本发明专利技术公开了一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置：通过吸水材料传送带的循环运行使处于吸附状态的自然海水移过太阳光汇聚的高能量密度区域并被迅速加热解吸汽化成海水淡化水蒸汽，其经冷凝成为海水淡化水；浓缩海水回复成自然海水后重新参与热解吸汽化。可实现海水淡化水的连续生产。本发明专利技术提供的海水淡化装置结构为：U型蒸馏冷凝容器，双U型吸水材料传送带，淡化水收集管，淡化水储槽，淡化水蒸气冷凝器和双轴跟踪平面透射式聚太阳光板。本发明专利技术实现了基于热解吸机理的海水常压汽化，大幅度提高了太阳光热的利用效率、降低了海水淡化过程的能耗，投资成本低,便于广泛推广应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法和装置。
技术介绍
太阳光为热源直接蒸馏海水不用消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高，自15 世纪起就开始受到人们关注。世界上首个应用型太阳光热蒸馏海水的装置建成于1874年， 迄今已近140年。在过去的100多年间，国内外逐渐发展了多种太阳光热蒸馏海水的装置， 如顶棚式、倾斜幕芯式、倾斜盘式、充气式、单级或多级倾斜盘式、回热式、球面聚光式、单级或多级附加集热器的盘式、自然或强迫循环式、气流吸附式、多级降膜多效回热式、多级闪蒸式太阳光热蒸馏器等，但由于它们在经济性上尚不及其它一些海水淡化技术如反渗透法和电厂余热海水蒸馏法等，故难以实现大规模应用。上述的多种太阳光热海水蒸馏器虽然结构各异，但工作原理基本相同，都是直接利用自然太阳光为热源，都是在蒸馏容器内的海水全部加热至沸腾后方能进行有效的汽化。而自然太阳光属于低品位热源，能量强度不高，通常在常压条件下加热水时能达到的温度很难超过70°C，导致产淡水效率偏低。另一方面，由于海水汽化是在蒸馏容器中海水全部沸腾的条件下进行，但能被汽化的仅仅是容器内全部海水的一部分，因此在整个汽化过程中用以维持不参与汽化的海水沸腾的那部分热能实质上是无效能。现有太阳光热淡化海水的各种技术还有一个共同点，就是海水蒸馏都在密闭容器中进行，这种蒸馏方式的缺点在于，海水盐浓度原本就较高，随着水分蒸发海水逐渐浓缩，在蒸馏过程中生成的浓缩盐水很容易在容器壁上结垢甚至结晶析出，不仅对光辐照加热过程有阻碍作用，而且还会进一步加大热能的无效损耗。本专利技术采用聚太阳光这种高品位热源作为海水蒸馏淡化的热源，将太阳光汇聚区域控制在海水表层和空气接触的有限界面处，通过海水表层的连续移动始终保持太阳光汇聚区域为自然海水表层占有，通过这些技术上的创新及集成建立了聚太阳光热淡化海水的海水表层移动式界面热解吸汽化方法和装置，使移动式海水表层和空气相交界面上的自然海水在太阳光汇聚区域进行快速蒸馏而获取海水淡化水。聚太阳光热淡化海水的海水表层移动式界面热解吸汽化方法和装置在经济性上既优于其它各种太阳能淡化海水的方法也优于反渗透法和余热海水蒸馏法等，可在无火力电厂和核电厂的任何区域使用，具有大规模广泛推广应用的潜力和前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以高能量密度聚太阳光为热源、自然海水以吸附状态在移动式海水表层和空气接触的界面上进行快速热解吸汽化获取海水淡化水的方法及其装置，以解决现有太阳光热海水淡化技术中自然太阳光能量强度偏低、无效能耗较高、浓缩海水阻碍汽化过程以及海水淡化装置复杂庞大的问题。本专利技术提供的一种太阳光热海水淡化方法是自然海水吸附于双U形循环运行的吸附材料传送带上以吸附状态进入到U形蒸馏冷凝容器，分布于吸水材料表面且与空气界面相交的表层自然海水通过太阳光汇聚区域时在聚太阳光直接辐照下被迅速加热解吸汽化成海水淡化水蒸汽，未被汽化的部分成为浓缩海水并在吸附材料传送带上形成浓缩海水区。 