一种太阳能蒸馏水热水联合生产装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能蒸馏水热水联合生产装置，有日光照射自动生产蒸馏水和热水，无日光照射自动停止工作；通过真空管光能转化为热能，液态水吸热汽化，水蒸汽从真空管中导出进入热水箱中的冷凝管，在冷凝管中水蒸汽液化得蒸馏水，热水箱中的水被加热得热水；实现能量重复利用，产出两种产品，经济效益成倍提高；还可海水淡化，西部苦咸水生产饮用水，缺水地区生活用水的二次利用等，热效率达75%，太阳能温控阀实现自动化，利用太阳能无副产物排放，符合绿色、环保、低碳的生活理念，工艺简单，操作方便，价格低廉，产品安全实用，社会需求量很大，家用商用均可，具有很好开发前景。
【专利说明】
-种太阳能蒸溜水热水联合生产装置
技术领域
[0001] 本发明设及太阳能能源技术领域，特别是设及一种太阳能蒸馈水热水联合生产装 置。
【背景技术】
[0002] 家用太阳能热水器是太阳能利用最普遍的装置，其结构简单，安装使用方便，对环 境要求低，价格便宜等;其缺点也比较明显，能量利用简单，用途单一，液态水导热慢，水垢 的存在影响热量传递等因素使能量的利用较低;真空管内储存的热水（占总水量的1/4)不 能利用。
[0003] 目前利用太阳能生产水蒸汽的装置，压力要求较高，技术上还不成熟;根据太阳真 空管空晒产生的高溫(可达35(TC)，能使水汽化的特点，改变传统能量传递的方式，在真空 管中在常压让水汽化，通过水蒸汽传递热能，生产热水，水蒸汽液化获得蒸馈水，设计出一 种太阳能蒸馈水热水联合生产装置。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，实现能量的二次利用，本发明提供了一种太阳能 蒸馈水热水联合生产装置。
[0005] 本发明所采用的技术方案是： 一种太阳能蒸馈水热水联合生产装置，包括上水管、供水箱、溫控阀、供水管、流量调节 阀、真空管、汽化板、进水管、蒸汽导管、溢流管、冷凝管、蒸馈水导出管、热水箱、热水导出 管、溢水管，所述上水管连接供水箱，供水箱连接供水管，所述供水管上部设置溫控阀，所述 供水管在下部设有多个支管，支管上设置流量调节阀，所述供水管的各支管连接真空管，所 述真空管内设置汽化板，所述汽化板与供水管的支管接触，所述汽化板上设置蒸汽导管，蒸 汽导管贯通热水箱后连接冷凝管，冷凝管连接蒸馈水导出管，所述真空管还连接溢流管，溢 流管连接热水箱，所述供水箱还连接进水管，进水管连接热水箱，热水箱连接热水导出管， 所述溢水管连接在热水箱顶部。
[0006] 进一步，所述的溫控阀由密封器皿、导管、壳体、活塞、缓冲弹黃、弹性袋组成，所述 密封器皿设有气孔，气孔连接导管，导管连接壳体，壳体上设有通孔，壳体内设有活塞及缓 冲弹黃，所述缓冲弹黃一端连接活塞，所述缓冲弹黃另一端连接所述壳体，所述活塞上设有 通孔，所述密封器皿内设有弹性袋，所述弹性袋固定连接在密封器皿内，所述弹性袋内盛装 液体，W酒精为例，当太阳能真空管溫度达到80°C左右时，酒精汽化，压强增大，密封器皿内 的气体通过导管后推动活塞移动，活塞上的孔与壳体上的孔重合，水流通过，当太阳能真空 管中的溫度低于80°C时，酒精液化，压强减小，活塞移动，通水停止。
[0007] 进一步，所述的真空管为两端开口的直通真空管，真空管与水平面有一定夹角，夹 角为当地的缔度数，所述的真空管上端口连接供水管支管口，供水管支管口与汽化板上端 重叠，所述的供水管支管口位于汽化板的上方，所述汽化板上设有蒸汽导管，蒸汽导管上开 口端位于真空管中部，蒸汽导管下端口设置在真空管下端口外，所述汽化板与真空管等长， 从真空管上端进水方便，处理汽化板结晶矿物质取放简便，液态水存在于汽化板上，不与真 空管接触，真空管壁无结晶矿物质附着，液体汽化面积大，汽化速率快，热传递效率高。
[0008] 进一步，所述的进水管连接供水箱和热水箱，所述进水管顶端开口，维持装置内外 气压相同，便于装置顺利注水和放取热水。
