一種使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，包括淡化裝置和太陽能集熱器，淡化裝置包括一個(gè)箱體，箱體內(nèi)自上到下設(shè)置有冷凝換熱面、淡水收集槽道和帶有隔板的振蕩熱管，冷凝換熱面和隔板將箱體內(nèi)分為三個(gè)空間，冷凝換熱面與箱頂之間為海水預(yù)熱通道，冷凝換熱面與隔板之間為海水蒸餾室，隔板與箱底之間為高溫淡水通道，高溫淡水通道在箱體上的入口連接高位高溫淡水罐的出水口和太陽能集熱器的出水口，出口連接太陽能集熱器的出水口和進(jìn)水口，淡水罐的出水口連接太陽能集熱器的進(jìn)水口，海水蒸餾室與海水預(yù)熱通道通過設(shè)置在箱體外的管道連通；本發(fā)明提供白天夜間兩種運(yùn)行方式，具有產(chǎn)水量較高、結(jié)構(gòu)簡單、能耗低及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于熱法太陽能海水淡化【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種使用振蕩熱管的多效蒸 餾太陽能海水淡化系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱法太陽能海水淡化技術(shù)分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。被動(dòng)式太陽能海水淡化技術(shù)完全 依靠太陽能產(chǎn)生的熱量加熱海水，不依賴額外的輔助設(shè)備，而是被動(dòng)地完成海水淡化。這 種裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行維護(hù)成本低等特點(diǎn)，但是最大的缺陷是產(chǎn)水量不高，當(dāng)前較理想 的盤式太陽能海水淡化裝置的效率也不足40%。相對被動(dòng)式傳熱傳質(zhì)工程主要是自然對 流，主動(dòng)式太陽能海水淡化裝置配置附加提高運(yùn)行溫度的設(shè)備，從而改善內(nèi)部傳熱傳質(zhì)的 過程,其產(chǎn)水率較被動(dòng)式高出數(shù)倍，因此主動(dòng)式海水淡化技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用。同時(shí)隨著 中低溫太陽能集熱器（平板式、真空管式、槽式太陽能集熱器、線性菲涅爾式太陽能集熱器 等）應(yīng)用的日益普及，溫度段在75°C的太陽能海水淡化技術(shù)成為可能，因此將太陽能替代 傳統(tǒng)化石能源與常規(guī)海水淡化技術(shù)相結(jié)合將具有較大的推廣前景。
[0003] 熱法式海水淡化技術(shù)主要包括多級閃蒸，多效蒸餾及蒸汽壓縮等，常規(guī)海水淡化 技術(shù)無論在能量利用率、產(chǎn)水量、規(guī)?；爱a(chǎn)業(yè)化等方面都較太陽能海水淡化技術(shù)具有較 大的優(yōu)勢，故將太陽能海水淡化技術(shù)與常規(guī)海水淡化技術(shù)相結(jié)合是以后太陽能海水淡化技 術(shù)的發(fā)展方向。太陽能與常規(guī)海水淡化技術(shù)結(jié)合主要利用太陽能集熱器高效地收集太陽 能，從而替代傳統(tǒng)化石能源加熱海水。
[0004] 振蕩熱管是一種新型高效的傳熱元件，除了具有傳統(tǒng)熱管的優(yōu)點(diǎn)，自身還存在無 需吸液芯、運(yùn)行和維護(hù)成本低、形狀任意彎曲、任意傾角下都有效工作及蒸發(fā)段冷卻段任意 選取等特有長處，但是目前尚缺乏一種將熱管技術(shù)、太陽能海水淡化、常規(guī)海水淡化技術(shù)三 者相結(jié)合的技術(shù)?？