專利名稱：一種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種促進(jìn)太陽能海水淡化裝置規(guī)模化、低成本應(yīng)用的裝置，屬于太陽能熱利用和海水淡化及水處理技術(shù)領(lǐng)域。具體地說是涉及一種提高太陽能海水淡化裝置生產(chǎn)淡水的能力、降低淡水成本的海水蒸發(fā)器。
背景技術(shù)：
淡水資源短缺是目前全球所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，最好的解決辦法就是對現(xiàn)有地球水循環(huán)系統(tǒng)的開發(fā)利用，考慮到節(jié)能環(huán)保以及造價和運(yùn)行成本，利用太陽能進(jìn)行海水淡化越來越受到人們的重視?，F(xiàn)有的太陽能海水淡化裝置，存在一次性投資大、規(guī)模偏小和效率低等缺陷，特別是規(guī)模偏小成了與以多級閃蒸和反滲透膜為代表的傳統(tǒng)海水淡化系統(tǒng)相競爭的軟肋。這主要是由于太陽能集熱系統(tǒng)在高溫段100°c)時效率低，而海水淡化部 件在低溫區(qū)效率低的結(jié)構(gòu)性不匹配造成的。因此，可以利用高效太陽能聚光系統(tǒng)，尤其是現(xiàn)有塔式聚光系統(tǒng)，產(chǎn)生高強(qiáng)度太陽光，使其直接聚焦于海水中，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，蒸汽輸入傳統(tǒng)海水淡化系統(tǒng)生成淡水。針對塔內(nèi)海水蒸發(fā)器進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)來提高太陽能海水淡化裝置的性能，符合實現(xiàn)太陽能海水淡化技術(shù)規(guī)?；?、低成本應(yīng)用的發(fā)展要求的。

發(fā)明內(nèi)容
為了改善現(xiàn)有太陽能海水淡化裝置的性能，提高其熱能利用率，實現(xiàn)太陽能聚光集熱技術(shù)和傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)的高度耦合，本發(fā)明提供了一種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，它可用于塔式太陽能海水淡化裝置或者其他熱能驅(qū)動的海水淡化裝置。一種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，該海水蒸發(fā)器包括透明管、防溢網(wǎng)、陶瓷粒子、肋片和分隔擋板，其中透明管的上下兩端開ロ且其內(nèi)表面布有凹槽；分隔擋板的外徑與透明管的內(nèi)徑一致，分隔擋板的中心開有通孔且其外緣開有導(dǎo)流孔；整體安裝關(guān)系透明管的上端開ロ安裝防溢網(wǎng)，透明管的內(nèi)腔布置有ー層或ー層以上的分隔擋板，若分隔擋板為ー層，則分隔擋板和防溢網(wǎng)之間形成腔體，分隔擋板的上端面設(shè)置有肋片，分隔擋板的上端面且在肋片之間還放置有陶瓷粒子；若分隔擋板為ー層以上，則相鄰兩層的分隔擋板及上層分隔擋板和防溢網(wǎng)之間均形成腔體，腔體的體積從上到下依次遞減且每層分隔擋板中心的通孔和導(dǎo)流孔位置相對應(yīng)并形成蒸汽通道和導(dǎo)流通道，每層分隔擋板的上端面設(shè)置有肋片，每層分隔擋板的上端面且在肋片之間還放置有陶瓷粒子。所述透明管內(nèi)表面沿軸向和周向布有的凹槽為倒金字塔形、螺旋形或沿軸向的通槽，透明管采用雙層透明真空玻璃管。所述陶瓷粒子均布在分隔擋板的上端面，陶瓷粒子采用低密度深色的陶瓷粒子。若分隔擋板為ー層以上，則形成各腔體的體積從上到下依次遞減。所述的肋片布置方向與透明管的軸線平行，每個肋片為柱狀或階梯狀。
