一种冷凝壁及设有冷凝壁的海水淡化装置的制作方法

本实用新型属于海水淡化技术领域，具体涉及一种冷凝壁，还涉及一种设有冷凝壁的海水淡化装置。

背景技术：

随着人口增长、生态恶化和城市的扩张，人类用水需求呈不断上升趋势，淡水资源问题是我们亟需解决的难题。地球上水资源总量有13.8亿立方公里，其中海水占97％，因此海水淡化成为我们研究的热门问题。

目前海水淡化产业主要采用的方法为蒸馏法和反渗透法。在蒸馏法中诸多海水淡化装置在淡化过程中一般需要采用冷凝壁进行蒸汽的冷凝，采用的冷凝壁的设计大部分为斜面，制作工艺简单。但是斜面冷凝壁冷凝面积有限，蒸汽不能充分冷凝而且冷凝液滴滑落至冷凝室的速度较慢。又因为蒸发缸大小设计不合理的问题，冷凝液滴会滴落到蒸发缸中。因此具有冷凝不充分、收集冷凝水效率低等缺点。

海水淡化一方面可以得到干净的淡水，简单处理后方便人类在生活中使用，海水淡化另一方面，会得到浓度高的海水废弃物。直接从海洋中取出的海水可以通过电解得到氯气，但是利用此方法制备氯气，转化利用率低，提高海水的浓度可以提高转化率。因此设计一款海水淡化提浓装置很有必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种冷凝壁，解决了现有技术中存在的斜面冷凝壁冷凝不充分、收集冷凝水效率低的问题。

本实用新型的另一目的是提供一种设有冷凝壁的海水淡化装置，解决海水淡化与提浓的问题。

本实用新型所采用的第一种技术方案是，一种冷凝壁，包括冷凝壁本体，冷凝壁本体为弧形面板。

本实用新型的第一种技术方案的特点还在于，

冷凝壁本体为多个，相邻的两个冷凝壁本体同一弧度方向通过抽芯铆钉固定。

本实用新型所采用的第二种技术方案是，一种设有冷凝壁的海水淡化装置，包括冷凝室，冷凝室顶部内壁固接有对称设置的冷凝壁，冷凝室内设有蒸馏装置，蒸馏装置包括安装在冷凝室底部的蒸馏缸，蒸馏缸分别接通有进水管及出水管，进水管及出水管均伸出冷凝室外，冷凝室底部安装有排水管。

本实用新型的第二种技术方案的特点还在于，

蒸馏缸的外壁包裹有复合聚苯乙烯泡沫保温层。

冷凝室顶部由两个对称的斜下拱弧壁组成，冷凝壁与冷凝室顶壁同一弧度方向排布。

蒸馏缸内部安装有金属管，金属管内嵌有电热丝，电热丝连接有电源，进水管及出水管分别接入蒸馏缸底部。

进水管安装有阀门a，出水管安装有阀门b。

蒸馏缸内安装有水位传感器，阀门a及阀门b为电磁阀门，阀门a及阀门b及水位传感器分别与电源连接。

蒸馏缸的半径大小如下：

当r＜0.5m，r≤r-rcos20°；当0.5m≤r＜1m，r≤r-rcos13°；当1m≤r＜2m，r≤r-rcos9°；当2m≤r＜10m，r≤r-rcos6°；当10m≤r＜30m，r≤r-rcos5°；当30m≤r＜50m，r≤r-rcos4.8°；当50m≤r＜100m，r≤r-rcos4.7°；其中，r为冷凝壁本体的半径，r为蒸馏缸的半径。

本实用新型的第一种技术方案的有益效果是，

一是，冷凝壁为弧形板面，相较于传统的斜面冷凝壁增大了蒸汽冷凝的面积，热量转移效率明显提高，而且液滴滑落速度也得到提高，提高了液滴收集效率。

二是，冷凝壁多层错叠设计，与现有技术的单层冷凝壁相比，多层铝板增加了与外界空气的接触面积，蒸汽冷凝传递给铝板热量可以更及时释放到外界，热传递效率明显提高，冷凝速率也因此得到提高。

本实用新型的第二种技术方案的有益效果是，

蒸发室采用圆弧板面的冷凝壁，提高了冷凝效率。蒸发冷凝后的浓海水不仅用来晒盐，而且可以通过电解浓海水制取氯气，氯气的制备效率相对于直接获取的海水来说，大大提高，是一种理想的制取氯气的方法。

