一种太阳能驱动的界面蒸发收集装置及使用方法与流程

文档序号:25543697发布日期:2021-06-18 20:40
一种太阳能驱动的界面蒸发收集装置及使用方法与流程

本发明涉及海水淡化领域,特别是涉及一种太阳能驱动的界面蒸发收集装置及使用方法。



背景技术:

海洋环境下,由于海水不能直接饮用,人们必须带够足够的淡水,相对于海水及苦咸水而言,淡水作为全球性紧缺资源,更是维持人体生命与健康的基本物质。但常常会出现意外情况,致使淡水缺乏,这时,就有必要求助于海水淡化器,尤其处于岛屿、海上等地区时,虽有丰富的海水资源,但都无法作为生产饮用淡水。特别是长时间漂泊在海面上的轮船、岛屿勘探人员或漂浮被困小岛人员,一般都需要准备足够的淡水以满足最基本的生命需要,一旦遭遇海难抑或突发其他海洋事故时,或临时变故淡水用尽,在返航及等待救援的过程中,淡水的余量就等同于生命的长度。

虽然,海水淡化技术目前已十分成熟,如海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法,以及碳酸铵离子交换法等,然而这些方法更多的是条件完备时的工业化规模生产,其中大多工艺复杂,能耗巨大,成本高昂,较难适用紧急条件下应急使用。而且,在海难或灾害等其他事故发生时,还必须考虑海水淡化装置的动力、场地、体积及各种环境条件限制,所以,诸如此类的规模化生产,在失去其应有的必要条件时,很难在真正紧急需要时发挥作用,提供淡水。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种太阳能驱动的界面蒸发收集装置及使用方法,以解决上述现有技术存在的问题,本装置结构简单,安装方便,无电子结构,蒸发收集的冷凝水可通过容器自身的密封条件长期储存,为海上求生或抢险提供保障。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:本发明提供一种太阳能驱动的界面蒸发收集装置,包括蒸发装置,所述蒸发装置通过软管连通有负压收集装置;

所述蒸发装置包括过滤装置、沉淀仓、蒸发皿、冷凝仓、储水仓和连通器,所述过滤装置、沉淀仓、冷凝仓分别与所述连通器固定连接,所述沉淀仓和蒸发皿固定连接,所述储水仓和所述过滤装置可拆卸连接,所述冷凝仓顶部固定有蒸发罩,所述沉淀仓和蒸发皿位于所述冷凝仓内部,所述蒸发皿位于所述蒸发罩底部,所述过滤装置位于所述冷凝底部,所述储水仓位于所述过滤装置底部,所述连通器贯穿所述过滤装置和所述储水仓,所述过滤装置与连通器连通,所述连通器与所述沉淀仓连通,所述沉淀仓与所述蒸发皿连通,所述蒸发皿与所述冷凝仓连通,所述冷凝仓与所述储水仓连通,所述储水仓与所述软管连通。

优选的,所述过滤装置包括过滤器,所述过滤器包括呈圆周阵列间隔设置的过滤器栅格,所述过滤器栅格两侧固定有过滤层,相邻两所述过滤器栅格之间设有过滤器进水栅格,所述过滤器栅格顶部与所述冷凝仓接触连接,所述过滤器进水栅格与所述连通器连通。

优选的,所述沉淀仓呈漏斗状,所述沉淀仓底部与所述连通器连通,所述沉淀仓顶端固定有沉淀仓挡板,所述沉淀仓顶部固定有沉淀仓支架,所述沉淀仓支架与所述蒸发皿固定连接。

优选的,所述蒸发皿底部与所述沉淀仓连通,所述蒸发皿顶部放置有光热蒸发器。

优选的,所述冷凝仓包括冷凝仓壁,所述冷凝仓壁顶部与所述蒸发罩固定连接,所述冷凝仓壁与所述沉淀仓壁之间构成冷凝通道,所述冷凝通道底端连通有冷凝集水通道,所述冷凝集水通道底端与所述储水仓连通。

优选的,所述储水仓为若干个,若干个所述储水仓分别与所述冷凝仓连通,所述储水仓内部底端固定有定量排水装置,所述储水仓内部底端开设有储水仓排水口,所述储水仓排水口与所述软管连通。

优选的,所述定量排水装置包括圆形支架,所述圆形支架与所述储水仓内部底端固定连接,所述圆形支架顶部固定有浮筒滑轨,所述浮筒滑轨内部滑动连接有连接杆,所述连接杆上固定有卡扣,所述连接杆顶端固定连接有高液位浮筒,所述连接杆底端固定连接有橡胶塞,所述橡胶塞与所述储水仓排水口可拆卸连接,所述浮筒滑轨外部滑动连接有低液位浮筒,所述低液位浮筒与所述浮筒滑轨之间铰接有阻止件,所述阻止件与所述卡扣相适配。

