專利名稱：高效節能型太陽能淡化海(咸)水技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及利用太陽能作為能量來源，結合水的低溫閃蒸技術實現淡化海(咸)
水的方法，屬太陽能利用及水的低溫閃蒸技術領域。
背景技術：
太陽能已被人類廣泛應用于發電、照明、制熱等。低溫閃蒸技術也被人類廣泛應用 于海水淡化、干燥、提純等。本發明結合太陽能熱效應及低溫閃蒸技術，提出一種高效節能 型太陽能淡化海(咸)水方法。 目前，國內外已有多項相關主題專利，已閱相關專利有高效太陽能海水淡 化器200610085278. 9 、利用空氣能，冰冷能，太陽能，溫差能，發電，海水淡化的方法及 裝置200510068318. 4、太陽能海水淡化工藝及裝置200710143902. 0、太陽能海水淡化 裝置02142387. 3、聚斂溫差雙冷凝式太陽能海水淡化器200520054422. 3、利用陽光的 水淡化裝置200810121264. 7 、太陽能海咸水淡化器97206089. 8 、太陽能咸水淡化裝置 96206381. 9 、直接法太陽能水淡化裝置200810084267. 8 、節能型太陽能海水淡化裝置 200410050333. 1、節能型太陽能海水淡化裝置200510085704. 4、利用空氣飽和濕度差的 海水淡化方法03144279. X、陸上型太陽能毛細蒸發海水淡化器200410020623. 1、太陽能 高效微型系列海水淡化裝置200720146974. 6、太陽能海水淡化器01252392. 5、太陽能海 水淡化器01260220. 5、太陽能海水淡化器93230056. 1、太陽能海水淡化設備00207801. 5、 太陽能海水淡化設備01134409. 1 、太陽能海水淡化裝置00256468. 8 、太陽能海水淡化 裝置02243170. 5、太陽能海水淡化裝置92213434. 0、太陽能海水淡化裝置94243416. 1、 太陽能海水淡化裝置98237808. 4氣化、太陽能海水淡化裝置99112588. 6、太陽能海水 淡化裝置99247188. 5 、太陽能海水淡化裝置200610030484. X負壓、太陽能海水淡化裝 置200810084267. 8、太陽能熱泵聯合海水淡化裝置200510013302. 3、太陽能梯級順序閃 蒸海水淡化裝置94113407. 5、太陽能一效海水淡化裝置和方法01127319. 4、太陽能真空 管海水淡化裝置95221129. 7、太陽能海水淡化或不凈水蒸餾裝置200810143400. 2、太 陽能海水淡化器02279697. 5、太陽能海水淡化裝置98233346. 3、太陽能海水淡化裝置 200710058507. 2、太陽能普及式海水淡化裝置200610085231. 2、一體式太陽能海水淡化整 體生產裝置200720025536. 4、一種便攜式太陽能膜蒸餾海水淡化裝置200510008668. 1、一 種利用自然能源的船用海水淡化輔助方法200510061020. 0等。 其中的一些專利試圖在高氣壓條件下將海(咸)水加熱至沸點后生成高溫蒸汽， 再冷卻高溫蒸汽得到淡水。問題是在"生成高溫蒸汽，再冷卻高溫蒸汽"的過程中流失了大 量的熱能，存在技術缺陷。其中的一些發明試圖將冷凝器(淡水集結器)置于太陽能采集 裝置的透光板上或海(咸)水蒸發室內，但是此類裝置的冷凝器與蒸汽之間的溫差較小，致 使淡水效率低下。其中的一些專利設計沒有說明對太陽能淡化水裝置、海(咸)水蒸發室 或太陽能采集室等采取有效保溫措施，這容易造成熱能流失，影響效能。其中的一些專利沒 有說明對冷凝器冷卻，這會影響裝置的凝水效率。其中的一些專利試圖將海(咸)水蒸發室內部的氣壓降低，形成有利于低溫閃蒸的環境。但是這種產品的結構相當復雜且要求系 統有很高的可靠性，因而實用性與可操作性欠佳。
發明內容
為解決現有相關發明存在的熱量損失嚴重的問題、可操作性欠佳的問題、淡水效 率(或凝水效率)低下的問題，本發明綜合水的低溫閃蒸特性及太陽能的特征提供一種太 陽能淡化海(咸)水技術，該技術方案不僅能夠充分利用能量、減少熱能損失，而且能(以 相對容易實現的構造)提高淡化海(咸)水的效率，可應用于不同的海(咸)水淡化規模， 具有較高的可操作性、實用性。 本發明技術方案的新穎性與創造性集中體現在1.與現有技術方案相比，本發明 能夠有效克服熱能嚴重流失的技術問題。本發明設計出太陽能采集室、海(咸)水蒸發 室——由雙層透明材料制成的采光罩和無蓋泡沫塑料箱組合形成的保溫空間，減少熱能流 失。