随着吸附材料传送带的循环运行，浓缩海水区随即被移出太阳光汇聚区域，浓缩海水不能再被辐照加热解吸汽化，相随于浓缩海水区后的吸附于吸水材料表面的自然海水则继续被送入太阳光汇聚区域进行辐照加热解吸汽化；留存于吸附材料传送带上的浓缩海水被传送出U形蒸馏冷凝容器外，经过自然海水的稀释与交换后重新回复成自然海水，再被送入U形蒸馏冷凝容器进行热解吸汽化；海水淡化水蒸汽被冷凝成为液态淡化水经收集管流入淡化水池。淡化水蒸汽冷凝成液态淡水过程中释放出的相变热经回收后另行加以利用。本专利技术还提供了一种实现所述的以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法的海水淡化装置，其结构为u形蒸馏冷凝容器，双U形循环运行吸水材料传送带，淡化水收集管，淡化水储槽，淡化水蒸气冷凝器和双轴跟踪平面透射式聚太阳光板。太阳光汇聚于双U形循环运行吸水材料传送带和空气相交的界面上，双U形吸水材料传送带将自然海水送入U形蒸馏冷凝容器并将热解吸汽化产生的浓缩海水送离， 淡化水蒸汽冷凝器将热解吸汽化生成的淡化水蒸汽冷凝成液态淡化水，收集管将液态淡化水导入淡化水储槽(附图未画出)。所述U形为视轴垂直平面上的几何投影，左西右东。所述U形蒸馏冷凝容器东西两内侧的间距从I米至100米。所述U形蒸馏冷凝容器半圆形底部的半径从O. 5米至50米。所述U形蒸馏冷凝容器半圆形底部的截面为顶部为“人”形管道。所述截面顶部为“人”形管道的水平管径从O. 5米至50米。所述U形蒸馏冷凝容器内有海水热解吸汽化区、聚太阳光透过区和淡化水蒸汽冷凝收集区。所述海水热解吸汽化区为太阳光汇聚区域。所述双U形为循环运行的吸水材料传送带在视轴垂直平面上的几何投影。所述双U形循环运行吸水材料传送带在U形蒸馏冷凝容器内和海洋水面以下的海水之间循环运转。所述淡化水收集管为U形，置于U形蒸馏冷凝容器内的淡化水蒸汽冷凝收集区。所述淡化水蒸气冷凝器置于淡化水蒸汽冷凝收集区之上。所述淡化水收集管在U形中轴线处通过淡化水出水口与淡化水储槽相连。本专利技术的有益效果为通过平面透射聚焦将自然太阳光转变成高能量密度的聚太阳光，受其直接辐照海水即可于常压条件下迅速加热至解吸汽化温度，避免了使用真空集热系统、热传导系统、海水喷射系统、负压闪蒸系统、温度测量系统；本专利技术将海水的蒸馏汽化区域限定在海水与空气的相交界面上，便于水分子汽化后离去，可大幅度提高海水的蒸馏速度；本专利技术方法中仅处在海水/空气界面海水一侧的表层海水参与热解吸汽化过程， 因此无需加热蒸馏冷凝容器中的全部海水，显著降低了用以加热不参与汽化的海水的无效能耗；本专利技术中海水的蒸馏过程是一个海水从吸水材料表面热解吸的过程，该过程的能耗主要用以克服水分子与吸水材料之间的物理吸附相互作用，而通常太阳能海水淡化方法所要克服的是水分子与水分子之间的氢键相互作用，水分子与吸水材料之间的物理吸附是比水分子之间氢键弱得多的一种相互作用，因此海水从吸水材料表面热解吸的汽化过程能耗更低、更易进行；本专利技术中自然海水的送入和浓缩海水的送离均是通过传送带运行实施的， 避免了使用海水传输管道系统；本专利技术中浓缩海水一旦生成即被送离热解吸汽化区域，避免了结垢和结晶析出对蒸馏过程的干扰；本专利技术采用的海水淡化系统是一种一级蒸馏系统，避免了使用多级蒸馏系统。本专利技术体现出的技术进步进一步概括为实现了基于热解吸机理的界面海水汽化过程，大幅度提高了汽化水分子的离去速度，显著降低了海水蒸馏过程的能耗，海水淡化装置结构简洁，不需要庞杂的真空集热系统、热传导系统、海水喷射系统、负压闪蒸系统、温度测量系统和海水输送管道系统等多种辅助系统，非常便于实际推广应用。