傮w上，現(xiàn)有的太陽能海水淡化技術(shù)仍存在換熱系數(shù)小、能耗低、濃縮比 較大、產(chǎn)水量較小等不足，而常規(guī)海水淡化則存在化石燃料消耗，污染環(huán)境等不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種使用振蕩熱管的多效 蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，具有產(chǎn)水量較高、白天和夜間都可運(yùn)行、結(jié)構(gòu)簡單、能耗低及環(huán) 境友好等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，包括淡化裝置和太陽能集熱 器9,所述淡化裝置包括一個(gè)箱體，箱體內(nèi)自上到下設(shè)置有冷凝換熱面5、淡水收集槽道6和 帶有隔板的振蕩熱管11，冷凝換熱面5和隔板將箱體內(nèi)分為三個(gè)空間，冷凝換熱面5與箱頂 之間為海水預(yù)熱通道7,冷凝換熱面5與隔板之間為海水蒸餾室4,隔板與箱底之間為高溫 淡水通道3,所述高溫淡水通道3在箱體上的入口通過管道連接高位高溫淡水罐203的出水 口和太陽能集熱器9的出水口，出口通過管道連接太陽能集熱器9的出水口和進(jìn)水口；所述 海水蒸餾室4在箱體上的出口通過管道連接濃鹽水罐201，所述淡水收集槽道6通過管道連 接淡水罐202,淡水罐202的出水口通過管道連接太陽能集熱器9的進(jìn)水口，海水蒸餾室4 與海水預(yù)熱通道7通過設(shè)置在箱體外的管道連通。
[0008] 所述振蕩熱管11成回路結(jié)構(gòu)，管材為銅或不銹鋼，管內(nèi)工質(zhì)為與管材相容的高純 度的蒸餾水、氨、甲醇或者乙醇等，管內(nèi)抽成真空，真空度為ΚΓ 2?l(T4Pa。
[0009] 所述振蕩熱管11位于隔板上方的部分為冷凝段1101，冷凝段1101在海水蒸餾室 4中工作，位于隔板下方的部分為蒸發(fā)段1102,蒸發(fā)段1102在高溫淡水通道3中工作。 [0010] 所述海水蒸餾室4連接有真空泵10,真空泵10作用在于抽取海水蒸餾室4空氣， 對通道進(jìn)行減壓，這是因?yàn)槎嘈д麴s的實(shí)現(xiàn)，必須后一效海水蒸餾室的操作壓力比前一效 的低，從而存在傳熱溫差。
[0011] 所述太陽能集熱器9為平板式、真空管式、槽式或線性菲涅爾式太陽能集熱器。
[0012] 所述淡水罐202和高位高溫淡水罐203形狀為立式柱狀或臥式柱狀。
[0013] 所述冷凝換熱面5的形狀為波浪狀不銹鋼板材，目的在于最大程度地增大冷凝換 熱面積，一方面海水蒸餾室里海水加熱后蒸發(fā)冷卻，另一方面對進(jìn)入系統(tǒng)的海水進(jìn)行預(yù)熱。 淡水收集槽道6截面形狀為V型或者U型。
[0014] 所述太陽能集熱器9的出水口設(shè)置第七閥門107,高溫淡水通道3在箱體上的入口 與高位高溫淡水罐203的出水口連接管道上設(shè)置第六閥門106,與太陽能集熱器9的出水口 連接管道上設(shè)置第五閥門105,太陽能集熱器9的出水口與高位高溫淡水罐203的入水口通 過管道連接并在管道上設(shè)置第四閥門104,高溫淡水通道3在箱體上的出口與太陽能集熱 器9的出水口連接管道上設(shè)置第二閥門102，與太陽能集熱器9的進(jìn)水口連接管道上設(shè)置循 環(huán)水泵8,所述淡水罐202的出水口與太陽能集熱器9的進(jìn)水口連接管道上設(shè)置第三閥門 103,所述海水蒸餾室4在箱體上的出口與濃鹽水罐201的連接管道上設(shè)置第一閥門101。
[0015] 所述淡化裝置有多個(gè)，串行設(shè)置。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將振蕩熱管、太陽能集熱器及常規(guī)海水淡化技術(shù)多效蒸 餾三者有機(jī)結(jié)合起來，充分利用了振蕩熱管優(yōu)越的傳熱性能，采用太陽能集熱器既可避免 化石燃料的消耗，同時(shí)利用無窮無盡的太陽能資源，使得本系統(tǒng)具有環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢，多效蒸 餾是常規(guī)海水淡化技術(shù)，具有低能耗、較大的負(fù)荷彈性及較佳的換熱效果等。本發(fā)明所述系 統(tǒng)不僅白天可以運(yùn)行，夜間還可以繼續(xù)運(yùn)行一定時(shí)間，故具有很好的經(jīng)濟(jì)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明一種振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明所述系統(tǒng)使用的振蕩熱管示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0020] 如圖1所示，一種使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，包括淡化裝置 和太陽能集熱器9,淡化裝置包括一個(gè)箱體，箱體內(nèi)自上到下設(shè)置有冷凝換熱面5、淡水收 集槽道6和帶有隔板的振蕩熱管11，冷凝換熱面5和隔板將箱體內(nèi)分為三個(gè)空間，冷凝換熱 面5與箱頂之間為海水預(yù)熱通道7,冷凝換熱面5與隔板之間為海水蒸餾室4,隔板與箱底 之間為高溫淡水通道3。