令流入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室的氣體與流出太陽能采集室、海(咸)水蒸發室 的氣體進行熱交換。2.與現有技術方案相比，本發明建立了整體性的蒸汽循環系統(根據 不同實施環境分別采取自然冷凝——指通過水域、地層等提供冷凝條件的或強制冷凝—— 指通過人工提供冷凝條件的)，確保冷凝器處于適宜的冷凝條件，使太陽能采集室、海(咸) 水蒸發室的蒸汽迅速冷凝，進而加快了淡水凝結效率。3.與現有技術相比，本發明利用水的 張力由纖維束向太陽能采集室、蒸發室提供海(咸)水，而因纖維布的存在所形成的水膜則 合理控制了淡水裝置內被加熱介質的總質量，加快了蒸汽生成效率。與此同時，擴大并保持 太陽能采集室、海(咸)水蒸發室室內與冷凝器之間的相對溫差，則加速了淡化海(咸)水 的整個過程。 與現有技術相比，本發明的有益效果是有較高的太陽能利用率。太陽能能量密度 有限，而復雜系統難以用小規模的淡化水裝置實現。本發明能適應不同環境，可以將相應設 備建在地面、屋頂、水域等，也可按需求對海(咸)水淡化裝置的規模進行相應調整。依本 發明設計出的裝置結構簡單，容易實現，系統有相對高的可靠性與實用性。
圖1是本發明在海(咸)水域實施例的縱剖面構造圖。圖中1.風機(扇)，2.雙層 透明材料制成的采光罩，3.黑色親水纖維束，4.無蓋泡沫塑料箱，5.黑色親水纖維布，6.太 陽能采集室、海(咸)水蒸發室，7.進氣通道，8.淡化水輸送管，9.冷凝器，IO.海(咸)水 域。11.排氣通道，12.蒸發室溫度傳感器，13.冷凝器溫度傳感器。空心箭頭示意蒸汽循環 方向，實心箭頭示意淡化水流動方向。 圖2是本發明陸地實施例的縱剖面構造圖。圖中1.風機(扇)，2.雙層透明材 料制成的采光罩，3.黑色親水纖維束，4.無蓋泡沫塑料箱，5.黑色親水纖維布，6.太陽能采 集室、海(咸)水蒸發室，7.進氣通道，8.淡化水輸送管，9.冷凝器，ll.排氣通道，12.蒸發 室溫度傳感器，13.冷凝器溫度傳感器，14.海(咸)水池，15.地層，16.換熱器。空心箭頭 示意蒸汽循環方向，實心箭頭示意淡化水流動方向。 圖3是本發明便攜式實施例的縱剖面構造圖。圖中1.風機(扇)，2.雙層透明 材料制成的采光罩，3.黑色親水纖維束，4.無蓋泡沫塑料箱，5.黑色親水纖維布，6.太陽能采集室、海(咸)水蒸發室，7.進氣通道，8.淡化水輸送管，9.冷凝器，ll.排氣通道，12.蒸發室溫度傳感器，13.冷凝器溫度傳感器，16.換熱器，17.海(咸)水供水道。空心箭頭示意蒸汽循環方向，實心箭頭示意淡化水流動方向。
具體實施例方式
如圖l所示，是本發明的海(咸)水域實施例。雙層透明材料制成的采光罩(2)罩在漂浮于水面的無蓋泡沫塑料箱(4)上方(即補足缺少的那個面)形成一個密閉的空間——太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，在功能上使太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)具有保溫效果。無蓋泡沫塑料箱(4)底面有若干孔，孔中置有黑色親水纖維束(3)。黑色親水纖維束(3) —端浸入海(咸)水域(10)中，另一端伸入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內。無蓋泡沫塑料箱(4)內部底面貼著一層黑色親水纖維布(5)，可以有效采集太陽能中的熱能。黑色親水纖維束(3)與黑色親水纖維布(5)貼合，將少量海(咸)水引入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，同時，在海(咸)水張力作用下，在黑色親水纖維布(5)及黑色親水纖維束(3)的接觸面形成水膜。黑色親水纖維束(3)將少量海(咸)水引入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，以避免因太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內集水量過多，致使相應比熱值過高而影響太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)室內的升溫速度，進而影響淡水效率。冷凝器(9)浸沒在海(咸)水域(10)中，利用自然海(咸)水域(10)冷卻冷凝器(9)，使冷凝器(9)保持相對低溫。當蒸發室溫度傳感器(12)與冷凝器溫度傳感器(13)之間的溫差^5t:時，啟動風機(扇)(1)，促進太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內的氣體循環，以避免淡水外部條件不適宜(即蒸發室溫度傳感器(12)與冷凝器溫度傳感器(13)之間的溫差《5°C )時風機(扇)(1)運行所帶來的能量消耗。