优选的,所述负压收集装置包括外壳,所述外壳顶端开设有进水口,所述进水口与所述软管连通,所述外壳底端固定有外壳限制扣,所述外壳内部滑动连接有活塞,所述活塞底端固定连接有活塞连接块,所述活塞连接块底端可拆卸连接有铅块,所述外壳外部固定连接有第二浮圈。

优选的,所述蒸发装置外部固定连接有第一浮圈。

一种太阳能驱动的界面蒸发收集装置的使用方法,具体步骤如下:

步骤一:将蒸发装置与负压收集装置通过软管连通,放置于海水中,海水先进入蒸发装置,经蒸发装置蒸馏后再通过软管进入负压收集装置;

步骤二:海水通过过滤装置进行初步过滤,然后进入连通器;

步骤三:海水通过连通器进入沉淀仓,一部分海水通过沉淀仓进入蒸发皿,沉淀仓内另一部分海水随沉淀物从沉淀仓底部流回连通器,从连通器底部排出;

步骤四:阳光透过蒸发罩照射到蒸发皿,蒸发皿内的海水开始蒸发变为水蒸气,水蒸气上升遇到冷凝仓冷凝为蒸馏水,蒸馏水沿冷凝仓流下进入储水仓;

步骤五:储水仓内的蒸馏水被负压收集装置内的负压通过软管吸入负压收集装置储存。

本发明公开了以下技术效果:本发明属于海上应急用紧急海水淡化设备,可应用于海上灾情避险等小型海水淡化领域应用,本装置结构简单,安装方便,无电子结构,抗海水腐蚀,十分便于携带,且在使用过程中,直接利用太阳能进行蒸发淡化海水,储水时采用铅块自身重力产生负压,将储水仓内的蒸馏水吸取到负压收集装置内,完全不需要借助额外的动力能源,可以安全、高效、稳定地运行,产生淡水,淡化完后的蒸馏水可通过容器自身的密封条件长期储存,为海上求生或抢险提供保障,克服了现有紧急海水淡化设备工艺复杂,能耗巨大,成本高昂,较难适用紧急条件下应急使用的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为太阳能驱动的界面蒸发收集装置的结构示意图;

图2为蒸发装置的结构示意图;

图3为蒸发装置的剖视图;

图4为过滤器的结构示意图;

图5为定量排水装置的结构示意图;

图6为负压收集装置的结构示意图;

图7为工作流程图;

图中:光热蒸发器1、蒸发皿2、沉淀仓挡板3、沉淀仓支架4、沉淀仓5、冷凝仓壁6、冷凝通道7、过滤连通孔8、冷凝集水通道9、过滤层10、储水仓11、定量排水装置12、储水仓排水口13、连通器14、蒸发罩15、过滤器栅格16、过滤器进水栅格17、过滤器栅格连通槽18、第一浮圈19、高液位浮筒20、浮筒滑轨21、阻止件22、低液位浮筒23、卡扣24、连接杆25、橡胶塞26、圆形支架27、进水口28、第二浮圈29、外壳30、活塞31、外壳限制扣32、活塞连接块33、铅块34、软管35。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种太阳能驱动的界面蒸发收集装置,包括蒸发装置,所述蒸发装置通过软管35连通有负压收集装置;

所述蒸发装置包括过滤装置、沉淀仓5、蒸发皿2、冷凝仓、储水仓11和连通器14,所述过滤装置、沉淀仓5、冷凝仓分别与所述连通器14固定连接,所述沉淀仓5和蒸发皿2固定连接,所述储水仓11和所述过滤装置可拆卸连接,所述冷凝仓顶部固定有蒸发罩15,所述沉淀仓5和蒸发皿2位于所述冷凝仓内部,所述沉淀仓5由所述冷凝仓从外部环形包围,所述蒸发皿2位于所述蒸发罩15底部,所述过滤装置位于所述冷凝仓底部,所述储水仓11位于所述过滤装置底部,所述连通器14贯穿所述过滤装置和所述储水仓11,所述过滤装置与连通器14连通,所述连通器14与所述沉淀仓5连通,所述沉淀仓5与所述蒸发皿2连通,所述蒸发皿2与所述冷凝仓连通,所述冷凝仓与所述储水仓11连通,所述储水仓11与所述软管35连通。

