可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器制造技术

本发明专利技术公开了属于利用可再生能源的海水处理技术领域的一种可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器。该近场辐射太阳能蒸发器由透光隔热层、全光谱吸收及红外辐射光热转换器、径向传质蒸发盘和支撑泡沫从上到下依次固定在绝热支撑管上；绝热支撑管垂直固定在收集盘中心组成。纵向传质毛细吸液管与蒸发盘直接相连；全光谱吸收及红外辐射光热转换器固定在透光隔热层底部；盐结晶产物收集盘起到收集结晶产物和支撑整体装置的作用。本发明专利技术利用光热转化和近场辐射原理，将太阳能转化为热能驱动高效相变蒸发，在物理机制上有效避免了光热转换器表面结垢堵塞问题，实现持续清洁水生产和同步盐回收，对构建可在生能源系统有重要意义。重要意义。重要意义。

【技术实现步骤摘要】
可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器


[0001]本专利技术属于利用可再生能源的海水处理
，特别涉及一种可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器。

技术介绍

[0002]淡水危机是当今社会日益突出的问题，淡水匮乏对全球约三分之二的人口的日常生活和工业生产产生巨大影响。海水淡化是目前缓解水资源短缺问题的关键途径。然而，海水淡化厂产生浓缩盐水，对陆地植被和水生生态系统危害严重，并且相关技术直接或间接地依赖于化石燃料燃烧，将导致包括全球变暖和空气污染等多种环境问题。太阳能水处理技术被广泛认为是解决水资源短缺的可持续方案之一。太阳能界面蒸发作为一种新兴技术，将太阳能转化为热能，蒸发光热材料周围的水。在过去几年中，通过材料和结构设计，在提高蒸发速率方面取得重大进展。几种具有广泛太阳吸收特性的材料得到了应用，如金属纳米材料、碳基材料、聚合物等。有效的热管理策略也被用于太阳能水蒸发技术中。
[0003]这些集成结构可以提升太阳能界面蒸发性能，但运行过程中盐容易结晶，堵塞光热蒸发面是技术推广应用的瓶颈。此外盐在热蒸发表面结晶，还会显著降低光热材料的光学和热学输运性能。解决这一问题的方法包括机械刮除去盐、疏水材料防止盐粘附、选择性地阻隔盐等方式。然而，由于对流热损失，这些方法会导致运行不连续或蒸汽生成性能降低。此外，高浓度的盐会扩散到附近溶液中，失去获得宝贵矿产资源的机会。太阳蒸发过程中，连续高效的蒸汽生产和盐获取是海水淡化领域急需突破的关键技术瓶颈。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器，其特征在于，所述近场辐射太阳能蒸发器包括透光隔热层1、全光谱吸收及红外辐射光热转换器2、绝热支撑管3、径向传质蒸发盘4、支撑泡沫5、纵向传质毛细吸液管6和收集盘7。其中，透光隔热层1、全光谱吸收及红外辐射光热转换器2、径向传质蒸发盘4和支撑泡沫5从上到下依次固定在绝热支撑管3上；绝热支撑管3垂直固定在收集盘7中心；所述纵向传质毛细吸液管6与蒸发盘4直接相连；全光谱吸收及红外辐射光热转换器2固定在透光隔热层1底部；径向传质蒸发盘4底部为支撑泡沫5；所述盐结晶产物收集盘7用聚苯乙烯泡沫制成，起到收集结晶产物和支撑整体装置的作用。
[0005]所述透光隔热层1，用来防止对流和辐射热损失，该透光隔热层选择日常使用的泡沫纸或固定成型气凝胶微透镜阵列，需要具备高透明度和绝热性能的特点，保证大部分入射太阳辐射到达吸收器并转化为热量；该结构还应具备良好的隔热效果，减少蒸发过程中的对流损失，优化光学和热传输。
[0006]所述全光谱吸收及红外辐射光热转换器2由具备良好光热转换能力的材料制成，顶部涂覆黑色涂料；底部涂覆一层高发射率的材料来增加热辐射；入射的太阳能通过辐射发射器转换为热能，并以热辐射的形式重新发射到下方的蒸发盘上，从而引发蒸发盘中的
蒸发。
[0007]所述绝热支撑层3用来分离全光谱吸收及红外辐射光热转换器2和径向传质蒸发盘4，并对隔热层和辐射发射器2起到支撑作用。
[0008]所述径向传质蒸发盘4底部为支撑泡沫5，径向传质蒸发盘4用多孔材料制成，用来接受近场辐射和进行蒸发；支撑泡沫5对蒸发盘4起到支撑作用。可以选择具备毛细效应的超亲水滤纸，用于溶液的输送。由于水分的不断蒸发，会在蒸发盘内产生从中心到边缘的径向浓度梯度；从中心向边缘，溶液逐渐饱和后，在边缘处析出结晶；盐结晶逐渐积累，最后在重力作用下脱落。
[0009]所述纵向传质毛细吸液管6与蒸发盘4直接相连，是用来从溶液中向蒸发盘内垂直输送水分的装置；具备毛细作用可以将盐水自发、连续的从广域海水或废水溶液中向蒸发盘内输送。
[0010]所述收集盘为系统水底层装置，可以用来收集脱落的盐结晶产物，为相关化工产业提供原材料，此外收集盘还可以支撑系统漂浮于各类水面。