有益效果(1)本發(fā)明在海水蒸發(fā)器內(nèi)増加了陶瓷粒子和肋片，且蒸發(fā)器內(nèi)表面還有凹槽，陶瓷粒子具有吸光性能且肋片和凹槽能夠増加太陽光在蒸發(fā)器內(nèi)的光程，使蒸發(fā)器由被動吸收光變?yōu)橹鲃游展?，實現(xiàn)了海水功能化，大大提高了海水對光的吸收性能；
(2)本發(fā)明透明管內(nèi)表面的凹槽為倒金字塔形、螺旋形或沿軸向的通槽，可増加太陽光在蒸發(fā)器內(nèi)的光程，強(qiáng)化海水對太陽熱能的吸收效率，提高了裝置的可靠性；(3)本發(fā)明的陶瓷粒子采用低密度深色陶瓷粒子且陶瓷粒子均布在分隔擋板上，使得陶瓷粒子能夠在蒸發(fā)器內(nèi)均勻地隨海水蒸騰上下浮動，且陶瓷粒子相互碰撞，強(qiáng)化了海水吸光功能和除垢抑垢性能；(4)本發(fā)明的分隔擋板若為ー層以上，由于上層腔體承受較大的蒸汽壓力，腔體體積從上到下依次遞減，這樣可保護(hù)透明管的上部不至于裂開；(5)本發(fā)明的肋片采用柱狀或階梯狀，由于階梯柱狀肋片具有更好的機(jī)械強(qiáng)度，在與陶瓷粒子相互作用中實現(xiàn)了蒸發(fā)器內(nèi)部除垢抑垢的功能，且肋片布置方向與透明管軸線平行，使其吸光性能更好；(6)本發(fā)明可將蒸發(fā)器應(yīng)用在太陽能海水淡化裝置里，提高了太陽能海水淡化裝置利用熱能的效率，從而可實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，且蒸發(fā)器由玻璃管制成，提高了系統(tǒng)的抗腐蝕性能。


圖I為本發(fā)明海水蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明多根海水蒸發(fā)器組合的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明采用階梯柱狀肋片代替柱狀肋片的實施例圖。圖4為本發(fā)明蒸發(fā)器內(nèi)壁采用螺旋凹槽代替倒金字塔形凹槽的實施例圖。圖5為本發(fā)明蒸發(fā)器內(nèi)壁采用沿軸向的通槽代替倒金字塔形凹槽的實施例圖。圖6為多根本發(fā)明蒸發(fā)器在塔式太陽能海水淡化裝置中的安裝圖。 其中，I-透明管、2-防溢網(wǎng)、3-凹槽、4-陶瓷粒子、5-肋片、6_導(dǎo)流孔、8_分隔擋板、9-中央圓孔、10-海水汽泡、11-濃海水水箱、12-水泵、13-循環(huán)海水、14-高密度太陽光、15-閥門、16-蒸汽出口、17-集熱蒸發(fā)塔、18-捕沫網(wǎng)、19-水泵、20-濾雜網(wǎng)、21-回?zé)崴洹?2-海水換熱管、23-止回閥、24-透明玻璃罩、25-海水噴頭、27-定日鏡、28-階梯柱狀肋片、29-螺紋凹槽、30-通槽
具體實施例方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。如附圖I所示，本發(fā)明提供了一種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，該海水蒸發(fā)器包括透明管I、防溢網(wǎng)2、陶瓷粒子4、肋片5和分隔擋板8，其中透明管I采用雙層透明真空玻璃管，其上下兩端開ロ且內(nèi)部空腔為圓柱形，透明管I的內(nèi)表面沿軸向和周向均布有倒金字塔形的凹槽3 ;陶瓷粒子4采用低密度深色陶瓷粒子；分隔擋板8的外徑與透明管I的內(nèi)徑一致，分隔擋板8的中心開有中央圓孔9且外緣均布四個矩形導(dǎo)流孔6;安裝關(guān)系透明管I的上端開ロ安裝防溢網(wǎng)2，透明管I的圓柱形內(nèi)腔水平布置三層分隔擋板8，相鄰兩層的分隔擋板8及上層分隔擋板8與防溢網(wǎng)2之間形成腔體，腔體的體積從上到下依次遞減且每層分隔擋板8的中央圓孔9和導(dǎo)流孔6位置相對應(yīng)并形成蒸汽通道和導(dǎo)流通道，每層分隔擋板8的上端面豎直均布有八根柱狀的肋片5，每層分隔擋板8的上端面且在肋片5之間還均布有低密度深色的陶瓷粒子4。