太陽能集熱器9的出水口設(shè)置第七閥門107,高溫淡水通道3在箱 體上的入口與高位高溫淡水罐203的出水口連接管道上設(shè)置第六閥門106,與太陽能集熱 器9的出水口連接管道上設(shè)置第五閥門105,太陽能集熱器9的出水口與高位高溫淡水罐 203的入水口通過管道連接并在管道上設(shè)置第四閥門104,高溫淡水通道3在箱體上的出口 與太陽能集熱器9的出水口連接管道上設(shè)置第二閥門102，與太陽能集熱器9的進(jìn)水口連接 管道上設(shè)置循環(huán)水泵8,淡水罐202的出水口與太陽能集熱器9的進(jìn)水口連接管道上設(shè)置 第三閥門103,海水蒸餾室4在箱體上的出口與濃鹽水罐201的連接管道上設(shè)置第一閥門 101。
[0021] 振蕩熱管11成回路結(jié)構(gòu)，管材為銅或不銹鋼，管內(nèi)工質(zhì)為與管材相容的高純度的 蒸餾水、氨、甲醇或者乙醇等，充液率為50%，彎頭數(shù)12個(gè)，管內(nèi)抽成真空，真空度為l(T 3Pa。
[0022] 根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供如下兩種運(yùn)行方式：
[0023](一）白天運(yùn)行方案：
[0024] 關(guān)閉第二閥門102和第六閥門106,其余閥門均打開，海水流經(jīng)海水預(yù)熱通道7流 進(jìn)海水蒸餾室4,而淡水通過太陽能集熱器9加熱到工作溫度后，流進(jìn)高溫淡水通道3,從而 加熱振蕩熱管11的蒸發(fā)段1102,熱管管內(nèi)處于真空狀態(tài)的的工質(zhì)被加熱，生成液、汽相間 的柱塞，在冷、熱端間形成較大的壓差，由于汽液柱塞交錯(cuò)分布，因而在管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的往 復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)，工質(zhì)將熱量高效地傳遞到冷卻段1101。
[0025] 海水蒸餾室4的海水被振蕩熱管11的冷卻段1101加熱蒸發(fā)，蒸汽與冷凝換熱面 5接觸冷凝成凝結(jié)水通過淡水收集槽道6從而流進(jìn)淡水罐202,蒸發(fā)后的海水流進(jìn)濃鹽水罐 201。冷凝換熱面5 -方面冷凝蒸汽，另一方面可以預(yù)熱流進(jìn)海水預(yù)熱通道7的海水，淡水 罐202里的淡水一路通過循環(huán)水泵8泵入高位高溫水箱203作保溫儲(chǔ)存，高位高溫水箱203 的高溫淡水可做夜間加熱振蕩熱管11的熱源及生活熱水。淡水罐202里的淡水另一路繼 續(xù)流進(jìn)太陽能集熱器9加熱流進(jìn)高溫淡水通道3加熱熱管實(shí)現(xiàn)熱量高效傳遞，繼續(xù)促使海 水蒸餾，流過海水蒸餾室4后的濃鹽水最后流到濃鹽水罐201。
[0026](二）夜間運(yùn)行方案：
[0027] 夜間無太陽輻射后，打開第一閥門101、第二閥門102、第五閥門105和第六閥門 106,其余閥門均關(guān)閉。白天保溫儲(chǔ)存好的高位高溫水箱203的熱水，流進(jìn)高溫淡水通道3 加熱振蕩熱管11的蒸發(fā)段1102,熱管管內(nèi)處于真空狀態(tài)的工質(zhì)將熱量高效的傳遞到冷卻 段1101，加熱海水蒸發(fā)冷凝成凝結(jié)水流進(jìn)淡水罐202。夜間運(yùn)行時(shí)長以高位高溫水箱203 的水溫適宜洗浴溫度為止。振蕩熱管11的啟動(dòng)溫度為30°C左右，海水淡化溫度可在70°C 左右實(shí)現(xiàn)海水低溫多效蒸餾。故將高位高溫水箱203里的水箱保持在90°C?100°C，從而 有30°C的左右的溫差可使得本發(fā)明所述系統(tǒng)夜間繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。
