一种基于热伏耦合技术的超声辅助太阳能海水淡化器

摘要

本发明公开了一种基于热伏耦合技术的超声辅助太阳能海水淡化器，主要包括：太阳能光伏发电板、蒸发冷凝一体舱、中高温太阳能集热管、胆式换热器、超声波雾化器。通过所述的中高温太阳能集热管收集太阳辐射能直接加热所述蒸发舱内的海水，使其产生蒸汽流入所述的胆式冷凝器内形成淡水，当在阴雨天或夜间可启动电加热，其电力来自于太阳能光伏发电板储存在蓄电池内的电能，同时利用所述的超声波雾化器进行辅助蒸发并防止结垢。通过上述方式，本发明具有不消耗传统能源、产水率高、体积小巧、布置简单、使用方便、保护环境、价格低廉等优点，可适用于海岛居民、岛屿驻军、远洋船舶、海上石油钻井平台、海岛旅游区及沿海缺水城市等淡水紧缺地区。

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用和海水淡化技术领域，具体涉及一种基于热伏耦合技术的超声辅助太阳能海水 淡化器。

背景技术

近年来，在建设海洋强国的指导思想下，发展海洋经济和保护海洋生态环境的速度明显加快，尤其是 在海岛地区，但影响其更快发展的一个重要原因就是淡水资源的缺乏，给居民生活和工业发展带来诸多困 扰。由于海岛远离大陆，当前解决淡水紧缺的问题需要耗费巨资运送淡水上岛，成本过高，而在海岛上引 入海水淡化设备可有效缓解淡水紧缺的问题。目前海水淡化技术较为成熟的两种方法是反渗透和蒸馏法， 反渗透由于需要电力带动高压泵使海水中的水分子通过渗透膜进入另一侧而起到淡化的作用，显然，在没 有电力或电力缺乏的海岛上难以推广使用。因此，设计一套便于推广、运输、安装和维护的小型海水淡化 设备，利用太阳能为其提供能源供应，通过超声波雾化作用辅助蒸发提高产水效率，无需任何外接能源便 可工作，对于节约能源和保护环境有一定的现实意义。

发明内容

本发明的目的是将太阳能光热和光伏技术耦合应用到小型海水淡化设备上，结合超声波雾化器的空化 作用辅助蒸发提高产水率，使其能在电力缺乏或没有电力的海岛上使用。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：由太阳能光伏发电板、蒸发冷凝一体舱、中高温太阳能 集热管、槽式太阳能反射板、海水进口、胆式换热器、冷凝舱、冷凝水出口、浮球补水阀、聚胺脂保温层、 冷却水出口、蒸汽导管、蒸发舱、超声波雾化器电加热管、浓海水出口、蓄电池、支架组成一套相对独立 的小型海水淡化设备。通过所述的中高温太阳能集热管收集太阳辐射能直接加热所述蒸发舱内的海水，使 其产生蒸汽流入所述的胆式换热器内形成淡水，当在阴雨天或夜间可启动电加热，其电力来自于太阳能光 伏发电板储存在蓄电池内的电能，同时利用所述的超声波雾化器进行辅助蒸发并防止结垢。适用于海岛居 民、岛屿驻军、海滨浴场、远洋船舶、海上石油钻井平台、海岛旅游区及沿海缺水城市等淡水紧缺地区。

本发明的有益效果是：(1)此装置无需任何外接电源，可以使太阳能光热和光伏并用或互补工作，适 合在远离大陆没有电力或电力缺乏的海岛地区使用。(2)采用中高温太阳能集热管可为海水蒸发提供更高 的温度，并且使用超声波雾化器进行辅助蒸发且能防止结垢。(3)该装置利用太阳能为其提供能源供应， 不消耗化石能源，既保护了环境，也使成本大幅度降低，有利于大规模商业化推广。(4)对小巧便携式的 需求，家庭远比工业上要更加迫切，此装置可以在移动状态下发挥其功用，其集成化程度更高，外形小巧， 既可以家庭化使用也可以满足工程化需求。