工作原理海水從蒸發(fā)器上方噴入透明管I內(nèi)，海水會充滿整個透明管1，當(dāng)太陽光經(jīng)海水淡化裝置外的聚光裝置會聚成高密度太陽光射入海水后，由于透明管I內(nèi)添加了陶瓷粒子4，會提高海水吸光性能，實現(xiàn)海水功能化，同時倒金字塔形的吸光槽3和柱狀的肋片5也具有吸光功能，海水受熱沸騰后會在透明管I內(nèi)形成海水汽泡，海水汽泡與陶瓷粒子4在腔體內(nèi)混合通過分隔擋板8的中央圓孔9浮升破裂，形成高壓高溫?zé)嵴羝烧舭l(fā)器上方逸出，部分沒有蒸發(fā)的濃海水通過分隔擋板8上的導(dǎo)流孔6排出。如附圖2所示，透明管I的上端均與高壓蒸汽管路連通，透明管I的下端連通后與濃海水水箱11，濃海水水箱11串聯(lián)水泵12與透明管I的上端連通；工作原理高密度太陽光14照射到透明管I內(nèi)，循環(huán)海水13從蒸發(fā)器上方噴入管內(nèi)，與管內(nèi)陶瓷粒子4混合，實現(xiàn)對海水的功能化，強(qiáng)化了對太陽光的吸收性能，同時，管壁 上的倒金字塔形的吸光槽3和柱狀的肋片5也具有吸光功能，海水會迅速受熱沸騰并在透明管I內(nèi)形成海水汽泡10，海水汽泡與陶瓷粒子4在腔體內(nèi)混合后通過分隔擋板8上的中央圓孔9浮升、破裂，形成高壓高溫?zé)嵴羝刹ＡЧ苌戏揭莩?，陶瓷粒?被防溢網(wǎng)2限制在蒸發(fā)器內(nèi)，部分沒有蒸發(fā)的濃海水通過分隔擋板8上的導(dǎo)流孔6排到下方的濃海水水箱11，經(jīng)由水泵12將循環(huán)海水13再次噴入蒸發(fā)器內(nèi)。如附圖3所示，本發(fā)明采用階梯柱狀肋片28代替原來的柱狀肋片5，由于階梯柱狀肋片28具有更好的機(jī)械強(qiáng)度，在與陶瓷粒子4相互碰撞過程中，利于蒸發(fā)器內(nèi)部除垢抑垢功能的實現(xiàn)。如附圖4所示，本發(fā)明在透明管I內(nèi)表面上有螺旋凹槽29代替原來的倒金字塔形的凹槽3，由于高密度強(qiáng)光入射到蒸發(fā)器內(nèi)的海水后，由于螺旋凹槽29會増加太陽光在蒸發(fā)器內(nèi)的光程，海水受熱沸騰產(chǎn)生大量海水汽泡，汽泡浮升帶動分隔擋板8上的陶瓷粒子4螺旋上升，產(chǎn)生的高溫高壓海水蒸汽從蒸發(fā)器上方逸出，螺旋凹槽強(qiáng)化海水對太陽熱能的吸收效率，提高了裝置的可靠性。如附圖5所示，本發(fā)明在透明管I內(nèi)圓周面上有沿軸向的通槽30代替原來倒金字塔形的凹槽3，由于高密度強(qiáng)光入射到蒸發(fā)器內(nèi)的海水后，由于沿軸向的通槽30會増加太陽光在蒸發(fā)器內(nèi)的光程，海水受熱沸騰產(chǎn)生大量海水汽泡，汽泡浮升帶動分隔擋板8上的陶瓷粒子4浮升、破裂，產(chǎn)生的高溫高壓海水蒸汽從蒸發(fā)器上方逸出，沿軸向的通槽30強(qiáng)化海水對太陽熱能的吸收效率，提高了蒸發(fā)器的機(jī)械強(qiáng)度。如附圖6所示，將實現(xiàn)海水功能化的蒸發(fā)器應(yīng)用在塔式太陽能海水淡化裝置內(nèi)，該塔式太陽能海水淡化裝置包括蒸發(fā)器、閥門15、集熱蒸發(fā)塔17、捕沫網(wǎng)18、水泵19、濾雜網(wǎng)20、回?zé)崴?1、海水換熱管22、止回閥23、透明玻璃罩24、海水噴頭25和定日鏡27，其中集熱蒸發(fā)塔17和回?zé)崴?1均為筒體；回?zé)崴?1內(nèi)安裝海水換熱管22且回?zé)崴?1置于集熱蒸發(fā)塔17的右下方，集熱蒸發(fā)塔17內(nèi)沿縱向平行安裝蒸發(fā)器，捕沫網(wǎng)18安裝在蒸發(fā)塔17內(nèi)并位于蒸發(fā)器上方開ロ處，且捕沫網(wǎng)18下方均勻布置有海水噴頭25 ;集熱蒸發(fā)塔17頂部右側(cè)開ロ為蒸汽出口 16，集熱蒸發(fā)塔17頂部中心海水進(jìn)料管，海水進(jìn)料管的另一端分為兩個支路，其中一個支路與集熱蒸發(fā)塔17的底部連通，并安裝水泵19提供動力，另ー個支路安裝閥門15后與回?zé)崴?1內(nèi)海水換熱管22的一端連通，集熱蒸發(fā)塔17的底部安裝濾雜網(wǎng)20且底部開ロ與回?zé)崴?1的左上方開ロ連通，海水換熱管22的另ー端為海水進(jìn)ロ且在進(jìn)ロ處安裝止回閥23，回?zé)崴?1右下方開ロ為濃鹽水出ロ，透明玻璃罩24套裝在集熱蒸發(fā)塔17的外表面，定日鏡27位于集熱蒸發(fā)塔17的ー側(cè)且正對著太陽。