附图说明

图1是本实用新型设有冷凝壁的海水淡化装置的结构示意图。

图中，1.冷凝壁本体，2.冷凝室，3.蒸馏装置，4.进水管，5.出水管，6.排水管，7.蒸馏缸，8.金属管，9.复合聚苯乙烯泡沫保温层，10.抽芯铆钉，11.阀门a，12.阀门b，13.电源，14.电热丝，15.水位传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的第一种技术方案，一种冷凝壁，如图1所示，包括冷凝壁本体1，冷凝壁本体1为弧形面板。冷凝壁本体1为多个，相邻的两个冷凝壁本体同一弧度方向通过抽芯铆钉10固定。

本实用新型的第二种技术方案，一种设有冷凝壁的海水淡化装置，如图1所示，包括冷凝室2，冷凝室2顶部由两个对称的斜下拱弧壁组成，冷凝室2顶部内壁固接有冷凝壁，冷凝壁与冷凝室2顶壁同一弧度方向排布；冷凝室2内设有蒸馏装置3，蒸馏装置3包括安装在冷凝室2底部的蒸馏缸7，蒸馏缸7内部安装有金属管8，金属管8内嵌有电热丝14，电热丝14连接有电源13，进水管4及出水管5分别接入蒸馏缸7底部，进水管4及出水管5均伸出冷凝室2外，进水管4安装有阀门a11，出水管5安装有阀门b12，阀门a11及阀门b12为电磁阀门；冷凝室2底部安装有排水管6，排水管6将收集的蒸馏水排出冷凝室2；蒸馏缸7的外壁包裹有复合聚苯乙烯泡沫保温层9，依靠泡沫塑料良好的保温性能可以减少热量的散失；蒸馏缸7内安装有水位传感器15，阀门a11及阀门b12及水位传感器15分别与电源13连接，当水位传感器15监测到蒸馏缸7中的水位比预设水位低时，此时蒸馏缸7中为浓海水，电磁阀门b12开启，将浓海水从出水管5排出，然后电磁阀门a11开启，海水注入；当监测到蒸馏缸7中的水位高于最高水位时，单片机控制电磁阀门a11关闭；实现浓海水排出与海水注入的目的。

目前冷凝装置因为蒸发室与冷凝壁大小设置不合适，普遍存在冷凝后液滴落入蒸发室的问题。本装置针对这一问题，合理设计圆柱形蒸发室的半径大小。根据孔祥雷《壁面液滴脱落和滑落直径的估算》一文中的结论液滴脱落半径可以计算得到液滴脱落半径分布在2～6mm之间。其中，x为液滴脱落半径、σ为液汽界面的界面张力、αq为前半圆浸润角、αh为后半圆浸润角、ρ为水的密度、β为滑落的角度，范围为根据孙美玲《液滴沿圆弧形外壁面流动的数值模拟》文中脱落角与液滴半径的关系其中，为脱落角、v为液滴滑落速度，r为冷凝壁半径、μ为粘度。利用matlab计算得出，蒸馏缸7为圆柱形，蒸馏缸7与冷凝壁本体1的大小关系具体如下：

当r＜0.5m，r≤r-rcos20°；当0.5m≤r＜1m，r≤r-rcos13°；当1m≤r＜2m，r≤r-rcos9°；当2m≤r＜10m，r≤r-rcos6°；当10m≤r＜30m，r≤r-rcos5°；当30m≤r＜50m，r≤r-rcos4.8°；当50m≤r＜100m，r≤r-rcos4.7°；其中，r为冷凝壁本体1的半径，r为蒸馏缸7的半径。

根据冷凝壁的大小来确定最佳的蒸发室内蒸馏缸7的大小，合理利用装置资源，使得冷凝效果在有限的设备及空间汇总达到最大。

冷凝室顶部采用弧形板面相较于目前斜面冷凝壁增大了蒸汽冷凝的面积，热量转移效率明显提高。而且液滴滑落速度也得到提高，提高了液滴收集效率。

海水经过海水淡化装置一部分可以成为人类生活中使用的淡水资源，另一部分是浓海水，浓海水经过电解可以得到氯气，其转化效率高于直接从海洋中取出的海水。