一种波浪能海水淡化系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种不需要使用渗透膜的热力学海水淡化系统。它包括波浪能压力泵，波浪能压力泵通过管道连接海水蒸发换热器，海水蒸发换热器出口通过管道连接节流阀，节流阀出口连接制冷蒸发器，制冷蒸发器出口连接波浪能压力泵，形成回路，回路管道内有制冷工质。所述海水蒸发换热器内含海水蒸发腔，海水蒸发腔上连接海水进口管道、浓海水出口管道、蒸汽出口管道。蒸汽出口管道连接冷凝器，冷凝器出口连接淡水出口管道。制冷工质采用工业制冷剂即可。该系统结构简单，操作方便，成本低，可规模化淡化海水。
【专利说明】
一种波浪能海水淡化系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种海水淡化系统，尤其涉及一种波浪能海水淡化系统，属于能源领域。
【背景技术】
[0002]地球上的水储量极其丰富，但其中96.52%为海水，剩下的淡水中又有2/3集中在南半极，因此能够被人直接利用的淡水资源非常少。淡水资源问题成为制约世界各国经济与社会发展的重要因素。海水淡化是解决淡水问题的重要途径。
[0003]现在海水淡化的方法很多，世界各地投入工业生产的海水淡化方法主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法等，但这些方法的普遍问题是高能耗、高成本，需要消耗大量的机械能或者电能、尚温热能等尚品位能源。
[0004]—种可行的方法是直接用取之不尽用之不竭的海洋能进行海水淡化。波浪能是储量十分巨大的一种海洋能，中国专利局此前公开了三种波浪能海水淡化专利:一种波浪能海水淡化装置(CN201010155361)、浮体式波浪能海水淡化装置(CN201220630034)、离岸式波浪能海水淡化结合发电装置(CN201310614715)。这三个专利都是将波浪能转化为液压能，然后利用反渗透的方法进行海水淡化。此种方法需要先将波浪能转化成超高压的液压能储存，且对渗透膜要求较高，因而在实际应用中具有一定的技术难度。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种不需要使用渗透膜的热力学海水淡化系统。该系统结构简单，操作方便，成本低，可规模化淡化海水。
[0006]本发明所采用的技术方案是:
[0007]它包括波浪能压力栗，波浪能压力栗通过管道连接海水蒸发换热器，海水蒸发换热器出口通过管道连接节流阀，节流阀出口连接制冷蒸发器，制冷蒸发器出口连接波浪能压力栗，形成回路，回路管道内有制冷工质。所述海水蒸发换热器内含海水蒸发腔，海水蒸发腔上连接海水进口管道、浓海水出口管道、蒸汽出口管道。蒸汽出口管道连接冷凝器，冷凝器出口连接淡水出口管道。
[0008]所述波浪能压力栗采用振荡浮子吸收波浪能能量，带动活塞对气体工质反复做功，从而输出高压和较高温度的汽体工质。
[0009]所述海水蒸发腔可使用传统蒸馏法蒸发器结构。
[0010]所述海水蒸发腔蒸发面也可以采用多孔毛细芯分隔气液界面，海水蒸发腔获得热量，进而加热多孔毛细芯蒸发侧使海水蒸发产生蒸汽沿着多孔结构中的蒸汽通道流入冷凝器冷凝成淡水。多孔毛细芯的分布可为平板式也可以是圆筒式。
[0011]所述制冷工质可采用工业制冷剂。比如:氟利昂、四氟乙烷。
[0012]与现有技术相比，本发明取得了以下技术效果:
[0013]1.结合传统制冷循环与热法海水淡化，实现直接将制冷循环在制冷蒸发器端吸收的热量和海洋波浪能用于海水淡化，除系统启动过程需要消耗少量栗功，整个系统运行不需要消耗额外的电能。且避免了传统膜法海水淡化技术中使用成本高、易损坏的渗透膜，使得整个系统结构简单、成本较低、稳定可靠。
[0014]2.在系统工作过程中由于制冷循环，在制冷蒸发器侧会产生额外的冷量，可进一步用于空气取水或冰冻法海水淡化，从而进一步提高淡水产量；也可以用于附近居民日常生活或其它工业用途。
[0015]3.在系统海水蒸发换热器部分采用带有多孔毛细芯的蒸发器结构情况下，由于多孔结构特有的毛细栗作用可使得海水淡化过程可自发调节循环工质流动速率和海水蒸发速率，以满足波浪能不稳定的特点，达到整个系统自适应运行。
[0016]与现有技术相比，本发明的创新之处在于:1)巧妙的使用波浪能压力栗代替传统压缩机，对制冷工质进行加压，实现制冷循环。2)结合传统制冷循环中高温热侧与蒸馏法海水淡化，利用制冷循环中的高温蒸汽加热海水蒸发，进而实现直接利用波浪能进行热力学海水淡化。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图。
