一种太阳能海水淡化与吸附式制冷联合系统

本实用新型涉及一种太阳能海水淡化与吸附式制冷联合系统，属于太阳能中温热利用领域。

背景技术：

碟式聚光器聚光集热后焦点温度最高可达200度以上，能有效地将海水直接加热至沸腾，产生大量水蒸汽，固体吸附式制冷，采用活性炭-甲醇工质对，以高温水蒸汽的冷凝热作为热源加热吸附床，吸附床在吸收蒸汽冷凝潜热后使制冷剂脱附，经加热解析-冷凝-吸附-蒸发等几个环节实现制冷，当海水结冰时，只有纯水呈冰晶析出，海水中的盐分则不同时析出，将冰晶融化后，便可得到淡水。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种太阳能海水淡化与吸附式制冷联合系统，以太阳能作为热量源，经碟式聚光器聚光集热，加热海水产生高温蒸汽，利用蒸汽潜热加热吸附床进行制冷循环，实现制冷的同时得到冷凝淡水，制冷后的海水经冷冻法再次得到淡水，三个系统能量互补，充分利用海水显热，蒸汽凝结潜热，有效提高太阳能利用效率，减少了过程热损，得到制冷效益的同时，提高产淡水效率，节能环保，无污染物排放。

本实用新型主要由集热系统（a），制冷系统（b），海水淡化系统（c）组成，其中集热系统（a）包括碟式聚光器（23），接收器（24），供水管（25），高温水蒸气管道（27），浓盐水管道（28），制冷系统（b）包括吸附床（1），真空阀（11），管壳式冷凝器（12），节流阀（10），蒸发室（8），蒸发器（9），海水淡化系统（c）包括冷凝水管道（13），增压水泵（14），真空冷冻室（15），喷头（16），固液分离器（17），浓海水出口1（18），浓海水出口2（19），融化器（20），淡水收集箱（21）。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:利用碟式聚光器（23）的聚光集热原理，将低能流密度的太阳光集中起来，直接加热接收器（24）里面的海水，产生的高温水蒸气通过高温水蒸气入口（38）进入吸附床（1）中，在折流板（34）的作用下，在高温水蒸汽绕流区（31）中环绕黄铜管（29）流动，与黄铜管（29）充分接触换热，通过高温蒸汽冷凝后释放出的热量来加热活性炭-甲醇工质对（32），甲醇液体受热蒸发，透过金属筛管（30）进入甲醇蒸汽通道（33），当其吸附床（1）内部压力升高至冷凝温度所对应的饱和压力时，打开真空阀（11），高温甲醇蒸汽进入管壳式冷凝器（12）中，冷海水从入水口（4）进入储水箱（3）中，在水泵1（6）的抽吸下进入管壳式冷凝器（12）中，将高温甲醇蒸汽冷凝成液体，低温海水吸收蒸汽冷凝热后温度升高，回到储水箱（3）中，当接收器（24）中海水减少后，水泵2（26）又将储水箱（3）中的预热海水泵送到接收器（24）中进行补给，冷凝成液体的甲醇经节流阀（10）再次降温降压后，流入蒸发器（9）中，当甲醇全部解析后，关闭真空阀（11），夜晚无太阳光辐射时，没有高温水蒸气产生，吸附床（1）中温度下降，当其内部压力下降到蒸发温度所对应的饱和压力时，打开真空阀（11），蒸发器（9）内部由于压力骤降而使甲醇液体迅速蒸发，吸收蒸发室（8）内部热量，产生制冷效应，此过程一直持续到第二天早晨，当接收器（24）重新产生蒸汽时开始下一轮循环，冷海水通过阀门3（7）进入到蒸发室中，海水冷却到零度左右后，使用增压水泵（14）泵送进真空冷冻室（15），高压水经过喷嘴雾化后吸热，使温度急剧降低，大部分海水冷冻后析出冰晶，形成的冰晶与盐水混合物流入固液分离器（17），接收器（24）中经过浓缩后的海水经浓盐水管道（28）流入融化器（20），利用余热将分离后的冰晶融化，被冷凝成液体的高温水蒸汽也通过冷凝水管道（13）进入固液分离器（17），进一步冷却的同时，融化冰晶，最终汇聚到淡水收集箱（21）中。

附图说明

图1为系统结构简图，图中：1-吸附床，2-阀门1，3-储水箱，4-入水口，5-阀门2，6-水泵1，7-阀门3，8-蒸发室，9-蒸发器，10-节流阀，11-真空阀，12-管壳式冷凝器，13-冷凝水管道，14-增压水泵，15-真空冷冻室，16-喷嘴，17-固液分离器，18-浓海水出口1，19-浓海水出口2，20-融化器，21-淡水收集箱，22-阀门4，23-碟式聚光器，24-接收器，25-供水管，26-水泵2，27-高温水蒸气管道，28-浓海水管道。

图2为吸附床（1）横截面图，图中29-黄铜管，30-金属筛管，31-高温水蒸气绕流区，32-活性炭-甲醇工质对，33-甲醇蒸汽通道，34-折流板，35-吸附床内壁。

图3为吸附床（1）纵截面图，图中32-活性炭-甲醇工质对，33-甲醇蒸汽通道，34-折流板，35-吸附床内壁，36-甲醇蒸汽出口，37-冷凝水出口，38-高温水蒸汽入口。