[0009] 进一步，将冷水从上水管注入供水箱，当供水箱注满水后，水从热水箱进水管溢 出，流入下方热水箱，当热水箱内注满水时，水就会从溢水管溢出，进水管顶端开口与大气 相通，维持装置内压力不变，保证每次上(或注)水都能使供水箱中的水及时更新；当太阳光 照达到一定强度时，太阳能真空管的集热涂层把光能转化为热能，使真空管内管溫度升高， 当溫度升高到80°C左右时，太阳能溫控阀自动开启，该装置自动进入工作状态;供水箱中的 水通过太阳能溫控阀进入供水管，再通过流量调节阀，逐滴定量进入太阳能真空管内；液态 水在真空管内的汽化板上汽化，真空管内热量不停地被液态水吸收转化为水蒸汽的潜热， 液态水变为水蒸汽，水蒸汽体积迅速增大;真空管内不停汽化的水蒸汽从蒸汽导管溢出，进 入热水箱中的蒸汽冷凝管;在热水箱中蒸汽冷凝管中的水蒸汽液化，蒸汽液化放出的能量 被热水箱中的水吸收，水溫度升高，得到产品热水;蒸汽液化形成的液态水从冷凝管中导 出，得到产品蒸馈水;真空管中少量没有汽化的液态热水，通过溢流管直接流入热水箱；当 光照不足时，太阳能真空管的溫度就会慢慢降低，当溫度低于80摄氏度时，太阳能溫控阀自 动关闭，供水管停止向真空管供水，该装置自动停止工作；日照达到一定强度时，太阳能溫 控阀自动打开进入工作状态，当日照减弱到一定强度时，太阳能溫控阀自动关闭退出工作 状态;如此循环工作。
[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1、蒸馈水和热水的联合生产，优化了能量传递的途径，热效率大幅提高，利用率可达 75%，充分合理的利用能量，实现了同一能量两次利用，同一装置生产两种产品，蒸馈水和热 水，同一能量所获得的效益成倍增长。
[0011] 2、该装置仅利用太阳能，无副产物排放，符合绿色、环保、低碳的生活理念，结构简 单，操作方便，价格低廉，蒸馈水产量可观，W20支真空管的热水器为例，在夏季晴天蒸馈水 产量每天可达20升。
[0012] 3、该装置应用领域广阔，除家用之外，更重要应用在W下几个方面：（1)蒸馈水用 量大的单位，如医院、药厂、实验室，可W对本装置进行改进，增大真空管的规格，增大接收 太阳的面积，实现工业化生产蒸馈水，提高效益，节约能源，减少二氧化碳的排放。（2)用于 海水淡化，如在海岛上安装该装置，在海岛上淡化海水，为该岛提供淡水;可W安装在远海 作业的船舶上，生产蒸馈水，为该船舶提供淡水。（3)用于严重缺水和水污染比较严重地区， 如西部利用苦咸水的生产饮用水，还可利用生活废水生产蒸馈水，对生活用水进行二次利 用。
[0013] 另外，只需加装少量的附件，即可把现有的太阳能热水器改装成蒸馈水和热水的 联合生产装置，该装置除了解决千家万户的食用蒸馈水和生活热水的问题外，蒸馈水的应 用十分广泛，该装置生产工艺简单，产品社会需求量很大，具有很好开发前景。
【附图说明】
[0014] 图I为一种太阳能蒸馈水热水联合生产装置的结构示意图。
[0015] 图2为一种太阳能蒸馈水热水联合生产装置的工作示意图。
[0016] 图3为溫控阀结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] -种太阳能蒸馈水热水联合生产装置，包括上水管1、供水箱2、溫控阀3、供水管4、 流量调节阀5、真空管6、汽化板7、进水管8、蒸汽导管9、溢流管10、冷凝管11、蒸馈水导出管 12、热水箱13、热水导出管14、溢水管15,所述上水管1连接供水箱2,供水箱2连接供水管4， 所述供水管4上部设置溫控阀3,所述供水管4在下部设有多个支管，支管上设置流量调节阀 5,所述供水管4的各支管连接真空管6,所述真空管6内设置汽化板7,所述汽化板7与供水管 4的支管接触，所述汽化板7上设置蒸汽导管9,蒸汽导管9贯通热水箱13后连接冷凝管11，冷 凝管11连接蒸馈水导出管12,所述真空管6还连接溢流管10,溢流管10连接热水箱13,所述 供水箱2还连接进水管8,进水管8连接热水箱13,热水箱13连接热水导出管14,所述溢水管 15连接热水箱13。
