一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置及方法，属于太阳能海水淡化技术领域，包括膜蒸馏系统、界面蒸发

【技术实现步骤摘要】
一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置及方法


[0001]本专利技术涉及太阳能海水/苦咸水淡化
，特别是涉及一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置及方法。

技术介绍

[0002]太阳能膜蒸馏技术是太阳能蒸馏技术的分支，该技术利用疏水微孔膜及原水的汽化
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冷凝过程完成海水/苦咸水淡化目的，汽化
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冷凝过程发生在疏水微孔膜两侧，被太阳能加热的海水/苦咸水在膜的蒸发侧疏水界面附近发生汽化，高温水蒸汽在膜两侧蒸汽压差的驱动下透过疏水膜内部微孔到达膜的冷凝侧凝结形成淡水。
[0003]界面蒸发是一种新型的高效淡化水技术，当蒸发界面处形成极薄的原水液膜后，利用余热、废热或太阳能等可再生能源以热传导或直接吸热形式快速汽化蒸发界面处的原水液膜，再经冷凝环节生产出液态淡水。
[0004]超声雾化技术利用陶瓷雾化片的高频谐振效应(振荡频率为1.7MHz或2.4MHz，大于人体的听觉范围，该电子振荡对人体及动物无伤害)，将原水分散为粒径很小的雾状液滴群。该技术无需额外热源及化学试剂，相比加热型雾化技术，超声雾化能耗可降低90％以上。
[0005]现有的大多数太阳能淡化水装置取用的淡化方式较为单一，导致淡化水系统的能耗较高，且淡化水系统的产水量、太阳能利用率及潜热回收率均较低。本专利技术将太阳能利用技术与膜蒸馏技术、界面蒸发技术、超声雾化技术、喷淋降膜蒸发技术进行有机结合，执行一体化协同运行机制，可大幅提高淡化水系统的太阳能利用率及产水能力，进而提高了装置运行效率。/>
技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置及方法，综合利用太阳能直驱式膜蒸馏技术、热法界面蒸馏技术及喷淋降膜蒸馏技术，并将槽式聚光集热技术、强化传热传质技术、涡流生成技术、超声雾化技术、潜热回收型界面蒸发
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冷凝一体化设计、单轴太阳跟踪技术、喷淋式液膜生成技术用于综合强化蒸发过程和冷凝过程，太阳能淡化水装置实现了一体化协同运行及小型化，显著提高了淡化水装置的太阳能利用率和系统运行效率。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0008]提供了一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置，包括膜蒸馏系统、界面蒸发
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凝结双效系统、循环控制水箱组及光伏供电系统，所述膜蒸馏系统的原水入口端、原水出口端均与所述循环控制水箱组连通；所述膜蒸馏系统的蒸汽出口端与所述界面蒸发
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凝结双效系统连通；所述界面蒸发
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凝结双效系统与所述循环控制水箱组连通；所述光伏供电系统为装置供电。
[0009]进一步的，还包括喷淋降膜蒸发系统、太阳跟踪系统；所述喷淋降膜蒸发系统的入
口端与所述膜蒸馏系统的原水出口端连通，所述喷淋降膜蒸发系统还与所述界面蒸发
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凝结双效系统连通；所述太阳跟踪系统控制所述膜蒸馏系统的倾斜角度。
[0010]进一步的，所述循环控制水箱组包括循环仓、原水仓及淡水收集仓，所述循环仓与所述原水仓通过管口连通；所述喷淋降膜蒸发系统位于所述循环仓中，所述界面蒸发
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凝结双效系统位于所述原水仓上方，并与原水仓连通；所述淡水收集仓位于所述原水仓下方，并与所述界面蒸发
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凝结双效系统连通，原水仓中的原水可在界面蒸发
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凝结双效系统中依次发生蒸发及凝结，最终流入淡水收集仓。
[0011]进一步的，膜蒸馏系统包括小型槽式聚光器阵列及安装于槽式聚光器焦线位置的减压膜蒸馏组件；
[0012]所述减压膜蒸馏组件包括直通式真空集热管及管式疏水陶瓷膜，所述管式疏水陶瓷膜同心安装于所述直通式真空集热管内部，所述直通式真空集热管为直通式直通式真空集热管，所述淡水收集仓外部侧面上部位置还连通负压泵，在负压泵的抽吸作用下高温水蒸汽从所述减压膜蒸馏组件的蒸汽出口流出，并流入所述界面蒸发
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凝结双效系统，最终流入淡水收集仓；
[0013]所述管式疏水陶瓷膜外表面设有螺旋形环流肋片，所述螺旋形环流肋片上均匀设置有与所述管式疏水陶瓷膜轴线平行的涡流发生器。
[0014]进一步的，所述蒸发冷凝双效系统包括热交换单元，所述热交换单元为错流板式，其包括冷凝室及蒸发室，所述冷凝室与蒸发室依次交替排列；
[0015]所述冷凝室入口端与所述减压膜蒸馏组件的蒸汽出口端连通，出口端与淡水收集仓连通；所述蒸发室入口端与原水仓连通，出口端与所述冷凝室入口端连通。
[0016]进一步的，所述蒸发室中的内侧壁面均为亲水性蒸发界面，蒸发室底部安装有浸润棉棒与超声振荡雾化片组合，所述超声雾化片下表面紧密接触所述浸润棉棒的上端面，所述浸润棉棒被固定安装并深入原水水面以下；所述冷凝室中的内侧界面均为疏水性蒸发界面；
