一種波浪能海水淡化系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種不需要使用滲透膜的熱力學海水淡化系統。它包括波浪能壓力泵，波浪能壓力泵通過管道連接海水蒸發換熱器，海水蒸發換熱器出口通過管道連接節流閥，節流閥出口連接制冷蒸發器，制冷蒸發器出口連接波浪能壓力泵，形成回路，回路管道內有制冷工質。所述海水蒸發換熱器內含海水蒸發腔，海水蒸發腔上連接海水進口管道、濃海水出口管道、蒸汽出口管道。蒸汽出口管道連接冷凝器，冷凝器出口連接淡水出口管道。制冷工質采用工業制冷劑即可。該系統結構簡單，操作方便，成本低，可規模化淡化海水。
【專利說明】
一種波浪能海水淡化系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種海水淡化系統，尤其涉及一種波浪能海水淡化系統，屬于能源領域。
【背景技術】
[0002]地球上的水儲量極其豐富，但其中96.52%為海水，剩下的淡水中又有2/3集中在南半極，因此能夠被人直接利用的淡水資源非常少。淡水資源問題成為制約世界各國經濟與社會發展的重要因素。海水淡化是解決淡水問題的重要途徑。
[0003]現在海水淡化的方法很多，世界各地投入工業生產的海水淡化方法主要有蒸餾法、電滲析法、反滲透法等，但這些方法的普遍問題是高能耗、高成本，需要消耗大量的機械能或者電能、尚溫熱能等尚品位能源。
[0004]—種可行的方法是直接用取之不盡用之不竭的海洋能進行海水淡化。波浪能是儲量十分巨大的一種海洋能，中國專利局此前公開了三種波浪能海水淡化專利:一種波浪能海水淡化裝置(CN201010155361)、浮體式波浪能海水淡化裝置(CN201220630034)、離岸式波浪能海水淡化結合發電裝置(CN201310614715)。這三個專利都是將波浪能轉化為液壓能，然后利用反滲透的方法進行海水淡化。此種方法需要先將波浪能轉化成超高壓的液壓能儲存，且對滲透膜要求較高，因而在實際應用中具有一定的技術難度。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種不需要使用滲透膜的熱力學海水淡化系統。該系統結構簡單，操作方便，成本低，可規模化淡化海水。
[0006]本發明所采用的技術方案是:
[0007]它包括波浪能壓力栗，波浪能壓力栗通過管道連接海水蒸發換熱器，海水蒸發換熱器出口通過管道連接節流閥，節流閥出口連接制冷蒸發器，制冷蒸發器出口連接波浪能壓力栗，形成回路，回路管道內有制冷工質。所述海水蒸發換熱器內含海水蒸發腔，海水蒸發腔上連接海水進口管道、濃海水出口管道、蒸汽出口管道。蒸汽出口管道連接冷凝器，冷凝器出口連接淡水出口管道。
[0008]所述波浪能壓力栗采用振蕩浮子吸收波浪能能量，帶動活塞對氣體工質反復做功，從而輸出高壓和較高溫度的汽體工質。
[0009]所述海水蒸發腔可使用傳統蒸餾法蒸發器結構。
[0010]所述海水蒸發腔蒸發面也可以采用多孔毛細芯分隔氣液界面，海水蒸發腔獲得熱量，進而加熱多孔毛細芯蒸發側使海水蒸發產生蒸汽沿著多孔結構中的蒸汽通道流入冷凝器冷凝成淡水。多孔毛細芯的分布可為平板式也可以是圓筒式。
[0011]所述制冷工質可采用工業制冷劑。比如:氟利昂、四氟乙烷。
[0012]與現有技術相比，本發明取得了以下技術效果:
[0013]1.結合傳統制冷循環與熱法海水淡化，實現直接將制冷循環在制冷蒸發器端吸收的熱量和海洋波浪能用于海水淡化，除系統啟動過程需要消耗少量栗功，整個系統運行不需要消耗額外的電能。且避免了傳統膜法海水淡化技術中使用成本高、易損壞的滲透膜，使得整個系統結構簡單、成本較低、穩定可靠。
[0014]2.在系統工作過程中由于制冷循環，在制冷蒸發器側會產生額外的冷量，可進一步用于空氣取水或冰凍法海水淡化，從而進一步提高淡水產量；也可以用于附近居民日常生活或其它工業用途。
[0015]3.在系統海水蒸發換熱器部分采用帶有多孔毛細芯的蒸發器結構情況下，由于多孔結構特有的毛細栗作用可使得海水淡化過程可自發調節循環工質流動速率和海水蒸發速率，以滿足波浪能不穩定的特點，達到整個系統自適應運行。
[0016]與現有技術相比，本發明的創新之處在于:1)巧妙的使用波浪能壓力栗代替傳統壓縮機，對制冷工質進行加壓，實現制冷循環。2)結合傳統制冷循環中高溫熱側與蒸餾法海水淡化，利用制冷循環中的高溫蒸汽加熱海水蒸發，進而實現直接利用波浪能進行熱力學海水淡化。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的結構示意圖。