进一步优化方案,所述过滤装置包括过滤器,所述过滤器包括呈圆周阵列间隔设置的过滤器栅格16,所述过滤器栅格16向中心凹陷,所述滤器栅格16两侧固定有过滤层10,相邻两所述过滤器栅格16之间设有过滤器进水栅格17,所述过滤器进水栅格17之间通过过滤器栅格连通槽18连通,所述过滤器栅格连通槽18通过过滤连通孔8与所述连通器14连通,所述过滤器栅格16顶部与所述冷凝仓接触连接,在靠近圆心处连通,分为四个连通区间与连通器14水平贯穿连接,对海上漂浮的大块杂质进行初步过滤后进入连通器14,海水在浸没过过滤器栅格16后直接与冷凝仓壁6接触,通过海水对冷凝仓壁6冷却降温。

进一步优化方案,所述沉淀仓5呈漏斗状,所述沉淀仓底部与所述连通器14连通,所述沉淀仓5顶端外围固定有沉淀仓挡板3,沉淀仓挡板3以45°角向内聚拢,延伸高度应大致等同或高于蒸发皿2的高度,所述沉淀仓顶部固定有沉淀仓支架4,所述沉淀仓支架4为十字支架,用于固定放置上方蒸发皿2,所述沉淀仓支架4与所述蒸发皿2固定连接,沉淀仓底部与下方连通器14垂直贯穿连接,沉淀仓内海水高度与当前海平面保持一致,海水在沉淀仓内呈相对静置,沉淀仓储存的海水对沉淀仓外壁起降温作用,沉淀物在重力作用下通过下方连通器14排出,静置后上方清液通过连通器14随海面波动进行周期性波动,液面于高位时上层清液通过蒸发皿2与沉淀仓之间缝隙渗入上方蒸发皿2,蒸发皿2与沉淀仓之间的缝隙与向内聚拢的沉淀仓挡板3有效阻止沉淀仓内储存海水受外界环境震荡飞溅流入沉淀仓外的冷凝通道7。

进一步优化方案,所述蒸发皿2底部为半圆形或锥形,方便蒸发皿2内残留的盐粒流入连通器14,随海水排出,所述蒸发皿2底部与所述沉淀仓5连通,所述蒸发皿2顶部放置有光热蒸发器1,所述蒸发皿2外壁与底部覆有隔热涂层或隔热泡沫,减少蒸发皿2中光热蒸发材料1与海水界面之间蒸发温度的流失,保证高的蒸发温度,提高界面光热蒸发效率。也可以去掉沉淀仓支架4和蒸发皿2,使光热蒸发器1直接漂浮在沉淀仓5顶部,光热蒸发器1直接蒸发沉淀仓5内的海水,产生水蒸气。

进一步优化方案,所述冷凝仓包括冷凝仓壁6,所述冷凝仓壁6与所述沉淀仓壁之间构成冷凝通道7,所述冷凝仓壁6顶部与所述蒸发罩15固定连接,所述冷凝通道7底端连通有冷凝集水通道9,由内外部海水提供流动冷凝条件,所述冷凝集水通道9底端与所述储水仓11连通。冷凝集水通道9末端设有集水孔,冷凝后的蒸馏水受重力自然下流,通过冷凝集水通道9末端集水孔流入下方储水仓。冷凝通道7由内外部海水提供流动冷凝条件,外部海水通过过滤器过滤后与冷凝仓外壁直接接触对其进行降温,沉淀仓5内通过连通器14进入的海水对冷凝仓壁6进行内部降温,在蒸汽受上方蒸发罩15引导后,已冷凝的水珠和未冷凝的蒸汽进入冷凝通道7开始二次冷凝并引流,冷凝完成后通过冷凝仓壁6形成的漏斗状引流板进入冷凝通道7末端集水孔,通过集水通道进入下层储水仓。

蒸发罩15整体呈透明球形状罩子,与蒸发皿2同心装配,通过其自身透明材质来聚拢光照,照射至蒸发皿2与光热蒸发器上1,增加光照强度提高光热蒸发效率,在自身的半球形空间内提供水蒸气的冷凝条件,而后冷凝后的水珠顺罩壁自然滑落至下方冷凝通道7,蒸发罩15上方有小孔用于调节装置内气压,以保证连通器14的正常工作,该小孔足够小,只会导致微量海水通过蒸发罩15外壁进入内部,故只作用于平衡内外气压。

进一步优化方案,所述储水仓11为若干个,若干个所述储水仓11分别与所述冷凝仓连通,所述储水仓11内部底端固定有定量排水装置12,所述储水仓11内部底端开设有储水仓排水口13,所述储水仓排水口13与所述软管35连通。储水仓11位于装置下部,顶面贴合过滤器底端,使得该装置整体外观紧凑、协调,储水仓11顶部设置小孔与上冷凝集水通道9集水孔垂直贯穿,用于收集冷凝过后的蒸馏水,蒸馏水通过冷凝集水通道9随机引流至相应集水孔内,储水仓11内中央呈圆柱形,底端为向内聚拢的锥形,储水仓11与该装置主体可分离,可灵活模块化设计储水仓11数量为2-4个,以增加蓄水容量,根据使用者人数需求自由选择。

