本发明专利技术涉及海水淡化技术，具体涉及一种太阳能驱动的多级海水淡化装置。本发明专利技术提供一种太阳能驱动的被动式多级海水淡化装置。该装置能够循环利用蒸汽潜热，利用局部加热模式降低热损，使太阳能得到高效的利用，实现较高的淡水产量。本发明专利技术仅由太阳光驱动，淡化过程中无需消耗化石能源，装置的给水利用吸水材料的毛细力从海水储存箱中自动吸水，冷凝后获得的淡水能在重力的作用下自动汇集到淡水储存箱中，整个过程自发进行。装置的散热采用被动式散热器，在自然条件下能够满足装置的散热需求。整个淡化过程无需人工维护，能够满足离网或偏远地区的淡水生产。地区的淡水生产。地区的淡水生产。
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能驱动的多级海水淡化装置
[0001]本专利技术涉及海水淡化技术，具体涉及一种太阳能驱动的多级海水淡化装置。
技术介绍
[0002]淡水是人类生存和工业发展的基本资源之一，随着人口的增长和社会的发展，人类对淡水的需求日益增长，为了增加淡水产量，反渗透、膜蒸馏等海水淡化技术开始大规模的应用。然而，上述海水淡化技术投资成本高且能耗大，不仅消耗大量的化石能源作为驱动力，还排放大量的温室气体，造成环境污染等问题。此外，在离网或偏远地区，高能耗的海水淡化设备难以适用，无法满足人们对淡水的需求。
[0003]太阳能海水淡化技术通过太阳光的捕获和光热转换，加热海水并将其转变为蒸汽，冷凝后获得淡水，是一种低能耗，无污染的淡水提取技术。传统被动式太阳能海水淡化技术通常采用体积加热和单级冷凝的方式，例如中国专利：CN112390315A、中国专利：CN111620401A、中国专利：CN111533198A等。
[0004]由于蒸发的驱动力是水在不同温度下的饱和蒸汽压差，因此提高蒸发界面处水体的温度将更有利于蒸汽的产生。然而，传统被动式海水淡化技术所采用的体积加热模式将热量分散到全部水体中，使蒸发界面处温度的提升缓慢，造成了热量的浪费。此外，由于水蒸发需要吸收大量的热量转换为潜热，这进一步阻碍了蒸发界面处水体温度的提升。基于上述因素，传统被动式太阳能海水淡化装置对太阳能的利用效率和实际的蒸发效率均有待提高。
[0005]而在能量的利用方面，在传统被动式太阳能海水淡化装置中，光热转换后得到的部分热能在被吸收成为蒸汽的潜热能后便离开了系统，却忽视这部分潜热能的二次利用甚至多次利用。尽管水在蒸发过程中将吸收大量的热能作为潜热，但随着蒸汽的冷凝，这些潜热能将被重新释放成为可用于加热的显热。通过科学合理的结构设计，潜热的重新利用将成为提高太阳能海水淡化装置淡水产量的关键之一。
[0006]由于低效的加热模式和潜热能浪费等因素，传统的太阳能海水淡化技术存在能量损失高，淡水产量低，难以实用化等缺点。
技术实现思路
[0007]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种太阳能驱动的被动式多级海水淡化装置。该装置能够循环利用蒸汽潜热，利用局部加热模式降低热损，使太阳能得到高效的利用，实现较高的淡水产量。
[0008]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0009]一种太阳能驱动多级海水淡化装置，包括光热转换部分、吸水蒸发部分、冷凝导流部分和散热器；
[0010]光热转换部分，所述的光热转换部分包括透光玻璃、保温层、和吸光体。所述的保温层夹于透光玻璃和光热转换材料之间，形成空气保温间隙。
[0011]吸水蒸发部分，所述的吸水蒸发部分包括吸水材料、保温层(此处的保温层与光热转换部分的保温层相同)、和海水储存箱。所述的吸水材料底部浸入海水储存箱中，将海水通过毛细力输运到装置中。所述的保温层位于吸水材料四周，形成蒸发间隙。
[0012]冷凝导流部分，所述的冷凝部分包括冷凝片、冷凝层框架、淡水收集槽、淡水出口、导流机构、和淡水收集箱。所述的冷凝片位于淡水收集槽中心的后方。所述的淡水收集槽四周为冷凝层框架，底部形成凹槽，冷凝片表面冷凝的淡水可以在重力作用下流入底部的凹槽中。所述的导流机构位于淡水出口外侧，可将凹槽中收集的淡水导入淡水储存箱中。
[0013]散热器，所述的散热器位于装置的尾部，用于冷凝和散热.