太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內的氣體可以在風機(扇)(l)的作用下，由排氣通道(11)流通至冷凝器(9)，再經進氣通道(7)返回太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)。由于太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)與冷凝器(9)存在溫差，蒸汽在冷凝器(9)處降溫，且凝結出水。凝結出的水聚集在冷凝器(9)底部，經淡化水輸送管(8)輸出備用。
如圖2所示，是本發明在陸地的實施例。雙層透明材料制成的采光罩(2)罩在漂浮于海(咸)水池(14)的無蓋泡沫塑料箱(4)上方(即補足缺少的那個面)形成一個密閉的空間——太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，在功能上使太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)具有保溫效果。無蓋泡沫塑料箱(4)底面有若干孔，孔中置有黑色親水纖維束(3)。黑色親水纖維束(3) —端浸入海(咸)水池(14)中，另一端伸入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內。無蓋泡沫塑料箱(4)內部底面貼著一層黑色親水纖維布(5)，可以有效采集太陽能中的熱能。黑色親水纖維束(3)與黑色親水纖維布(5)貼合，將少量海(咸)水引入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，同時，在海(咸)水張力作用下，在黑色親水纖維布(5)及黑色親水纖維束(3)接觸面形成水膜。黑色親水纖維束(3)將少量海(咸)水引入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，以避免因太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內集水量過多，致使相應比熱值過高而影響太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)室內的升溫速度，進而影響淡水效率。冷凝器(9)埋沒在地層(15)中，使冷凝器(9)保持相對低溫。當蒸發室溫度傳感器(12)與冷凝器溫度傳感器(13)之間的溫差^5t:時，啟動風機(扇)(1)，促進太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內的氣體循環，以避免淡水外部
5條件不適宜(即蒸發室溫度傳感器(12)與冷凝器溫度傳感器(13)之間的溫差《5°C )時 風機(扇)(1)運行所帶來的能量消耗。太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內的氣體可 以在風機(扇)(1)的作用下，依次經過排氣通道(11)—換熱器(16)—冷凝器(9)—換熱 器(16)—進氣通道(7)—太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，形成循環。冷凝前氣體與 冷凝后氣體在換熱器(16)內進行熱交換，降低即將進入冷凝器(9)的蒸汽溫度，提升即將 進入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)的蒸汽的溫度。由于太陽能采集室、海(咸)水 蒸發室(6)與冷凝器(9)存在溫差，蒸汽在換熱器(16)處與冷凝器(9)處降溫，且凝結出 水。凝結出的水聚集在冷凝器(9)底部，經淡化水輸送管(8)輸出備用。
如圖3所示，是本發明的便攜式實施例。雙層透明材料制成的采光罩(2)與無蓋泡 沫塑料箱(4)形成一個密閉的保溫空間一太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)。裝置中， 雙層透明材料制成的采光罩(2)所在的太陽光直射面與正前方地面成120。 -150°夾角， 無蓋泡沫塑料箱(4)內部有若干個海(咸)水供水道(17)，海(咸)水可以通過溢流口，由 上至下將海(咸)水供至水道(17)內存儲。無蓋泡沫塑料箱(4)底面有若干孔，孔中置有 黑色親水纖維束(3)。黑色親水纖維束(3) —端浸入海(咸)水供水道(17)中，另一端伸 入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)內。