[0018]其中:1_波浪能壓力栗、2-海水蒸發換熱器、3-節流閥、4-制冷蒸發器、5-海水進口管道、6-海水蒸發腔、7-濃海水出口管道、8-蒸汽出口管道、9-冷凝器、10-淡水出口管道。
[0019]圖2為海水蒸發換熱器的一種結構示意圖。
[0020]其中:2_海水蒸發換熱器、21-換熱側、22-多孔毛細芯、23-蒸汽通道，24-海水側。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖進一步說明本發明。
[0022]參見圖1，一種波浪能海水淡化系統，包括波浪能壓力栗1，波浪能壓力栗連接海水蒸發換熱器2，海水蒸發換熱器出口連接節流閥3，節流閥出口連接制冷蒸發器4，制冷蒸發器出口連接波浪能壓力栗1，形成回路，回路管道內有制冷工質；所述海水蒸發換熱器內含海水蒸發腔6，海水蒸發腔上一端連接海水進口管道5、另一端連接濃海水出口管道7、蒸汽出口管道8，蒸汽出口管道連接冷凝器9，冷凝器出口連接淡水出口管道10。
[0023]本系統運行過程:參見圖1，海水從海水進口管道I進入海水蒸發腔6，在海水蒸發換熱器2中被高溫蒸汽加熱，海水受熱蒸發，產生的蒸汽通過蒸汽出口管道8到冷凝器9冷凝成淡水，從淡水出口管道10排出，濃海水從濃海水出口管道7排出。海水蒸發換熱器2和節流閥3、制冷蒸發器4、波浪能壓力栗I形成一個傳統的制冷循環。液態制冷工質在制冷蒸發器吸收環境熱量蒸發變成蒸汽。氣態制冷工質經過波浪能壓力栗加壓變成高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽送到海水蒸發換熱器，加熱海水蒸發腔中低溫海水產生水蒸氣。而制冷劑工質因為釋放熱量凝結成高壓液態制冷劑。高壓液態制冷劑經過節流閥3節降壓流到制冷蒸發器，在制冷蒸發器中自發吸收熱量蒸發成氣態，產生冷量，進入下一個循環，從而源源不斷的為海水蒸發器提供高溫蒸汽進行海水淡化。
[0024]參見圖2，海水蒸發換熱器2中可以使用多孔毛細芯22分隔氣液界面，多孔毛細芯22 —側流過海水，另一側與制冷循環的高溫蒸汽進行熱交換，海水在多孔毛細芯22熱側受熱蒸發，沿23蒸汽通道匯聚后流入冷凝器9。本實施例中，利用多孔毛細芯22特有的毛細栗抽吸作用，其毛細抽吸力強大的熱負荷調節能力可以與制冷循環中波浪能壓力栗I的輸入熱量進行動態匹配，有利于系統的長時間穩定運行，而不會受到波浪能可能不穩定的缺點。
[0025]海水蒸發換熱器中海水蒸發腔結構決定海水蒸發所需工作溫度，不同的工作溫度需要不同品質的氣態制冷工質來加熱，而氣態制冷工質的溫度、壓力可通過波浪能壓力栗的出口參數來調節。
[0026]對于上述波浪能海水淡化系統，假設波浪能壓力栗效率為80%，制冷循環COP為
3.0，海水蒸發腔工作溫度為60°C，平均能量密度為2?7kW/m2的海域每平方米的波浪能每個小時可產生淡水8.8?30.8kg。10m2海域的波浪能能量每天可制造淡水21.1?73.9噸。
[0027]本發明的保護范圍并不限于上述實施例，顯然本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變形而不脫離本發明的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本發明權利要求及其等同技術范圍內，則本發明的意圖也包括這些改動和變形在內。
【主權項】
1.一種波浪能海水淡化系統，其特征在于，包括波浪能壓力栗(I)，波浪能壓力栗(I)連接海水蒸發換熱器(2)，海水蒸發換熱器(2)出口連接節流閥(3)，節流閥(3)出口連接制冷蒸發器(4)，制冷蒸發器⑷出口連接波浪能壓力栗(I)，形成回路，回路管道內有制冷工質；所述海水蒸發換熱器(2)內含海水蒸發腔￠)，海水蒸發腔(6)上一端連接海水進口管道(5)、另一端連接濃海水出口管道(7)、蒸汽出口管道(8)，蒸汽出口管道(8)連接冷凝器(9)，冷凝器(9)出口連接淡水出口管道(10)。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述海水蒸發腔蒸發面采用多孔毛細芯分隔氣液界面。3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述制冷工質采用氟利昂或四氟乙烷。
【文檔編號】C02F1/04GK105883949SQ201410779090
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月2日
【發明人】劉抗, 章先濤, 何峰, 鄒海青
【申請人】劉抗