一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置，属于太阳能盐水淡化/水处理技术领域。包括阶梯状的底座、玻璃盖板和淡水收集箱；底座包括五级以上的台阶，每一级台阶的顶面上设有蒸发面，蒸发面的横截面为圆弧形；冷凝面呈倾斜状固定设于底座上部的矩形框架的顶部，使底座的上部形成封闭的蒸发空间；当蒸发与冷凝之间的温差为20

【技术实现步骤摘要】
一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置


[0001]本专利技术属于太阳能盐水淡化/水处理
，具体涉及一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置。

技术介绍

[0002]淡水是全球各地区可持续发展的关键资源。随着环境的不断污染以及人口、经济增长等，世界正经历严重的淡水危机。盐水淡化为日益严重的水资源短缺提供了一种可持续的方式。常用的太阳能盐水淡化技术为缓解水资源短缺提供了可能。地球的太阳能资源丰富，具有很大的产值空间。但是，传统的平板式太阳能盐水淡化装置，存在单位面积产量低、蒸汽的凝结潜热未被利用、蒸馏器内换热效率不高和蒸馏器中待蒸发盐水热容量太大等许多缺点，限制整个装置太阳能有效利用率导致盐水淡化的效率平均值只有30%
‑
40%，运行条件良好也只有45%，日产水量仅2
‑
5kg/m
³
。利用机械的方式，例如在蒸馏室内安装风机，可以有效提高太阳能盐水淡化装置的效率，但是不可避免的会消耗额外电能，不利于节能减排。因此，为突破提高凝结潜热的利用率和提高太阳能蒸馏盐水效率的瓶颈，寻求太阳能蒸馏器被动式的途径来提高盐水淡化效率，本专利技术提出的一种微凹型蒸发面阶梯型太阳能蒸馏器装置，对节能和资源具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0003]为了解决现阶段太阳能盐水淡化技术蒸馏装置产率低的问题，本专利技术提出了一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置。
[0004]一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置包括阶梯状的底座4、玻璃盖板1和淡水收集箱7；所述底座4包括五级以上的台阶，每一级台阶的顶面上设有蒸发面3，所述蒸发面3的横截面为圆弧形；所述底座4的上部固定设有矩形框架，所述玻璃盖板1呈倾斜状固定设于矩形框架的顶部，使底座4的上部形成封闭的蒸馏室，结构呈半边屋脊型；与底座4最上部台阶对应的棱形框架的一侧边板上均布开设有二个以上的盐水入口2；底座4最下部的第二台阶边缘设有溢水槽5；所述淡水收集箱7位于底座4最下部的外侧，且淡水收集箱7的顶部通过水管连通着溢水槽5的底部；底座4最下部的一级台阶上均布开设有二个以上的盐水排出口6；当蒸发与冷凝之间的温差为20
‑
40℃时，所述蒸馏装置的产水速率为1.22 kg/m2h
‑
1.38 kg/m2h。
[0005]进一步地技术方案如下：所述蒸发面3的圆弧中心角度θ为15
‑
30
°
，圆弧面的圆弧半径R为15
‑
20cm。
[0006]所述蒸发面3的材料由下往上依次为隔热材料32和光热转化材料31；所述隔热材料32为基苯乙烯、聚氨酯疏水白色泡沫或气溶胶；隔热材料32的厚度为1
‑
6cm；
所述光热转化材料31为一层以上的黑色染色纤维布、碳基材料沉积布、等离子体沉积布或碳基材料掺混凝胶。
[0007]所述玻璃盖板1的倾斜角度为10
‑
30
°
；玻璃盖板1的材料为透光率95%以上超白玻璃，厚度为3
‑
8mm。
[0008]所述底座4上每一级台阶的高度h为5
‑
10cm、宽度d为10
‑
30cm、阶梯长度L为60
‑
120cm；所述玻璃盖板1与水平面之间的夹角
ɑ
满足tan
ɑ = h/d。
[0009]所述相邻盐水进口2之间的间距m为15
‑
30cm；所述相邻排出口6之间的间距n为10
‑
20cm。
[0010]所述淡水收集箱7内设有淡水上液位传感器71。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果在于：太阳能蒸馏盐水淡化过程涉及双重扩散自然对流、传热传质、两相流、冷凝蒸发等多个现象，考虑太阳能蒸馏装置的结构尺寸、结构布置、蒸发面积、蒸发与冷凝距离因素，从太阳能蒸馏装置的几何模型设计实现盐水淡化过程的效率提高。具体技术效果细节如下：（1）本专利技术蒸馏装置中蒸发面的几何结构是微凹型，可保持微量蓄水从而有较低的比热容，与传统的平面型蒸发面相比，增加了蒸发的有效面积，提高盐水淡化效率。加入光热转化材料及保温材料进行热管理，系统热损失降低，界面蒸发速率提升，能量转换效率达到70%，蒸发速率为1.16 kg/m2h。
