专利名称：太阳能光馏板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合物分离装置，尤其是利用太阳能将一种液体从另一种 液体中分离出来的分馏装置，属于太阳能利用技术和分离设备技术领域。
背景技术：
目前，要将两种液体混合物分离，或将液体中溶解的离子、杂质分离出去， 如吸收式空调制冷剂的再生、海水淡化等，公知的方法是使用分馏塔、蒸馏釜 等设备进行蒸馏，这种方法需要消耗大量的高品位热能。近年来采用膜分离技 术，对一些特定的混合物进行分离，如利用膜分离技术进行海水淡化，虽然耗 能较少，但其工作条件要求高、设备成本较高，分离膜机械性能差、工作寿命 不长、可分离的对象有限，难以在多领域、大范围推广。
发明内容
为了解决如吸收式空调制冷剂再生、海水淡化等混合物分离中或能耗高、 或成本高等缺点，本发明提供了一种新型太阳能分馏装置，该装置可利用太阳 能提供热量，进行混合物分离，该装置工作条件要求不高，可分离的物质范围 广，结构简单，安装方便，运行稳定，节省能源，设备造价低。
本发明为解决其技术问题采用了如下技术方案 一种太阳能光馏板，由光 馏管、冷凝器、换热器、并流器、分配控制器、滴注器、框架组成。其特征在 于所述的光馏管由真空管、加热环、格栅、回流片、前端口、后端口组成。 真空管由内外两层玻璃管构成，玻璃管两端的双层管壁被烧连在一起，前端形 成真空管颈部，后端形成真空管尾部，中间的两层玻璃管夹层抽成真空。前端 口是真空管颈部左上方的大开口。后端口是真空管尾部右下方的小开口。加热 环是由一组相互独立的加热环组成，加热环呈"圆筒"，由铜质或铝质等导热材 质制成，外表面溅镀了吸光材料，能吸收阳光，将光能转变成热能。格栅由一组格栅组成，格栅为不导热材质，呈"圆环"形，格栅底部有"扇面"形档 栅。回流片由一组回流片组成，回流片为不导热材质，呈"瓦"形。
加热环依次套装在真空管内腔，紧贴管壁，格栅安装在两加热环之间，将真 空管内腔分隔成一组相对独立的小室，回流片穿过格栅，安装在档栅正上方， 贴近加热环上沿，前低后高，跨在两个小室之间。
所述的太阳能光馏板，其冷凝器由冷凝室、冷凝管、回流管、混合液入口、 混合液出口、轻组分出口组成。冷凝管盘绕在冷凝室内，回流管放置在光馏管 前端口的上方，冷凝管与回流管相连通，混合液入口、轻组分出口伸出冷凝室 外。
所述的太阳能光馏板，其换热器是逆流换热器，由换热内管、换热外管、 壳体、换热内管入口、换热内管出口、换热外管入口、换热外管出口组成。换 热内管套入换热外管里面，换热内管和换热外管一起盘绕在壳体内，换热内管 入口、换热内管出口、换热外管入口、换热外管出口伸出壳体外。
所述的太阳能光馏板，其并流器由并流内管、并流外管、并流内管出口、 并流外管入口、并流外管出口组成。并流内管套入并封装在并流外管里，并流 内管出口从并流外管伸出。
所述的太阳能光馏板，其分配控制器由分配器、控制器组成。控制器由控 制阀和控制模块组成。控制模块采用背景前馈控制加温度反馈控制方式，背景 前馈根据环境温度、光强等因素给出控制信号，温度反馈根据光馏管后端口重 组分的温度给出控制信号。
所述的太阳能光馏板，其滴注器是一支"针"形滴管，安放在冷凝室里光 馏管的前端口，采用滴注的方式给光馏管进料。
所述的太阳能光馏板，其框架是矩形金属架，框架左右两边分别将冷凝器 和并流器托起，光馏管、冷凝器、并流器安放在框架的前方，与框架一起组成 矩形面板，换热器、分配控制器和冷凝器的一部分安装在矩形板面的背面。