进一步优化方案,所述定量排水装置12包括圆形支架27,所述圆形支架27与所述储水仓11内部底端固定连接,所述圆形支架27顶部固定有浮筒滑轨21,所述浮筒滑轨21内部滑动连接有连接杆25,所述连接杆25上固定有卡扣24,所述连接杆25顶端固定连接有高液位浮筒20,所述连接杆25底端固定连接有橡胶塞26,所述橡胶塞26与所述储水仓排水口13可拆卸连接,所述浮筒滑轨21外部滑动连接有低液位浮筒23,所述低液位浮筒23与所述浮筒滑轨21之间铰接有阻止件22,所述阻止件22与所述卡扣24相适配。定量排水装置12位于储水仓11底侧,其底部橡胶塞26圆心需与储水仓排水口13同心装配,排水装置12用于检测、控制储水仓11内的蓄水状态,当储水仓11内水位线到达一定高度后,橡胶塞26会离开储水仓排水口13,储水仓排水口13会在打开状态保持一段时间,橡胶塞26不会立刻下落,关键在于低液位浮筒23,低液位浮筒23上方有一个阻止件22卡在连接杆25的卡扣24上,使高液位浮筒20不能下落,储水仓开始蓄水后,水位提升,低液位浮筒23浮起,此时阻止件22的位置发生变化,水位继续提升,当水位达到一定高度后带动高液位浮筒20漂浮,高液位浮筒20带动下方橡胶塞26提升,储水仓11开始从储水仓排水口13泄水,此时低液位浮筒23还处于上浮状态,阻止件23正处于关闭状态,卡扣24挂在了阻止件23上,当水面高度下降到一定程度后,低液位浮筒23下降,阻止件23脱离卡扣24,橡胶塞26下落,关闭储水仓排水口13,储水仓11继续开始储水。

进一步优化方案,所述负压收集装置包括外壳30,所述外壳30顶端开设有进水口28,所述进水口28与所述软管35连通,所述外壳30底端固定有外壳限制扣32,防止活塞31脱离外壳30内壁,所述外壳30内部滑动连接有活塞31,所述活塞31底端固定连接有活塞连接块33,所述活塞连接块33底端可拆卸连接有铅块34,所述铅块34为半球形铅块,所述外壳30外部固定连接有第二浮圈29。

使用时,利用第二浮圈29将其主体漂浮在海面上,活塞31通过活塞连接块33连接铅块34,本体浮于海面,铅块34在重力作用下不断向下,外壳30与活塞31之间的空腔在末端重物的拉伸下持续负压状态,待储水仓排水口13打开后,储水仓11内的水会在负压的作用下被抽入外壳30与活塞31之间的空腔,直到抽满,而后以密封状态进行保存,铅块34与活塞连接块33为可拆卸设计,在保存时取下底部铅块34,得益于活塞31良好的密封性,本装置可直接作为拥有密封条件的桶装水使用。

进一步优化方案,为了使蒸发装置在海面漂浮时保持平稳,所述蒸发装置外部固定连接有第一浮圈19,第一浮圈19与冷凝仓固定连接。

一种太阳能驱动的界面蒸发收集装置的使用方法,具体步骤如下:

步骤一:将蒸发装置与负压收集装置通过软管35连通,放置于海水中,海水先进入蒸发装置,经蒸发装置蒸馏后再通过软管35进入负压收集装置;

步骤二:海水通过过滤装置进行初步过滤,然后进入连通器14;

步骤三:海水通过连通器14进入沉淀仓5,一部分海水通过沉淀仓5进入蒸发皿2,沉淀仓5内另一部分海水随沉淀物从沉淀仓5底部流回连通器14,从连通器14底部排出;

步骤四:阳光透过蒸发罩15照射到蒸发皿2中的光热蒸发器1上,蒸发皿2内的海水开始蒸发变为水蒸气,水蒸气上升在蒸发罩15上凝结,凝结后的水滴顺蒸发罩15内壁流入冷凝仓,并冷凝汇集为蒸馏水,蒸馏水沿冷凝仓与储水仓之间的冷凝集水通道7进入储水仓11;

步骤五:储水仓11内的蒸馏水在仓内水位达到一定量时,通过定量排水装置12开启储水仓排水口13,被负压收集装置内的负压通过软管35吸入负压收集装置储存,待储水仓11内排空后关闭储水仓排水口13。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

再多了解一些
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