無蓋泡沫塑料箱(4)內部底面貼著一層黑色 親水纖維布(5)，可以有效采集太陽能中的熱能。黑色親水纖維束(3)與黑色親水纖維布 (5)貼合，將少量海(咸)水引入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，同時，在海(咸)水 張力作用下，在黑色親水纖維布(5)及黑色親水纖維束(3)接觸面形成水膜。黑色親水纖 維束(3)將少量海(咸)水引入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)，以避免因太陽能采 集室、海(咸)水蒸發室(6)內集水量過多，致使相應比熱值過高而影響太陽能采集室、海 (咸)水蒸發室(6)室內的升溫速度，進而影響淡水效率。冷凝器(9)置于自然環境(15) 中，可以人為強制冷凝，使冷凝器(9)保持相對低溫。當蒸發室溫度傳感器(12)與冷凝器 溫度傳感器(13)之間的溫差^ 5t:時，啟動風機(扇)(1)，促進太陽能采集室、海(咸)水 蒸發室(6)內的氣體循環，以避免淡水外部條件不適宜(即蒸發室溫度傳感器(12)與冷凝 器溫度傳感器(13)之間的溫差《5°C )時風機(扇)(1)運行所帶來的能量消耗。太陽能 采集室、海(咸)水蒸發室(6)內的氣體可以在風機(扇)(1)作用下，依次通過排氣通道 (11)—換熱器(16)—冷凝器(9)—換熱器(16)—進氣通道(7)—太陽能采集室、海(咸) 水蒸發室(6)，形成循環。冷凝前氣體與冷凝后氣體在換熱器(16)內進行熱交換，降低即將 進入冷凝器(9)的蒸汽溫度，提升即將進入太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)蒸汽的溫 度。由于太陽能采集室、海(咸)水蒸發室(6)與冷凝器(9)存在溫差，蒸汽在換熱器(16) 處與冷凝器(9)處降溫，且凝結出水。凝結出的水聚集在冷凝器(9)底部，經淡化水輸送管 (8)輸出備用。
權利要求
高效節能型太陽能淡化海(咸)水技術，其實現主體是由雙層透明材料制成的采光罩與無蓋泡沫塑料箱組合形成的保溫空間。保溫空間內部底面鋪有一層纖維布，另有若干插有纖維束的小孔。纖維束的一端在保溫空間內與纖維布貼合，另一端在保溫空間外與未經淡化的海(咸)水連通。保溫空間內的氣體可以在風機(扇)作用下(依次經過換熱器-冷凝器-換熱器)形成循環。該發明涉及兩處溫度傳感器，其中一處用于測試保溫空間內的溫度，另一處用于測試冷凝器的溫度。
2. 根據權利要求1所述的利用太陽能淡化海(咸)水技術其特征是雙層透明材料制 成的采光罩和無蓋泡沫塑料箱組合形成的保溫空間是密閉的。
3. 根據權利要求1所述的利用太陽能淡化海(咸)水技術其特征是纖維布是黑色的 親水化學纖維制成的布。
4. 根據權利要求1所述的利用太陽能淡化海(咸)水技術其特征是纖維束是由黑色 的親水化學纖維制成的。
5. 根據權利要求1所述的利用太陽能淡化海(咸)水技術其特征是相鄰纖維束之間 的距離《100毫米。
6. 根據權利要求1所述的利用太陽能淡化海(咸)水技術其特征是纖維束一端超出 箱體外(的長度)>5毫米。
7. 根據權利要求1所述的利用太陽能淡化海(咸)水技術其特征是進入保溫空間的 氣體與排出保溫空間的氣體進行熱交換。
8. 根據權利要求1所述的利用太陽能淡化海(咸)水技術其特征是冷凝器需要被冷 凝，包括自然(指通過水域、地層等提供冷凝條件的)冷凝或強制(指通過人工提供冷凝條 件的)冷凝。
9. 根據權利要求1所述的利用太陽能淡化水方法其特征是兩個溫度傳感器之間的溫 差> 5t:時啟動風機(扇)，促進保溫空間內的氣體循環。
全文摘要
高效節能型太陽能淡化海(咸)水技術屬太陽能利用及水的低溫閃蒸技術領域。針對現有發明存在的熱量損失嚴重、淡水效率(或凝水效率)低下、可操作性欠佳等技術問題，設計出由雙層透明材料制成的采光罩和無蓋泡沫塑料箱組合形成的保溫空間，減少熱能流失；利用水的張力由纖維束向太陽能采集室、蒸發室提供海(咸)水，而因纖維布的存在所形成的水膜則合理控制了淡水裝置內被加熱介質質量，提高閃蒸效率；建立整體性的蒸汽循環系統，確保冷凝器處于適宜的冷凝條件，使太陽能采集室、海(咸)水蒸發室的蒸汽迅速冷凝，擴大并保持太陽能采集室、海(咸)水蒸發室室內與冷凝器之間的相對溫差，提高凝水效率；相應的裝置結構簡單，可操作性亦高。
文檔編號C02F103/08GK101767840SQ20091020001
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月7日 優先權日2009年12月7日
發明者蔣瑞杰 申請人:蔣瑞杰