所述的太阳能光馏板，其光馏管是一组并行排列的光馏管，光馏管前端口插入冷凝器，冷凝器的冷凝室壁与光馏管的真空管颈部烧结相连，光馏管后端 口插入并流器，并流器的并流外管与光馏管的真空管尾部烧结相连，并流器的 并流内管与光馏管后端口烧结连通。冷凝器的混合液出口与换热器的换热内管 入口连通，换热器的换热内管出口与并流器的并流外管入口连通，换热器的换 热外管入口与并流器的并流内管出口连通。并流器的并流外管出口与分配控制 器入口连通。分配控制器出口与一组滴注器连通。
在阳光的照射下，光馏管中的加热环吸收光能，转化成热能，光馏管温度 升高。光馏管的真空管尾部有温度传感器，当温度升高到一定程度时，传感器 启动分配控制器，待分馏的混合液从冷凝器的混合液入口输入，经与冷凝器、 换热器、并流器换热，再流经分配控制器，送至滴注器，从滴注器滴注到光馏 管前端口，混合液在光馏管里向后端口流动，依次流经一个个加热环，温度逐 渐升高。设定靠近前端口的小室为第l小室，在第N小室里， 一定压力条件下， 混合液里的轻组分汽化，气态轻组分一部分朝前端口流去， 一部分在上面的回
流片上冷凝，凝结的组分被引导流入第N-l小室里，随后又被带到第N小室继 续受热，反复汽化、冷凝；混合液里未汽化的组分流向第N+l小室；最后混合 液在光馏管中被分馏为气态轻组分和液态重组分。气态轻组分从前端口流出， 遇到回流管， 一部分冷凝回流滴入前端口，其余部分在冷凝管上凝结，从冷凝 器的轻组分出口输出。气态轻组分在冷凝器里冷凝同时，其热量被混合液回收。 液态重组分从后端口流出，经并流器、换热器回收热量后，从换热器的换热外 管出口输出。
本发明有益效果是，本发明将太阳能的吸收、加热、冷凝、传热、换热集 于一体，省略了热量长距离传输、多次换热等环节，降低了热能损耗，提高传 热效率；本发明结构简单、紧凑，运行稳定，设备造价低廉；本发明采用矩形
面板结构，既可安放在屋顶，又可挂在墙壁，与建筑物结合友好。
图1是本发明的太阳能光馏板结构示意图；图2是本发明的光馏管结构示意图； 图3是本发明的冷凝器结构示意图； 图4是本发明的换热器结构示意图； 图5是本发明的并流器结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明由光馏管7、冷凝器2、换热器l、并流器6、分配控 制器5、滴注器4、框架3组成。光馏管7的前端口 21插入冷凝器2里，光馏 管7的后端口 28插入并流器6里。框架3左右两边分别将冷凝器2和并流器6 托起，光馏管7、冷凝器2、并流器6安放在框架3的前方，与框架3—起组成 矩形面板，换热器1、分配控制器5和冷凝器2的一部分安装在矩形面板的背面 (框架以外部分在面板背面，直观起见，把它们画到前面)。冷凝器2的混合液 出口与换热器l的换热内管入口相连通，换热器1的换热内管出口与并流器6 的并流外管入口相连通，换热器1的换热外管入口与并流器6的并流内管出口 相连通。并流器6的并流外管出口与分配控制器5入口相连通。分配控制器5 出口与一组滴注器4相连通。混合液入口 31是混合液输入的通道，轻组分出口 37是轻组分输出的通道，换热外管出口 48是重组分输出的通道。
如图2所示，光馏管由真空管25、加热环23、格栅24、回流片27、前端 口21、后端口28组成。真空管由内外两层玻璃管构成，玻璃管两端的双层管壁 被烧连在一起，前端形成真空管颈部22，后端形成真空管尾部29。前端口 21 在真空管颈部22的左上方，后端口 28在真空管尾部29右下方。加热环23依 次套装在真空管25内腔，紧贴管壁，格栅24安装在两加热环23之间，回流片 27贴近加热环23上沿，穿过格栅24,安装的档栅26正上方，前低后高，跨在 两个小室之间。
如图3所示，冷凝器由冷凝室32、冷凝管35、回流管36、混合液入口 31、 混合液出口 38、轻组分出口 37组成。冷凝管35盘绕在冷凝室32内，回流管36放置在光馏管前端口 21的上方，冷凝管35与回流管36相连通。冷凝器的冷 凝室壁33与光馏管的真空管颈部22烧结相连。混合液入口 31、混合液出口 38、 轻组分出口 37伸出冷凝室32外。