工作原理為打開閥門15和止回閥23，將海水通過海水進(jìn)料管的一個支路并通過捕沫網(wǎng)18和海水噴頭25注入集熱蒸發(fā)塔 17內(nèi)，直到蒸發(fā)器的透明管I完全充滿海水，關(guān)閉閥門15和止回閥23，太陽光經(jīng)定日鏡27匯聚成高密度太陽光，高密度太陽光通過透明玻璃罩24照射到透明管I內(nèi)，由于在蒸發(fā)器中添加低密度深色的陶瓷粒子4，對海水進(jìn)行功能化，強(qiáng)化海水吸光功能和除垢抑垢性能，同時，蒸發(fā)器管壁上的凹槽3和肋片5也具有吸光功能，海水會迅速受熱沸騰并在透明管I內(nèi)形成海水汽泡，海水汽泡與陶瓷粒子4在腔體內(nèi)混合后通過分隔擋板8上的通孔浮升、破裂，形成高壓高溫?zé)嵴羝赏该鞴躀上方逸出，經(jīng)捕沫網(wǎng)18的淡化作用后，蒸汽從蒸汽出口 16排出，輕質(zhì)陶瓷粒子4被防溢網(wǎng)2限制在蒸發(fā)器內(nèi)，當(dāng)海水蒸騰一段時間后可通過水泵19將集熱蒸發(fā)塔17底部的海水引流至塔內(nèi)實現(xiàn)微循環(huán)，提高海水利用熱能的效率，同時部分沒有蒸發(fā)的濃海水通過分隔擋板8上的導(dǎo)流孔6排到塔的下方，通過濾雜網(wǎng)20進(jìn)入到回?zé)崴?1，將余熱通過海水換熱管22傳遞給進(jìn)料海水。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，該海水蒸發(fā)器包括透明管(I)、防溢網(wǎng)(2)、陶瓷粒子(4)、肋片(5)和分隔擋板(8)，其中透明管(I)的上下兩端開ロ且其內(nèi)表面布有凹槽(3);分隔擋板(8)的外徑與透明管(I)的內(nèi)徑一致，分隔擋板(8)的中心開有通孔且其外緣開有導(dǎo)流孔(6)； 整體安裝關(guān)系透明管(I)的上端開ロ安裝防溢網(wǎng)(2)，透明管(I)的內(nèi)腔布置有ー層或ー層以上的分隔擋板(8)，若分隔擋板(8)為ー層，則分隔擋板(8)和防溢網(wǎng)(2)之間形成腔體，分隔擋板(8)的上端面設(shè)置有肋片(5)，分隔擋板(8)的上端面且在肋片(5)之間還放置有陶瓷粒子(4);若分隔擋板(8)為ー層以上，則相鄰兩層的分隔擋板(8)及上層分隔擋板(8)和防溢網(wǎng)(2)之間均形成腔體，每層分隔擋板(8)中心的通孔和導(dǎo)流孔(6)位置相對應(yīng)并形成蒸汽通道和導(dǎo)流通道，每層分隔擋板(8)的上端面設(shè)置有肋片(5)，每層分隔擋板(8)的上端面且在肋片(5)之間還放置有陶瓷粒子(4)。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，所述透明管(I)內(nèi)表面沿軸向和周向布有的凹槽(3)為倒金字塔形、螺旋形或沿軸向的通槽，透明管(I)采用雙層透明真空玻璃管。
3.如權(quán)利要求I或2所述的ー種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，所述陶瓷粒子(4)均布在分隔擋板(8)的上端面，陶瓷粒子(4)采用低密度深色的陶瓷粒子。
4.如權(quán)利要求I或2所述的ー種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，若分隔擋板(8)為ー層以上，則形成各腔體的體積從上到下依次遞減。
5.如權(quán)利要求3所述的ー種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，若分隔擋板(8)為ー層以上，則形成各腔體的體積從上到下依次遞減。