具体实施方式

如图1，集热系统（a）主要包括碟式聚光器（23），接收器（24），供水管（25），高温水蒸气管道（27），浓盐水管道（28），其中接收器（24）为圆柱型不锈钢桶，位于碟式聚光器（23）的焦点位置，太阳能作为该系统的主要热量来源，碟式聚光器（23）将低能流密度的太阳光集中起来，直接加热接收器（24）里面的海水，制冷系统（b）主要包括吸附床（1），真空阀（11），管壳式冷凝器（12），节流阀（10），蒸发室（8），蒸发器（9），如图2、图3，活性炭-甲醇工质对（32）填充于黄铜管（29）与金属筛管（30）之间的间隙处，通过高温水蒸汽冷凝后释放出的热量来加热吸附床（1）中活性炭-甲醇工质对（32），活性炭颗粒直径大于金属筛管（30）孔径，避免活性炭进入甲醇蒸汽通道（33），折流板（34）为圆形金属板，与吸附床内壁（35）及黄铜管（29）外壁紧密贴合，留有一部分缺口供高温水蒸气折回流动，黄铜管（29）一端与吸附床内壁（35）焊接在一起，保证管内密封性，另一端留有开口，供甲醇蒸汽流出，在开口处用无缺口的折流板将流出的甲醇蒸汽与高温水蒸气分隔开，管壳式冷凝器（12）内部为直流管，带有折流板，甲醇蒸汽在直流管内流动，冷却海水在管外绕流，利用甲醇蒸汽的冷凝潜热预热海水，被冷凝为液体的甲醇蒸汽流入蒸发器（9）中，夜晚进行蒸发制冷，海水淡化系统（c）包括冷凝水管道（13），增压水泵（14），真空冷冻室（15），喷头（16），固液分离器（17），浓海水出口1（18），浓海水出口2（19），融化器（20），淡水收集箱（21），装置各部件之间由管道连接，各连接管道包裹保温材料，防止热量散失，其中真空冷冻室维持较低负压环境，融化器（20）为螺纹管，增大与冰晶接触面积，经接收器（24）浓缩后的热海水流入融化器（20），将分离后的冰晶融化。

技术特征：

1.一种太阳能海水淡化与吸附式制冷联合系统，其特征是包括集热系统（a），制冷系统（b），海水淡化系统（c），其中集热系统（a）包括碟式聚光器（23），接收器（24），供水管（25），高温水蒸气管道（27），浓盐水管道（28），制冷系统（b）包括吸附床（1），真空阀（11），冷凝器（12），节流阀（10），蒸发室（8），蒸发器（9），海水淡化系统（c）包括冷凝水管道（13），增压水泵（14），真空冷冻室（15），喷头（16），固液分离器（17），浓海水出口1（18），浓海水出口2（19），融化器（20），淡水收集箱（21）。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化与吸附式制冷联合系统，其特征是接收器（24）为圆柱型不锈钢桶，位于碟式聚光器（23）的焦点位置，太阳能作为该系统的热量来源，碟式聚光器（23）将低能流密度的太阳光集中起来，直接加热接收器（24）里面的海水，活性炭-甲醇工质对（32）填充于黄铜管（29）与金属筛管（30）之间的间隙处，通过高温水蒸汽冷凝后释放出的热量来加热吸附床（1）中活性炭-甲醇工质对（32），活性炭颗粒直径大于金属筛管（30）孔径，避免活性炭进入甲醇蒸汽通道（33），折流板（34）为圆形金属板，与吸附床内壁（35）及黄铜管（29）外壁紧密贴合，留有一部分缺口供高温水蒸气折回流动，黄铜管（29）一端与吸附床内壁（35）焊接在一起，保证管内密封性，另一端留有开口，供甲醇蒸汽流出，在开口处用无缺口的折流板将流出的甲醇蒸汽与高温水蒸气分隔开，管壳式冷凝器（12）内部为直流管，带有折流板，甲醇蒸汽在直流管内流动，冷却海水在管外绕流，利用甲醇蒸汽的冷凝潜热预热海水，被冷凝为液体的甲醇蒸汽流入蒸发器（9）中，夜晚进行蒸发制冷，真空冷冻室维持较低负压环境，融化器（20）为螺纹管，增大与冰晶接触面积，经接收器（24）浓缩后的热海水流入融化器（20），将分离后的冰晶融化。

技术总结
本实用新型的目的是提供一种太阳能海水淡化与吸附式制冷联合系统，采用太阳能海水淡化与吸附式制冷系统相结合的形式，由集热系统，制冷系统，海水淡化系统组成，以太阳能作为热量源，经碟式聚光器聚光集热，加热海水产生高温蒸汽，利用蒸汽潜热加热吸附床，实现制冷的同时得到冷凝淡水，制冷后的海水经冷冻法再次得到淡水，三个系统热量互补，充分利用海水显热，蒸汽凝结潜热，有效提高太阳能利用效率，减少了过程热损，得到制冷效益的同时，提高产淡水效率。

技术研发人员：季旭;范全海;兰青
受保护的技术使用者：云南师范大学
技术研发日：2020.09.16
技术公布日：2021.07.27