[0011]本专利技术的有益效果是本专利技术开发了一种高效的太阳能盐水处理器，可连续生产蒸汽以及实现盐的分离和回收。这项技术解决了蒸发过程中吸收器表面盐堆积和堵塞的问题，提高了盐水的处理效率，其次，利用近场辐射太阳能蒸发器，其特殊之处在于利用非接触式辐射加热模式避免了材料表面堵塞的问题，透光隔热层的布置也大幅度的减少了对流和辐射损失，从而实现高效的蒸发和盐的定位结晶与回收。
[0012]本专利技术具有如下优点：
[0013]1)本专利技术在传统的光热界面蒸发技术上引入了盐水分离技术，通过毛细管进行垂直输运，避免了蒸发器与盐水的直接接触，解决了蒸发器核心光热面上的堵塞等问题，。
[0014]2)本专利技术通过空间分离盐结晶与蒸发表面的方式，将盐结晶进行回收，既满足了海水淡化的需求，同时进行了海水中矿物资源的回收循环利用。
[0015]3)本专利技术利用近场辐射代替了常规蒸发器中的直接热传导，吸收太阳辐射并重新辐射红外光子，实现了光吸收与热传输分离，该光热转换器的温度不再固定在溶液的沸点，可产生过热蒸汽。
[0016]4)本专利技术在顶部使用了透光隔热层，用来减少光热吸收器中的对流和辐射损失，提高光热面上的温度，从而实现更好的热集中。
附图说明
[0017]图1为近场辐射太阳能蒸发器原理图。
[0018]图2近场辐射太阳能蒸发器主要结构示意图。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器，下面结合附图和实施例对本专利技术予以说明，
[0020]图2所示为近场辐射太阳能蒸发器主要结构示意图。所述近场辐射太阳能蒸发器包括透光隔热层1、全光谱吸收及红外辐射光热转换器2、绝热支撑管3、径向传质蒸发盘4、支撑泡沫5、纵向传质毛细吸液管6和收集盘7。其中，透光隔热层1、全光谱吸收及红外辐射
光热转换器2、径向传质蒸发盘4和支撑泡沫5从上到下依次固定在绝热支撑管3上；绝热支撑管3垂直固定在收集盘7中心；所述纵向传质毛细吸液管6与蒸发盘4直接相连；全光谱吸收及红外辐射光热转换器2固定在透光隔热层1底部；径向传质蒸发盘4底部为支撑泡沫5；所述盐结晶产物收集盘7用聚苯乙烯泡沫制成，是系统水底层装置起到收集脱落的盐结晶产物，为相关化工产业提供原材料，此外收集盘具有支撑整体装置的作用，可以支撑系统漂浮于各类水面。
[0021]其中，透光隔热层1，该透光隔热层选择日常使用的泡沫纸或固定成型气凝胶微透镜阵列，需要具备高透明度和绝热性能的特点，保证大部分入射太阳辐射到达吸收器并转化为热量；该结构还应具备良好的隔热效果，防止对流和辐射热损失，减少蒸发过程中的对流损失，优化光学和热传输。
[0022]所述全光谱吸收及红外辐射光热转换器2由具备良好光热转换能力的材料制成，顶部涂覆全光谱吸收能力的黑色涂料；底部涂覆一层高发射率的材料来增加热辐射；入射的太阳能通过辐射发射器转换为热能，并以热辐射的形式重新发射到下方的蒸发盘上，从而引发蒸发盘中的蒸发。
[0023]所述绝热支撑层3用来分离全光谱吸收及红外辐射光热转换器2和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器，其特征在于，所述近场辐射太阳能蒸发器包括透光隔热层(1)、全光谱吸收及红外辐射光热转换器(2)、绝热支撑管(3)、径向传质蒸发盘(4)、支撑泡沫(5)、纵向传质毛细吸液管(6)和收集盘(7)；其中，透光隔热层(1)、全光谱吸收及红外辐射光热转换器(2)、径向传质蒸发盘(4)和支撑泡沫(5)从上到下依次固定在绝热支撑管(3)上；绝热支撑管(3垂直固定在收集盘(7)中心；所述纵向传质毛细吸液管(6)与蒸发盘(4)直接相连；全光谱吸收及红外辐射光热转换器(2)固定在透光隔热层(1)底部；径向传质蒸发盘(4)底部为支撑泡沫(5)；所述盐结晶产物收集盘(7)用聚苯乙烯泡沫制成，起到收集结晶产物和支撑整体装置的作用。2.根据权利要求1所述可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器，其特征在于，所述透光隔热层，用来防止对流和辐射热损失，该透光隔热层选择日常使用的泡沫纸或固定成型气凝胶微透镜阵列，需要具备高透明度和绝热性能的特点，保证大部分入射太阳辐射到达吸收器并转化为热量；该结构还应具备良好的隔热效果，减少蒸发过程中的对流损失，优化光学和热传输。3.根据权利要求1所述可持续海水淡化及同步盐回收的近场辐射太阳能蒸发器，其特征在于，所述全光谱吸收及红外辐射光热转换器由具备良好光热转换能力的材料制成，顶部涂覆黑色涂料；底部涂覆一层高发射率的材料来增加热辐射；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国华，王琳，冯义钧，王翰文，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：