[001 引 进一步，所述的溫控阀由密封器皿301、导管302、壳体303、活塞304、缓冲弹黃305、弹性 袋306组成，所述密封器皿301置于真空管6内，所述密封器皿301的气孔连接导管302,导管 302连接壳体303，壳体303上设有通孔，壳体303内设有活塞304及缓冲弹黃305，所述缓冲弹 黃305-端连接活塞304,所述缓冲弹黃305另一端连接所述壳体303,所述活塞304上设有通 孔，所述密封器皿301内设有弹性袋306，所述弹性袋306固定连接在密封器皿301内，所述弹 性袋306内盛装液体，W酒精为例，当太阳能真空管6溫度达到80°C左右时，酒精汽化，压强 增大，活塞304移动，活塞304上的孔与壳体303上的孔重合，水流通过，当太阳能真空管6中 的溫度低于80°C时，酒精液化，压强减小，活塞304移动，通水停止。
[0019] 进一步，所述的真空管6为两端开口的直通真空管，真空管6与水平面有一定夹角， 夹角为当地的缔度数，所述的真空管6上端口连接供水管支管口 4,供水管4支管口与汽化板 7上端重叠，所述的供水管4支管口位于汽化板7的上方，所述汽化板7上设有蒸汽导管9,蒸 汽导管9上开口端位于真空管6中部，蒸汽导管9下端口设置在真空管6下端口外，所述汽化 板7与真空管6等长，从真空管6上端进水方便，处理汽化板7结晶矿物质取放简便，液态水存 在于汽化板7上，不与真空管6接触，真空管壁6无结晶矿物质附着，液体汽化面积大，汽化速 率快，热传递效率高。
[0020] 进一步，所述的进水管8连接供水箱2和热水箱13,当供水箱2和热水箱13注满水 后，水从溢水管15溢出，所述进水管8顶端开口，维持装置内外气压相同，便于装置顺利注水 和放取热水。
[0021 ]进一步，将冷水b从上水管1注入供水箱2，当供水箱2注满水后，水从热水箱进水管 8溢出，流入下方热水箱13，当热水箱13内注满水时，水从溢水管15溢出，进水管8顶端开口 与大气相通，维持装置内压力不变，保证每次上水都能使供水箱2中的水及时更新；当太阳 光照a达到一定强度时，太阳能真空管6的集热涂层把光能转化为热能，使真空管6内管溫度 升高，当溫度升高到80°C左右时，太阳能溫控阀3自动开启，该装置自动进入工作状态;供水 箱2中的水通过太阳能溫控阀3进入供水管4,再通过流量调节阀5,液态水逐滴C定量进入太 阳能真空管6内；液态水在真空管6内的汽化板7上汽化，真空管6内热量不停地被液态水吸 收转化为水蒸汽d的潜热，液态水C变为水蒸汽d，水蒸汽d体积迅速增大;真空管6内不停汽 化的水蒸汽d从蒸汽导管9溢出，进入热水箱13中的蒸汽冷凝管11;在热水箱13内蒸汽冷凝 管11中的水蒸汽d液化，蒸汽液化放出的能量被热水箱13中的水吸收，水溫度升高，得到产 品热水g;蒸汽液化形成的液态水(蒸馈水)f从冷凝管11中导出，得到产品蒸馈水f;真空管6 中少量没有汽化的液态热水，通过溢流管10直接流入热水箱13;当光照不足时，太阳能真空 管6的溫度就会慢慢降低，当溫度低于80摄氏度时，太阳能溫控阀3自动关闭，供水管4停止 向真空管6供水，该装置自动停止工作；日照达到一定强度时，太阳能溫控阀3自动打开进入 工作状态，当日照减弱到一定强度时，太阳能溫控阀3自动关闭退出工作状态;如此循环工 作。
[0022] 进一步，该装置工作原理是:太阳能被真空管6涂层材料吸收，光能转化成热能，水 逐滴C滴入真空管6,在汽化板7上向下流动扩散，扩大了汽化面积，在流动扩散过程中不断 汽化，热能被水吸收转化为水蒸汽的潜热，真空管内压强增大，水蒸汽e从真空管中流出，水 蒸汽e进入热水箱13中的冷凝管11，在冷凝管11中水蒸汽e液化成为蒸馈水f，水蒸汽液化放 出的热量使热水箱13中的水加热溫度升高而得到热水g。
[0023] 根据利用能量守恒定律，对能量传递途径的优化设计，大幅提高热效率，使同一能 量在传递过程中的不同阶段巧妙地重复利用，获得蒸馈水和热水。同一能量所产生的效益 成倍的增加。太阳能溫控阀的设计使用，使该装置根据日照情况自动进入和退出工作状态。 实现无须电路的自动化控制。
[0024] 与传统太阳能热水器优缺点比较：
装置工作的实验分析如下： 查阅资料发现:环境溫度、风力大小对太阳能真空管集热影响较小，日照变化影响最 大。
[0025] 本实验主要研究的条件是：1、不同季节、不同天气对蒸馈水和热水产量的影响。2、 真空管进水量对蒸馈水和热水产量的影响。
[0026] 实验地点：固镇县第一中学实验楼S楼平台，东经：117.32度，北缔:33.32度，真空 管规格:58mm，1800mm，数量一支。
[0027] 说明：除晴天外，天气变化差异较大，地面接受太阳福射量变化也较大，实验数据 相差也较大。