[0028] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，包括淡化裝置和太陽能集熱器 (9)，其特征在于，所述淡化裝置包括一個(gè)箱體，箱體內(nèi)自上到下設(shè)置有冷凝換熱面（5)、淡 水收集槽道（6)和帶有隔板的振蕩熱管（11)，冷凝換熱面（5)和隔板將箱體內(nèi)分為三個(gè)空 間，冷凝換熱面（5)與箱頂之間為海水預(yù)熱通道（7)，冷凝換熱面（5)與隔板之間為海水蒸 餾室（4)，隔板與箱底之間為高溫淡水通道（3)，所述高溫淡水通道（3)在箱體上的入口通 過管道連接高位高溫淡水罐（203)的出水口和太陽能集熱器（9)的出水口，出口通過管道 連接太陽能集熱器（9)的出水口和進(jìn)水口；所述海水蒸餾室（4)在箱體上的出口通過管道 連接濃鹽水罐（201)，所述淡水收集槽道（6)通過管道連接淡水罐（202)，淡水罐（202)的 出水口通過管道連接太陽能集熱器（9)的進(jìn)水口，海水蒸餾室（4)與海水預(yù)熱通道（7)通 過設(shè)置在箱體外的管道連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，其特征在 于，所述振蕩熱管（11)成回路結(jié)構(gòu)，管材為銅或不銹鋼，管內(nèi)抽成真空，真空度為1〇_ 2? l(T4Pa。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，其特征在 于，所述振蕩熱管（11)位于隔板上方的部分為冷凝段（1101)，冷凝段（1101)在海水蒸餾室 (4)中工作，位于隔板下方的部分為蒸發(fā)段（1102)，蒸發(fā)段（1102)在高溫淡水通道⑶中 工作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，其特征在 于，所述海水蒸餾室（4)連接有真空泵（10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，其特征在 于，所述太陽能集熱器（9)為平板式、真空管式、槽式或線性菲涅爾式太陽能集熱器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，其特征在 于，所述淡水罐（202)和高位高溫淡水罐（203)形狀為立式柱狀或臥式柱狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，其特征在 于，所述冷凝換熱面（5)的形狀為波浪狀不銹鋼板材，淡水收集槽道（6)截面形狀為V型或 者U型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，其特征在 于，所述太陽能集熱器（9)的出水口設(shè)置第七閥門（107)，高溫淡水通道（3)在箱體上的入 口與高位高溫淡水罐（203)的出水口連接管道上設(shè)置第六閥門（106)，與太陽能集熱器（9) 的出水口連接管道上設(shè)置第五閥門（105)，太陽能集熱器（9)的出水口與高位高溫淡水罐 (203)的入水口通過管道連接并在管道上設(shè)置第四閥門（104)，高溫淡水通道（3)在箱體上 的出口與太陽能集熱器（9)的出水口連接管道上設(shè)置第二閥門（102)，與太陽能集熱器（9) 的進(jìn)水口連接管道上設(shè)置循環(huán)水泵（8)，所述淡水罐（202)的出水口與太陽能集熱器（9)的 進(jìn)水口連接管道上設(shè)置第三閥門（103)，所述海水蒸餾室（4)在箱體上的出口與濃鹽水罐 (201)的連接管道上設(shè)置第一閥門（101)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用振蕩熱管的多效蒸餾太陽能海水淡化系統(tǒng)，其特征在 于，所述淡化裝置有多個(gè)，串行設(shè)置。
【文檔編號】C02F1/14GK104085935SQ201410309567
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】許世森, 曹傳釗, 徐越, 鄭建濤, 劉明義, 徐海衛(wèi), 劉冠杰, 裴杰 申請人:中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司, 華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心