如图4所示，换热器由换热内管42、换热外管46、壳体45、换热内管入口 41、换热内管出口44、换热外管入口43、换热外管出口48组成。换热内管42 套入换热外管46里面，换热内管42和换热外管46 —起盘绕在壳体45内，换 热内管入口41、换热内管出口44、换热外管入43口、换热外管出口48伸出壳 体45外。
如图5所示，并流器由并流内管53、并流外管52、并流内管出口55、并流 外管入口 56、并流外管出口 51组成。并流内管53套入并封装在并流外管52里。 光馏管的真空管尾部29插入并流外管52，并与管壁其烧结相连，光馏管后端口 28插入并流内管53里并烧结连通。
本发明的工作流程如下
待分馏的混合液从混合液入口 31输入，先流经冷凝器2与气态轻组分换热 后，再流经换热器1与重组分换热，然后流进并流器6继续与重组分换热，再 经分配控制器5、滴注器4滴注到光馏管7的前端口 21上，混合液在光馏管7 里向后端口28缓慢流动，被加热环依次加热，温度逐渐升高。在适当的温度和 压力下，混合液经过反复汽化、冷凝，被分馏为气态轻组分和液态重组分。气 态轻组分从光馏管7的前端口 21流出，进入冷凝器2，冷凝后从轻组分出口 37 输出；液态重组分从光馏管7的后端口28流出，汇入并流器6，经换热器l回 收热量后，从换热外管出口48输出。
权利要求
1、一种太阳能光馏板，其特征在于由光馏管(7)、冷凝器(2)、换热器(1)、并流器(6)、分配控制器(5)、滴注器(4)、框架(3)组成。其光馏管是一组并行排列的光馏管(7)，光馏管(7)的前端口(21)插入冷凝器(2)里，冷凝器(2)的冷凝室壁(33)与光馏管(7)的真空管颈部(22)烧结相连，光馏管(7)的后端口(28)插入并流器(6)里，并流器(6)的并流外管(52)与光馏管(7)的真空管尾部(29)烧结相连，并流器(6)的并流内管(53)与光馏管后端口(28)烧结连通。冷凝器(2)的混合液出口(38)与换热器(1)的换热内管入口(41)相连通，换热器(1)的换热内管出口(44)与并流器(6)的并流外管入口(56)相连通，换热器(1)的换热外管入口(43)与并流器(6)的并流内管出口(55)相连通。并流器(6)的并流外管出口(51)与分配控制器(5)入口相连通。分配控制器(5)出口与一组滴注器(4)相连通。混合液入口(31)是混合液输入的通道，轻组分出口(37)是轻组分输出的通道，换热外管出口(48)是重组分输出的通道。
2、 根据权利要求1所述的太阳能光馏板，其特征还在于所述的光馏管(7) 由真空管(25)、加热环(23)、格栅(24)、回流片(27)、前端口 (21)、后端 口 (28)组成。真空管(25)由内外两层玻璃管构成，玻璃管两端的双层管壁 被烧连在一起，前端形成真空管颈部(22)，后端形成真空管尾部(29)。中间 的两层玻璃管夹层抽成真空。前端口 (21)在真空管颈部(22)的左上方，后 端口 (28)在真空管尾部(29)右下方。加热环(23)呈"圆筒"，由铜质或铝 质等导热材质制成，外表面溅镀了吸光材料，能吸收阳光，将光能转变成热能。 格栅(24)呈"圆环"形，为不导热材质制成，格栅底部有"扇面"形档栅(26)，将真空管(25)内腔分隔成一组相对独立的小室。回流片(27)呈"瓦" 形，由不导热材质制成。加热环(23)依次套装在真空管(25)内腔，紧贴管 壁，格栅(24)安装在两加热环(23)之间，回流片(27)贴近加热环(23) 上沿，穿过格栅(24)，安装的档栅(26)正上方，前低后高，跨在两个小室之 间。