[0028] 实验一:不同季节，不同天气，一支真空管一天生产的蒸馈水量的实验数据 夏季
秋牵 头避结化：
1、不同季节，到达地面的太阳福射量不同，蒸馈水的产量不同，一天的蒸馈水总产量对 tk:夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季。
[0029] 2、天气状况对多云~阴阴天蒸馈水产量的影响很大，不同天气条件下，一天的蒸 馈水总产量对比：晴天> 多云~晴> 多云~阴> 阴天。
[0030] 实验二真空管进水量对蒸馈水产量的影响 日期2016年3月27日，晴天无云，空气质量良，时间9:00-----15:30
实验结论:1、真空管进水量是与产生蒸馈水量之比在1.3:1---2.5:1之间时，蒸馈水的 产量最大，且进水量对蒸馈水的产量影响不大。
[0031] 2、真空管进水量是与产生蒸馈水量之比大于2.5:1时，且进水量对蒸馈水的产量 影响较大，且随着进水量的增大，蒸馈水的产量明显减少。
[0032] 实验分析：当进水量稍大于蒸发量时，蒸发面积较大，蒸发量较多。当进水量过大 时，未汽化的水量较大把热量从真空管中带出，蒸发量降低。
[0033] 实验S:每生产100mL蒸馈水，2.5L冷却水升高的溫度(溢流水流入冷却水中）。 「00341 实验结论：
热水产量与蒸馈水的产量关系密切，每生产100mL蒸馈水，可使2.化冷水溫度升高20°C JjL -?" O
[0035] 实验分析：蒸发量少，未能蒸发的热水直接从溢流管流入热水箱，而使热水量增 加，水的溫度升高值偏大。
[0036] 通过W上实验数据分析，便可折算出一台家用热水器一天可得到的蒸馈水和热水的产 量，如:通常一台家用热水器的配置为:58X 1800太阳能真空管20支。折算数据如下： 58 X 1800太阳能真空管20支蒸馈水和热水产量(折算数据） 冬季：
夏季：
实验结论： 1、汽化板的设计和水蒸汽为热传递介质的改进，太阳能真空管热效率可达70%W上，比 传统真空管热水器集热效率高20个百分点。
[0037] 2、汽化板的面积和进水量对集热效率有一定的影响，汽化板面积越大，热效率越 高。进水量过小，热效率会降低。
【主权项】
1. 一种太阳能蒸馏水热水联合生产装置，包括上水管、供水箱、温控阀、供水管、流量调 节阀、真空管、汽化板、进水管、蒸汽导管、溢流管、冷凝管、蒸馏水导出管、热水箱、热水导出 管、溢水管，其特征在于，所述上水管连接供水箱，供水箱连接供水管，所述供水管上部设置 温控阀，所述供水管在下部设有多个支管，支管上设置流量调节阀，所述供水管的各支管连 接真空管，所述真空管内设置汽化板，所述汽化板与供水管的支管接触，所述汽化板上方设 置蒸汽导管，蒸汽导管贯通热水箱后连接热水箱内的冷凝管，冷凝管连接蒸馏水导出管，所 述真空管还连接溢流管，溢流管连接热水箱，所述供水箱还连接进水管，进水管连接热水 箱，热水箱连接热水导出管，所述溢水管连接在热水箱顶部。2. 根据权利要求1所述的一种太阳能蒸馏水热水联合生产装置，其特征在于，所述的温 控阀由密封器皿、导管、壳体、活塞、缓冲弹簧、弹性袋组成，所述密封器皿设有气孔，气孔连 接导管，导管连接壳体，壳体上设有通孔，壳体内设有活塞及缓冲弹簧，所述缓冲弹簧一端 连接活塞，所述缓冲弹簧另一端连接所述壳体，所述活塞上设有通孔，所述密封器皿内设有 弹性袋，所述弹性袋固定连接在密封器皿内。3. 根据权利要求1所述的一种太阳能蒸馏水热水联合生产装置，其特征在于，所述的真 空管为两端开口的直通真空管，真空管与水平面有一定夹角，所述夹角为当地的炜度数，所 述的真空管上端口连接供水管支管口，供水管支管口与汽化板上端重叠，所述的供水管支 管口位于汽化板的上方，所述汽化板上设有蒸汽导管，蒸汽导管上开口端位于真空管中部， 蒸汽导管下端口设置在真空管下端口外，所述汽化板与真空管等长。4. 根据权利要求1所述的一种太阳能蒸馏水热水联合生产装置，其特征在于，所述的进 水管连接供水箱和热水箱，所述进水管顶端开口。
【文档编号】C02F1/14GK105910081SQ201610335940
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】丁郭思伟
【申请人】丁郭思伟