一种漂浮式聚光热盐水淡化装置的制作方法

本发明涉及一种盐水淡化器，尤其是涉及一种漂浮式聚光热盐水淡化装置。

背景技术：

随着我国经济的发展，水资源日益成为一种稀缺资源。不仅在降水稀少的内陆腹地，许多人口稠密的沿海地区也正面临着水资源短缺的问题。随着远距离调水的成本日益增长，利用就近的盐碱水（海水、盐湖、农业排盐沟）淡化，供工农业及居民生活使用，对于国民经济的可持续发展具有重要意义。在众多的淡化技术中，太阳光热能淡化技术由于价格低廉、清洁环保，一直备受关注。然而现有的光热能淡化技术效率低、经济性差，一直未能得到大规模推广应用。现有的盐水淡化器主要由水泵、集热底板、蒸发器、倾斜玻璃和集水装置组成，首先用泵将盐碱水注入蒸发器中，然后通过集热底板收集光热能加热蒸发器，使蒸发器中的盐碱水蒸发，再冷凝在倾斜玻璃上形成小水珠。由于重力作用，小水珠沿玻璃内表面汇入底部的集水装置，实现淡化。

现有的光热淡化装置虽能实现盐碱水淡化的功能，但依然存在较多不足：

1、光热淡化装置一般由玻璃制成，成本高，重量大，占地面积大，且极易破碎，不适合大规模生产使用。

2、现有淡化装置倾斜玻璃内外温差小，导致大部分水蒸气无法冷凝收集，产生的淡化水有限，淡化效率不高。

3、我国西部缺水地区的盐碱水主要以盐湖和农业排盐沟形式存在，盐碱水分散而不易汇集，而现有淡化装置为玻璃结构，笨重且不易运输，通过管道输送盐碱水又成本过高，导致很多盐碱水无法淡化利用。

4、将盐碱水注入淡化装置需要水泵提供水头，增加了装置的能源消耗和经济成本。

技术实现要素：

为了克服现有盐水淡化器存在的上述问题，本发明提供了一种漂浮式聚光热盐水淡化装置，该装置不仅大大增强了聚光热和冷凝效果，提高了淡化效率，同时制作成本低廉，运输方便，无需输送盐碱水，大大降低了淡化成本。

本发明采用的技术方案是：

一种漂浮式聚光热盐水淡化装置，主体主要包括上壁、边壁气囊、底壁、浮筒气囊、中心软管；底壁设有通道，与外界盐水相通，中心软管和浮筒气囊靠近中心的底部相连通，边壁气囊与浮筒气囊靠近边缘的底部相连通，通过中心软管依次给边壁气囊、浮筒气囊充气后装置可浮在水面，中心软管的高度高于边壁气囊的高度，上壁的中心由中心软管支撑向上凸起，底壁的中心由中心软管支撑向下凸起；浮筒气囊围成多个规则分布的蒸发单元，多个蒸发单元的几何中心为所述的中心软管；蒸发单元呈圆锥台状，蒸发单元的底部为所述的底壁，蒸发单元的台面为中空，上壁上设有与蒸发单元一一对应的凸透镜，凸透镜主光轴指向蒸发单元，加速蒸发单元内的盐水蒸发；浮筒气囊与边壁气囊形成的容器以及浮筒气囊相互之间形成的容器为淡水收集室。

所述的底壁的中心下表面设有底塞，拔出底塞后，可放空浮筒气囊和边壁气囊内空气。

进一步，所述的底塞设有配重模块。

所述中心软管底端设有有多个单向阀，分别为充气阀、吸水阀，当向中心软管内加压时，通向浮筒气囊的充气阀开启，通向淡水收集室的吸水阀关闭，中心软管为装置浮筒气囊充气；当中心软管内压力减小时，通向浮筒气囊的充气阀关闭，通向淡水收集室的吸水阀开启，中心软管向外输送淡水。