[0012]（2）本专利技术的底座和冷凝面形成封闭的蒸发空间的结构呈半边屋脊型，内部布置阶梯型的蒸发面，有效避免了当蒸馏室内部盐水受热蒸发产生的热蒸汽在上部玻璃盖板冷凝时产生许多液滴的挡光现象，从而反射或折射走部分的太阳能。有效减小蒸发和凝结表面之间的距离，从而加速两表面之间的热质交换，进一步显著提高了蒸发效率。在蒸发与冷凝温差40℃下，装置可以达到1.38 kg/m2h的产水速率。
[0013]（3）整个蒸馏过程无额外电能及机械功输入，仅依靠蒸馏器的蒸发面的新型结构和布置，最大化利用太阳能，可实现太阳能盐水淡化效率的提高，淡水产出率可提高20
‑
50％，可达50
‑
60%，日产水量可达6
‑
12kg/m
³
，广泛适用于边远地区的盐水淡化。
附图说明
[0014]图1为本专利技术结构示意图。
[0015]图2为图1的纵向剖视图。
[0016]图3为微凹型蒸发面的结构示意图。
[0017]图4为图3的左视放大图。
[0018]图5为本专利技术淡水收集箱结构示意图。
[0019]上图中序号：玻璃盖板1；盐水入口2；微凹型蒸发面3；底座4；溢水槽5；排水口6；淡水收集箱7；太阳辐射8；光热转化材料31；隔热材料32；液位传感器71；液位线72。
具体实施方式
[0020]下面结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步说明。
[0021]实施例1参见图1，一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置包括阶梯状的底座4、玻璃盖板1和
淡水收集箱7。
[0022]参见图2，底座4的底面为矩形，尺寸为110
×
105cm，短边竖直板高度为30cm，长边竖直板高度为80cm。底座4包括七级台阶，除最下部台阶，其他六级台阶中的每一级台阶的顶面上均安装有蒸发面3，蒸发面3的横截面为圆弧形。底座4上每一级台阶的高度h为8cm、宽度d为15cm、阶梯长度L为110cm。所述玻璃盖板1与水平面之间的夹角
ɑ
满足tan
ɑ = h/d。
[0023]参见图3和图4，蒸发面3的圆弧中心角度θ为20
°
，圆弧面的圆弧半径R为20cm。蒸发面3的材料由下往上依次为隔热材料32和光热转化材料31；隔热材料32为基苯乙烯，隔热材料32的厚度为3cm；光热转化材料31为三层黑色染色纤维布。
[0024]参见图1和图2，底座4的上部固定安装有矩形框架，玻璃盖板1呈倾斜状固定安装于矩形框架的顶部，使底座4的上部形成封闭的蒸馏室，结构呈半边屋脊型。玻璃盖板1的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置，其特征在于：包括阶梯状的底座（4）、玻璃盖板（1）和淡水收集箱（7）；所述底座（4）包括五级以上的台阶，每一级台阶的顶面上设有蒸发面（3），所述蒸发面（3）的横截面为圆弧形；所述底座（4）的上部固定设有矩形框架，所述玻璃盖板（1）呈倾斜状固定设于矩形框架的顶部，使底座（4）的上部形成封闭的蒸馏室，结构呈半边屋脊型；与底座（4）最上部台阶对应的棱形框架的一侧边板上均布开设有二个以上的盐水入口（2）；底座（4）最下部的第二台阶边缘设有溢水槽（5）；所述淡水收集箱（7）位于底座（4）最下部的外侧，且淡水收集箱（7）的顶部通过水管连通着溢水槽（5）的底部；底座（4）最下部的一级台阶上均布开设有二个以上的盐水排出口（6）；当蒸发与冷凝之间的温差为20
‑
40℃时，所述蒸馏装置的产水速率为1.22 kg/m2h
‑
1.38 kg/m2h。2.根据权利要求1所述一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置，其特征在于：所述蒸发面（3）的圆弧中心角度θ为15
‑
30
°
，圆弧面的圆弧半径R为15
‑
20cm。3.根据权利要求1所述一种用于太阳能盐水淡化的蒸馏装置，其特征在于：所述蒸发面（3）的材料由下往上依次为隔热材料（32）和光热转化材料（31）；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂强，何东亮，李金鹏，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：