附图说明图I是本专利技术海水表层移动式界面热解吸汽化装置一个实施例的整体结构示意图。图2是图I实施例中海水淡化装置中轴线处的截面结构示意图。附图标记I 一 U形蒸馏冷凝容器；2 —双U形吸水材料传送带；3 —海洋中的自然海水；4 一双U形吸水材料传送带经过海水的区段；5 —太阳光汇聚区域；6 一聚太阳光板；7 —淡化水蒸汽；8 —淡化水出水管；9 一淡化水收集管；10 一淡化水蒸汽冷凝器；11 一透光板。具体实施方式本专利技术提供了一种聚太阳光热淡化海水的海水表层移动式界面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置，其特征在于：通过吸水材料传送带的循环运行使吸附其上的自然海水移过太阳光汇聚的高能量密度区域，常压条件下被吸附的表层自然海水在该区域被聚太阳光辐照迅速加热解吸汽化成海水淡化水蒸汽，其经冷凝成为海水淡化水；浓缩海水传回至海洋；维持吸水材料传送带的持续循环运行可实现海水淡化水的连续生产；海水淡化装置包括U形蒸馏冷凝容器，双U形吸水材料传送带，淡化水收集管，淡化水储槽，淡化水蒸气冷凝器和双轴跟踪平面透射式聚太阳光板。
【技术特征摘要】
1.一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置，其特征在于通过吸水材料传送带的循环运行使吸附其上的自然海水移过太阳光汇聚的高能量密度区域，常压条件下被吸附的表层自然海水在该区域被聚太阳光辐照迅速加热解吸汽化成海水淡化水蒸汽，其经冷凝成为海水淡化水；浓缩海水传回至海洋；维持吸水材料传送带的持续循环运行可实现海水淡化水的连续生产；海水淡化装置包括U形蒸馏冷凝容器，双U形吸水材料传送带，淡化水收集管，淡化水储槽，淡化水蒸气冷凝器和双轴跟踪平面透射式聚太阳光板。2.根据权利要求I所述的一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置，其特征在于所述U形为视轴垂直平面上的几何投影，左西右东。3.根据权利要求I所述的一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置，其特征在于聚太阳光在U形蒸馏冷凝容器内双U形吸水材料传送带和空气相交的界面上形成一个高能量密度的太阳光汇聚区域，该区域随着太阳方位的变化从西往东呈U形移动。4.根据权利要求I所述的一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置，其特征在于所述U形蒸馏冷凝容器内有海水热解吸汽化区、聚太阳光透过区和淡化水蒸汽冷凝收集区。5.根据权利要求3和权利要求4所述的一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置，其特征在于海水热解吸汽化区为太阳光汇聚区域。6.根据权利要求I所述的一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置，其特征在于双U形吸水材料传送带由其在U形蒸馏冷凝容器内的一个U形段和另一个在U形蒸馏冷凝容器外的U形段相连而成。7.根据权利要求I和权利要求6所述的一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置，其特征在于双U形吸水材料传送带在U形蒸馏冷凝容器外的U形段的圆弧形下部位于海洋水...
【专利技术属性】
技术研发人员：任洁，
申请(专利权)人：任洁，
类型：发明
国别省市：
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