[0014]进一步，本专利技术还可以具有这样的特征：吸光体采用选择性吸收体，基底为导热系数约为230W/(m
·
k)的铝片，铝片表面真空镀膜，对太阳光谱的吸收率约为93％，而对远红外波段发射率低于13％。
[0015]进一步，本专利技术还可以具有这样的特征：冷凝片采用厚度约为60μm的薄铝箔，导热系数超过200W/(m
·
k)，先利用铝脱脂剂清洗铝箔，然后将其浸泡在钝化剂中钝化处理。
[0016]进一步，本专利技术还可以具有这样的特征：吸水材料采用无纺布，厚度约为200μm，属于超亲水的吸水材料。
[0017]进一步，本专利技术还可以具有这样的特征：保温层和冷凝层框架可采用乙烯
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醋酸乙烯共聚物泡棉，导热系数低于0.1W/(m
·
k)，厚度约为2mm。
[0018]进一步，本专利技术还可以具有这样的特征：透光玻璃采用减反玻璃，厚度约为5mm，透射率超过99％。
[0019]进一步，本专利技术还可以具有这样的特征：散热器采用铝制的被动式散热器。
[0020]进一步，本专利技术还可以具有这样的特征：导流机构可采用吸水性能良好的无纺布或海绵等材料。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1、本专利技术具有模块化的装置部件。以10级海水淡化装置为例，可拆分为相互独立的10个组件，包括：1个首级的光热转换层，1个末级的散热器，以及9个位于中间的潜热回收层。除了首级光热转换和末级散热器以外，装置中间的潜热回收层结构相同，并可方便的增加或减少，能够按照实际淡水需求调整装置级数和产水量。
[0023]2、本专利技术仅由太阳光驱动，淡化过程中无需消耗化石能源，装置的给水利用吸水材料的毛细力从海水储存箱中自动吸水，冷凝后获得的淡水能在重力的作用下自动汇集到淡水储存箱中，整个过程自发进行。装置的散热采用被动式散热器，在自然条件下能够满足装置的散热需求。整个淡化过程无需人工维护，能够满足离网或偏远地区的淡水生产。
[0024]3、本专利技术在吸光体正面增加了减反玻璃和空气间隙，降低光热转换过程中吸光体表面的对流散热量，并利用选择性吸收涂层降低吸光体表面的辐射热损。此外，装置四周包裹了保温材料，减小了装置四周向环境的散热损失。整个装置具有较小的环境热损。
[0025]4、本专利技术通过多级蒸发冷凝实现有效的潜热回收利用，蒸汽冷凝后释放的潜热驱动下一级水继续蒸发，提高了能量的利用效率，在相同光强下具有更高的产水量。
[0026]5、本专利技术利用毛细力供水，实现局部加热，只对吸水材料中的少量毛细水进行加热，避免了体积加热造成的热量损失，提高了装置的蒸发效率和产水量。
附图说明
[0027]图1为本专利技术所述装置结构的正视图。
[0028]图2为本专利技术所述装置结构的侧视图。
[0029]图3为本专利技术所述装置结构的正面剖视图。
[0030]图4为本专利技术所述装置结构的测面剖视图。
[0031]图5为本专利技术所述装置蒸发间隙的三维视图。
[0032]图6为本专利技术所述装置运行系统的正视图。
[0033]图7为本专利技术所述装置运行系统的侧视图。
[0034]图8为本专利技术所示装置导流机构的俯视图。
[0035]图中：1
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密封螺栓、2
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吸光体、3
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透光玻璃、4
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吸水材料、5
‑
保温层、6
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种太阳能驱动的多级海水淡化装置，包括：光热转换部分，包括透光玻璃、保温层、和吸光体，透光玻璃后方依次为保温层和吸光体，保温层中心的方形间隙夹于透光玻璃和吸光体之间，形成空气保温间隙；吸水蒸发部分，包括吸水材料、保温层、和海水储存箱，所述吸水材料粘贴在吸光体的背面，吸水材料底部浸入海水储存箱中，将海水通过毛细力输运到装置中，所述保温层位于吸水材料四周，形成蒸发间隙；冷凝导流部分，包括冷凝片、冷凝层框架、淡水收集槽、淡水出口、导流机构、和淡水收集箱，冷凝片位于淡水收集槽中心的后方，淡水收集槽四周为冷凝层框架，底部形成凹槽，冷凝片表面冷凝的淡水在重力作用下流入底部的凹槽中，导流机构位于淡水收集槽的淡水出口外侧，将凹槽中收集的淡水导入淡水储存箱中。散热器，所述的散热器位于装置的尾部，用于冷凝和散热。2.根据权利要求1所述的多级海水淡化装置，其特征在于：透光玻璃3和保温层5的四角开有孔洞，能够穿过密封螺栓1进行夹紧和密封。3.根据权利要求1所述的多级海水淡化装置，其特征在于：吸光体采用选择性吸收体，基底为导热系数约为230W/(m
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【专利技术属性】
技术研发人员：成少安，李逸航，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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