所述的中心软管顶部设有外中心软管外接口，用以套接外管输送淡水。

所述的浮筒气囊围成四个规则分布的蒸发单元。

所述的装置单个使用或者多个拼接联合使用。

本发明具有的有益效果是：

1. 该装置通过太阳光热能实现盐碱水淡化，无须消耗其他能源，清洁环保。

2. 整体可由塑料制成，相比于传统的玻璃结构，造价低，结构简单，不易损坏，适合大规模生产使用。

3. 该装置工作时，通过充气漂浮于盐碱水表面，不占用地面场地，节约土地资源。淡化完成后，通过放气折叠存放，节约储存空间。

4. 该装置相比传统结构，重量轻，便于运输，可直接在盐碱水表面实现淡化，无需通过管道输送盐碱水，节约大量能源。

5. 该装置可采用高透光隔热材料，加上透镜结构，相比传统的平板玻璃，集热效率高，冷凝效果好，工作效率明显提升。

6. 该装置可通过中心软管实现边产边输，持续供水，还可通过多个装置并网供水，大大增加了供水效率。

附图说明

图1是本发明中剖面示意图；

图2是本发明俯视图；

图3是本发明中心软管底端局部放大图；

图中：上壁1、边壁气囊2、底壁3、底塞4、凸透镜5、浮筒气囊6、淡水收集室7、中心软管8、中心软管外接口9、充气阀10、吸水阀11。

具体实施方式

如图1-3所示，一种漂浮式聚光热盐水淡化装置，主体主要包括上壁1、边壁气囊2、底壁3、浮筒气囊6、中心软管8；

底壁3设有通道（图中未示出），与外界盐水相通，

中心软管8和浮筒气囊6靠近中心的底部相连通，边壁气囊2与浮筒气囊6靠近边缘的底部相连通，通过中心软管8依次给边壁气囊2、浮筒气囊6充气后装置可浮在水面，

中心软管8的高度高于边壁气囊2的高度，上壁1的中心由中心软管8支撑向上凸起，底壁3的中心由中心软管8支撑向下凸起；

浮筒气囊6围成多个规则分布的蒸发单元（图1、2中所示为四个，但是对于本领域技术人员来说，蒸发单元数量可以根据需要进行调整，比如调为三个、六个、八个等），多个蒸发单元的几何中心为所述的中心软管8；蒸发单元呈圆锥台状，蒸发单元的底部为所述的底壁3，蒸发单元的台面为中空，上壁1上设有与蒸发单元一一对应的凸透镜5，凸透镜5主光轴指向蒸发单元，加速蒸发单元内的盐水蒸发；

浮筒气囊6与边壁气囊2形成的容器以及浮筒气囊6相互之间形成的容器为淡水收集室7。

所述的底壁3的中心下表面设有底塞4，拔出底塞4后，可放空浮筒气囊6和边壁气囊2内空气。

进一步，所述的底塞4设有配重模块。

所述中心软管8底端设有有多个单向阀，分别为充气阀10、吸水阀11，当向中心软管内加压时，通向浮筒气囊6的充气阀10开启，通向淡水收集室7的吸水阀11关闭，中心软管8为装置浮筒气囊充气；当中心软管内压力减小时，通向浮筒气囊6的充气阀10关闭，通向淡水收集室7的吸水阀11开启，中心软管8向外输送淡水。

所述的中心软管8顶部设有外中心软管外接口9，用以套接外管输送淡水。

所述的浮筒气囊6围成四个规则分布的蒸发单元。

所述的装置单个使用或者多个拼接联合使用。

实施例

当装置处于未充气状态时，如图2所示，塞上底塞4，通过中心软管8顶部的外接口向装置充气。

当装置处于充气状态时，中心软管底端局部放大如图3所示，中心软管8通向浮筒气囊6的充气阀10开启，空气通过充气阀10充入气囊中；而此时通向淡水收集室7的吸水阀11处于关闭状态。如图1所示，装置的充气状态可通过观察中心软管8的形态判断，当中心软管8基本伸直，则停止充气。

蒸发过程：将充满气的装置推入盐碱水（海水、盐湖、农业排盐沟）中，由于装置自身浮力和加重底盖的重力作用，装置在水面保持正浮。由于连通器原理，盐碱水会从底壁3的通道进入到蒸发单元中。四个蒸发单元上方对应四面凸透镜5，凸透镜5内、外表面均喷涂有增透膜以增加透光率，凸透镜5主光轴指浮筒中心，太阳光通过凸透镜5汇聚到蒸发单元内，浮筒气囊6可由高隔热塑料制成，且内壁喷涂有黑色吸热层，故蒸发单元内会积聚大量热量，其中的盐碱水受热蒸腾大量出水蒸气。

冷凝过程：水蒸气受热上升，装置上壁1可采用高透光隔热塑料制成，并喷涂有增透膜以增加透光率，加之装置边壁气囊2内空气不断对流散热，故装置上壁1温度相对于蒸发单元中明显较低，上升的水蒸气遇冷凝结成水珠，附着在上壁1内表面。由于装置上壁1由四周向中心凸起，故附着的水珠由于重力作用，沿上壁1内表面向四周流动，最后顺着装置边壁气囊2内表面汇入装置底部的淡水收集室7。由于淡水收集室7隔着装置边壁气囊2与底壁3浸泡在盐碱水中，且入射的光线由于凸透镜5的汇聚作用都折射入蒸发单元中，故淡水收集室7中的温度偏低，淡化水不易发生二次蒸发。

输出淡水过程：由于装置底壁3由四周向中心向下凸起，淡水收集室7中的淡化水由于重力作用，向底壁3中心汇聚，最后通过中心软管8吸出。如图3所示，吸水时，连通淡水收集室7的吸水阀11开启，淡化水通过吸水阀11流入中心软管8，再通过顶部的中心软管外接口9套接外管输出淡水。此时通向装置浮筒气囊6的充气阀10闭合，气囊内的空气不会被吸出。

回收过程：当淡化过程结束，只需通过外管牵引装置漂回岸边，然后拔出装置底塞4，放空装置边壁气囊和浮筒气囊6内的空气，然后通过折叠收卷，将装置收紧放入收纳袋中，运离淡化现场，方便快捷，清洁高效。