3、 根据权利要求1所述的太阳能光馏板，其特征还在于所述的冷凝器(2)由冷凝室(32)、冷凝管(35)、回流管(36)、混合液入口 (31)、混合液出口 (38)、轻组分出口 (37)组成。冷凝管(35)盘绕在冷凝室(32)内，回流管 (36)放置在光馏管前端口 (21)的上方，冷凝管(35)与回流管(36)相连 通。冷凝器的冷凝室壁(33)与光馏管的真空管颈部(22)烧结相连。混合液 入口 (31)、混合液出口 (38)、轻组分出口 (37)伸出冷凝室(32)夕卜。
4、 根据权利要求1所述的太阳能光馏板，其特征还在于所述的换热器(1) 由换热内管(42)、换热外管(46)、壳体(45)、换热内管入口 (41)、换热内 管出口 (44)、换热外管入口 (43)、换热外管出口 (48)组成。换热内管(42) 套入换热外管(46)里面，换热内管(42)和换热外管(46) —起盘绕在壳体(45)内，换热内管入口 (41)、换热内管出口 (44)、换热外管入(43) 口、 换热外管出口 (48)伸出壳体(45)夕卜。
5、 根据权利要求1所述的太阳能光馏板，其特征还在于所述的并流器(6) 由并流内管(53)、并流外管(52)、并流内管出口 (55)、并流外管入口 (56)、 并流外管出口 (51)组成。并流内管(53)套入并封装在并流外管(52)里。 光馏管的真空管尾部(29)插入并流外管(52)，并与管壁其烧结相连，光馏管 后端口 (28)插入并流内管(53)里并烧结连通。
6、 根据权利要求l所述的太阳能光馏板，其特征还在于所述的分配控制 器(5)由分配器、控制器组成。控制器由控制阀和控制模块组成。
7、 根据权利要求1所述的太阳能光馏板，其特征还在于所述的滴注器(4) 是一支"针"形滴管，安放在冷凝器(2)的冷凝室(32)里、光馏管(7)的 前端口 (21)。
8、 根据权利要求l所述的太阳能光馏板，其特征还在于所述的框架(3) 是矩形金属架，框架(3)左右两边分别将冷凝器(2)和并流器(6)托起，光 馏管(7)、冷凝器(2)、并流器(6)安放在框架(3)的前方，与框架(3) — 起组成矩形面板，换热器(1)、分配控制器(5)和冷凝器(2)的一部分安装在矩形面板的背面。
9、 根据权利要求l所述的太阳能光馏板，其特征还在于本发明采用了滴注的进料方式。滴注器(4)在分配控制器(5)的控制下给光馏管(7)进料。 光馏管(7)既是液体下行的通道，也是气体上行的通道。
10、 根据权利要求1所述的太阳能光馏板，其特征还在于本发明将太阳 能的吸收、加热、传热、分馏、换热、冷凝集和于一体，省略了热量长距离传 输、多次换热等环节。
11、 根据权利要求1所述的太阳能光馏板，其特征还在于本发明采用矩 形面板结构。
12、 根据权利要求1所述的太阳能光馏板，其特征还在于控制模块采用 背景前馈控制加温度反馈控制的方式，背景前馈根据环境温度、光强等因素给 出控制信号，温度反馈根据光馏管后端口重组分的温度给出控制信号。
全文摘要
本发明提供一种太阳能光馏板，其由光馏管(7)、冷凝器(2)、换热器(1)、并流器(6)、分配控制器(5)、滴注器(4)、框架(3)组成。其特征在于所述的光馏管由真空管、加热环、格栅、回流片等组成，在阳光照射下，光馏管吸收光能，转化成热能，将待分馏的混合液分馏为轻组分和重组分。本发明将太阳能的吸收、加热、传热、分馏、换热、冷凝集于一体，热能损耗低，传热效率高。本发明采用矩形面板结构，结构紧凑、运行稳定、造价低廉，既可安放在屋顶，又可挂在墙壁，与建筑物结合友好。本发明可应用在吸收式空调制冷剂的再生、海水淡化等领域。
文档编号C02F1/14GK101530671SQ20091012658
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者吴硕琼 申请人:吴硕琼