[0017]所述原水仓内设有蒸发冷凝管网，所述蒸发冷凝管网包括竖管、汇流横管及主管，所述竖管的上端开口均与冷凝室底部连通，所述主管的出口连通淡水收集仓。
[0018]具体的，所述浸润棉棒被固定安装并有2/3的长度被深入原水水面以下。
[0019]进一步的，所述喷淋降膜蒸发系统内设有多孔喷淋单元及降膜蒸发板，所述多孔喷淋单元的入口与所述膜蒸馏系统的原水出口端连通，所述喷淋降膜蒸发系统的上方通过管道与所述冷凝室连通；所述喷淋降膜蒸发系统还包括汽
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液分离风机。
[0020]进一步的，所述太阳跟踪系统包括用于安装固定膜蒸馏系统和光伏供电系统的跟踪平台，所述跟踪平台下方采用转动构件的组合模块连接固定支架，所述跟踪平台通过电动丝杠连杆机构驱动旋转，所述跟踪平台固定支架的向阳面设有二象限光平衡传感器。
[0021]一种太阳能淡化水方法，使用上述所述的太阳能淡化水装置，具体方法为：
[0022]太阳能直驱式膜蒸馏：膜蒸馏系统对原水进行加热，加热后形成的热蒸汽流经界面蒸发
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凝结双效系统后冷凝形成淡水；
[0023]潜热驱动式界面蒸馏：界面蒸发
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凝结双效系统与原水仓连通，原水流经界面蒸发
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凝结双效系统后，经蒸发、冷凝过程后形成淡水；
[0024]喷淋降膜蒸馏：膜蒸馏系统对原水进行加热，加热后的原水流经喷淋降膜蒸发系
统，在喷淋降膜蒸发系统中喷出后形成细小液滴，细小液滴在喷淋降膜蒸发系统中再次被加热，蒸发后产生的水蒸气进入界面蒸发
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凝结双效系统，经冷凝后形成淡水。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0026]1、本专利技术示例的太阳能淡化水装置及方法，综合利用太阳能直驱式膜蒸馏技术、热法界面蒸馏技术及喷淋降膜蒸馏技术，并将槽式聚光集热技术、强化传热传质技术、涡流生成技术、超声雾化技术、潜热回收型界面蒸发
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冷凝一体化设计、单轴太阳跟踪技术、喷淋式液膜生成技术用于综合强化蒸发过程和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置，其特征在于，包括膜蒸馏系统、界面蒸发
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凝结双效系统、循环控制水箱组及光伏供电系统，所述膜蒸馏系统的原水入口端、原水出口端均与所述循环控制水箱组连通；所述膜蒸馏系统的蒸汽出口端与所述界面蒸发
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凝结双效系统连通；所述界面蒸发
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凝结双效系统与所述循环控制水箱组连通；所述光伏供电系统为装置供电。2.根据权利要求1所述的一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置，其特征在于，还包括喷淋降膜蒸发系统、太阳跟踪系统；所述喷淋降膜蒸发系统的入口端与所述膜蒸馏系统的原水出口端连通，所述喷淋降膜蒸发系统还与所述界面蒸发
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凝结双效系统连通；所述太阳跟踪系统控制所述膜蒸馏系统的倾斜角度。3.根据权利要求2所述的一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置，其特征在于，所述循环控制水箱组包括循环仓、原水仓及淡水收集仓，所述循环仓与所述原水仓通过管口连通；所述喷淋降膜蒸发系统位于所述循环仓中，所述界面蒸发
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凝结双效系统位于所述原水仓上方，并与原水仓连通；所述淡水收集仓位于所述原水仓下方，并与所述界面蒸发
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凝结双效系统连通，原水仓中的原水可在界面蒸发
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凝结双效系统中依次发生蒸发及凝结，最终流入淡水收集仓。4.根据权利要求3所述的一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置，其特征在于，所述膜蒸馏系统包括小型槽式聚光器阵列及安装于槽式聚光器焦线位置的减压膜蒸馏组件；所述减压膜蒸馏组件包括直通式真空集热管及管式疏水陶瓷膜，所述管式疏水陶瓷膜同心安装于所述直通式真空集热管内部，所述直通式真空集热管为直通式直通式真空集热管，所述淡水收集仓外部侧面上部位置还连通负压泵，在负压泵的抽吸作用下高温水蒸汽从所述减压膜蒸馏组件的蒸汽出口流出，并流入所述界面蒸发
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凝结双效系统，最终流入淡水收集仓；所述管式疏水陶瓷膜外表面设有螺旋形环流肋片，所述螺旋形环流肋片上均匀设置有与所述管式疏水陶瓷膜轴线平行的涡流发生器。5.根据权利要求3所述的一种基于管式疏水陶瓷膜的太阳能淡化水装置，其特征在于，所述蒸发
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冷凝双效系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭枭，邱云峰，田瑞，银浩江，赫英贤，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：