附图说明

图1是本发明的一种基于热伏耦合技术的超声辅助太阳能海水淡化器结构示意图。

图1中各部件的标记如下：1.太阳能光伏发电板2.蒸发冷凝一体舱3.中高温太阳能集热管4.槽式太 阳能反射板

图2是本发明的右侧视图。

图2中各部件的标记如下：1.太阳能光伏发电板 11.冷却水出口 14.超声波雾化器 3.中高温太阳能 集热管 15.电加热管 16.浓海水出口 17.蓄电池 18.支架

图3是本发明的核心部件蒸发冷凝一体舱的正视图。

图3中各部件的标记如下：5.海水进口 6.胆式换热器 7.冷凝舱 8.淡水出口 9.浮球补水阀 10.聚胺 脂保温层 11.冷却水出口 12.蒸汽导管 13.蒸发舱 14.超声波雾化器 15.电加热管 16.浓海水出口

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，结合附图1、2和3对依据本 发明提出的一种基于热伏耦合技术的超声辅助太阳能海水淡化器的具体实施方式说明如后下。

本发明从外形上整体概括起来可称之为一舱两翼，一舱是指蒸发冷凝一体舱，两翼是指中高温太阳能 集热管和太阳能光伏发电板。具体包括以下部件：太阳能光伏发电板(1)、蒸发冷凝一体舱(2)、中高温 太阳能集热管(3)、槽式太阳能反射板(4)、海水进口(5)、胆式换热器(6)、冷凝舱(7)、淡水出口(8)、 浮球补水阀(9)、聚胺脂保温层(10)、冷却水出口(11)、蒸汽导管(12)、蒸发舱(13)、超声波雾化器 (14)、电加热管(15)、浓海水出口(16)、蓄电池(17)、支架(18)。

在本发明一个实施例中，所述中高温太阳能集热管(3)用于收集太阳辐射能并转换为热能直接传导 至蒸发舱(13)加热海水使其蒸发，槽式太阳能反射板(4)平行置于中高温太阳能集热管(3)的正下方 反射太阳光至中高温太阳能集热管背面，使其360度集热。当在阴雨天和夜间阳光不足或没有阳光时，启 动蒸发舱(13)内的电加热管(15)给海水加热，所用电力来自于太阳能光伏发电板(1)将太阳光能转 换为电能储存于蓄电池(17)内。上述措施使太阳能光热和光伏利用技术结合在一起使本发明的工作时间 更长久，工作效率更高。

进一步的，所述支架(18)固定在地面或其他平整且离海水较近的地方主要用于承载蒸发舱(13)和 冷凝舱(7)，两舱各自呈横式梯形，冷凝舱(7)居上，蒸发舱(13)居下，共同容于一个卧式圆柱体内， 且周围设有聚胺脂保温层(10)，防止热量流失，最外层用彩涂板加以保护，两舱之间用双层防腐材料隔 开，中间填充聚胺脂保温层(10)，防止冷热温度互窜，蒸发舱(13)上部呈现上斜面，可以减少水蒸汽 向上的阻力，冷凝舱(7)中的胆式换热器(6)呈现下斜面可使冷凝水自然顺流而出被另外的容器所收集。

进一步的，在所述蒸发舱(13)内置具有空化作用的超声波雾化器(14)，不仅可以产生水雾增加蒸 发面积，还可有效防止结垢。

本发明的工作原理是：经过预处理的海水通过海水进口(5)进入冷凝舱(7)预热，其热量来自于胆 式换热器(6)内部蒸汽冷凝所释放的热量，海水经过预热之后通过浮球补水阀(9)进入蒸发舱(13)被 中高温太阳能集热管(3)加热后一部分得到蒸发，所产生的蒸汽通过蒸汽导管(12)进入胆式换热器(6) 遇冷后产生冷凝水自然集中在一起从淡水出口(8)排出；另一部分会成为浓海水从浓海水出口(16)排 至下一效同类海水淡化器或另行收集处理。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而并非对本发明作任何形式上的限制，凡是利用本发明说明书内 容所作的等效结构或等效流程变换，均同理包括在本发明的专利保护范围内。