。


5.根据权利要求1所述的高效聚焦型太阳能海水淡化蒸馏器，其特征在于：所述蒸气发生装置(2)为平面型蒸气发生装置(203)或竖置圆筒型蒸气发生装置(204)，对应的海水盛放装置(1)为杯状容器(101)，对应的蒸气冷凝装置(3)为圆锥形蒸气冷凝装置(301)，对应的聚光集热装置(4)设置为抛物线绕轴线旋转表面(401)。


6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春红，祁志福，骆周扬，申震，杨诺，代浩，季仁才，李忠炜，蒲文峥，鲍华，石劲成，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33