[0018]其中:1_波浪能压力栗、2-海水蒸发换热器、3-节流阀、4-制冷蒸发器、5-海水进口管道、6-海水蒸发腔、7-浓海水出口管道、8-蒸汽出口管道、9-冷凝器、10-淡水出口管道。
[0019]图2为海水蒸发换热器的一种结构示意图。
[0020]其中:2_海水蒸发换热器、21-换热侧、22-多孔毛细芯、23-蒸汽通道，24-海水侧。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图进一步说明本发明。
[0022]参见图1，一种波浪能海水淡化系统，包括波浪能压力栗1，波浪能压力栗连接海水蒸发换热器2，海水蒸发换热器出口连接节流阀3，节流阀出口连接制冷蒸发器4，制冷蒸发器出口连接波浪能压力栗1，形成回路，回路管道内有制冷工质；所述海水蒸发换热器内含海水蒸发腔6，海水蒸发腔上一端连接海水进口管道5、另一端连接浓海水出口管道7、蒸汽出口管道8，蒸汽出口管道连接冷凝器9，冷凝器出口连接淡水出口管道10。
[0023]本系统运行过程:参见图1，海水从海水进口管道I进入海水蒸发腔6，在海水蒸发换热器2中被高温蒸汽加热，海水受热蒸发，产生的蒸汽通过蒸汽出口管道8到冷凝器9冷凝成淡水，从淡水出口管道10排出，浓海水从浓海水出口管道7排出。海水蒸发换热器2和节流阀3、制冷蒸发器4、波浪能压力栗I形成一个传统的制冷循环。液态制冷工质在制冷蒸发器吸收环境热量蒸发变成蒸汽。气态制冷工质经过波浪能压力栗加压变成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽送到海水蒸发换热器，加热海水蒸发腔中低温海水产生水蒸气。而制冷剂工质因为释放热量凝结成高压液态制冷剂。高压液态制冷剂经过节流阀3节降压流到制冷蒸发器，在制冷蒸发器中自发吸收热量蒸发成气态，产生冷量，进入下一个循环，从而源源不断的为海水蒸发器提供高温蒸汽进行海水淡化。
[0024]参见图2，海水蒸发换热器2中可以使用多孔毛细芯22分隔气液界面，多孔毛细芯22 —侧流过海水，另一侧与制冷循环的高温蒸汽进行热交换，海水在多孔毛细芯22热侧受热蒸发，沿23蒸汽通道汇聚后流入冷凝器9。本实施例中，利用多孔毛细芯22特有的毛细栗抽吸作用，其毛细抽吸力强大的热负荷调节能力可以与制冷循环中波浪能压力栗I的输入热量进行动态匹配，有利于系统的长时间稳定运行，而不会受到波浪能可能不稳定的缺点。
[0025]海水蒸发换热器中海水蒸发腔结构决定海水蒸发所需工作温度，不同的工作温度需要不同品质的气态制冷工质来加热，而气态制冷工质的温度、压力可通过波浪能压力栗的出口参数来调节。
[0026]对于上述波浪能海水淡化系统，假设波浪能压力栗效率为80%，制冷循环COP为
3.0，海水蒸发腔工作温度为60°C，平均能量密度为2?7kW/m2的海域每平方米的波浪能每个小时可产生淡水8.8?30.8kg。10m2海域的波浪能能量每天可制造淡水21.1?73.9吨。
[0027]本发明的保护范围并不限于上述实施例，显然本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术范围内，则本发明的意图也包括这些改动和变形在内。
【主权项】
1.一种波浪能海水淡化系统，其特征在于，包括波浪能压力栗(I)，波浪能压力栗(I)连接海水蒸发换热器(2)，海水蒸发换热器(2)出口连接节流阀(3)，节流阀(3)出口连接制冷蒸发器(4)，制冷蒸发器⑷出口连接波浪能压力栗(I)，形成回路，回路管道内有制冷工质；所述海水蒸发换热器(2)内含海水蒸发腔￠)，海水蒸发腔(6)上一端连接海水进口管道(5)、另一端连接浓海水出口管道(7)、蒸汽出口管道(8)，蒸汽出口管道(8)连接冷凝器(9)，冷凝器(9)出口连接淡水出口管道(10)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述海水蒸发腔蒸发面采用多孔毛细芯分隔气液界面。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷工质采用氟利昂或四氟乙烷。
【文档编号】C02F1/04GK105883949SQ201410779090
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月2日
【发明人】刘抗, 章先涛, 何峰, 邹海青
【申请人】刘抗