6.如權(quán)利要求I或2所述的ー種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，所述的肋片(5)布置方向與透明管(I)的軸線平行，每個肋片(5)為柱狀或階梯狀。
7.如權(quán)利要求3所述的ー種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，所述的肋片(5)布置方向與透明管(I)的軸線平行，每個肋片(5)為柱狀或階梯狀。
8.如權(quán)利要求4所述的ー種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，所述的肋片(5)布置方向與透明管(I)的軸線平行，每個肋片(5)為柱狀或階梯狀。
9.如權(quán)利要求5所述的ー種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，其特征在于，所述的肋片(5)布置方向與透明管(I)的軸線平行，每個肋片(5)為柱狀或階梯狀。
10.ー種基于權(quán)利要求I海水蒸發(fā)器的塔式太陽能海水淡化裝置，其特征在于，該海水淡化裝置包括蒸發(fā)器、閥門(15)、集熱蒸發(fā)塔(17)、捕沫網(wǎng)(18)、水泵(19)、濾雜網(wǎng)(20)、回?zé)崴?21)、海水換熱管(22)、止回閥(23)、透明玻璃罩(24)、海水噴頭(25)和定日鏡(27)，其中集熱蒸發(fā)塔(17)和回?zé)崴?21)均為筒體；回?zé)崴?21)內(nèi)安裝海水換熱管(22)且回?zé)崴?21)置于集熱蒸發(fā)塔(17)的右下方，集熱蒸發(fā)塔(17)內(nèi)沿縱向平行安裝蒸發(fā)器，捕沫網(wǎng)(18)安裝在蒸發(fā)塔(17)內(nèi)并位于蒸發(fā)器上方開ロ處，且捕沫網(wǎng)(18)下方均勻布置有海水噴頭(25);集熱蒸發(fā)塔(17)頂部右側(cè)開ロ為蒸汽出ロ( 16)，集熱蒸發(fā)塔(17)頂部中心安裝海水進(jìn)料管，海水進(jìn)料管的另一端分為兩個支路，其中一個支路與集熱蒸發(fā)塔(17)的底部連通，并安裝水泵(19)提供動力，另ー個支路安裝閥門(15)后與回?zé)崴?21)內(nèi)的海水換熱管(22)的一端連通，集熱蒸發(fā)塔(17)的底部安裝濾雜網(wǎng)(20)且底部開ロ與回?zé)崴?21)的左上方開ロ連通，海水換熱管(22)的另一端為海水進(jìn)ロ且在進(jìn)ロ處安裝止回閥(23)，回?zé)崴?21)右下方開ロ為濃鹽水出口， 透明玻璃罩(24)套裝在集熱蒸發(fā)塔(17)的外表面,定日鏡(27)位于集熱蒸發(fā)塔(17)的ー側(cè)且正對著太陽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于聚光式太陽能海水淡化裝置的海水蒸發(fā)器，該海水蒸發(fā)器包括透明管、防溢網(wǎng)、陶瓷粒子、肋片和分隔擋板，其中透明管的上下兩端開口且其內(nèi)表面布有凹槽；分隔擋板的外徑與透明管的內(nèi)徑一致，分隔擋板的中心開有通孔且其外緣開有導(dǎo)流孔；透明管的上端開口安裝防溢網(wǎng)，透明管的內(nèi)腔布置有分隔擋板，相鄰兩層的分隔擋板及上層分隔擋板和防溢網(wǎng)之間形成腔體，腔體的體積從上到下依次遞減，每層分隔擋板的上端面設(shè)置有肋片，每層分隔擋板的上端面且在肋片之間還放置有陶瓷粒子。本發(fā)明實現(xiàn)了海水功能化，也強(qiáng)化了海水吸光功能和除垢抑垢性能，還可將蒸發(fā)器應(yīng)用在太陽能海水淡化裝置中，提高了太陽能海水淡化裝置利用熱能的效率。
文檔編號C02F1/14GK102701304SQ20121018161
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者常澤輝, 張海瑩, 熊建銀, 鄭之行, 鄭宏飛 申請人:北京理工大學(xué)