背部自储水式多级太阳能蒸馏器的制作方法

本发明涉及一种背部自储水式的利用太阳能生产淡水的装置，特别是一种利用真空管太阳能集热器供热淡化海水的多级太阳能蒸馏器，属于新能源应用技术领域。

背景技术：

海水淡化是解决淡水资源短缺的重要途径，目前生产纯净水的技术主要包括反渗透膜法和蒸馏法，这两种方法都是以消耗不可替代能源为代价，其中反渗透膜法需要消耗大量的电能，传统的蒸馏法则需要大量的热能，且热能利用率低，经济性差。面临能源短缺问题日益严重的现状，利用太阳能来进行海水淡化，能够在一定程度上解决部分区域能源不足的问题。目前太阳能海水淡化系统，存在投资成本过大和能效利用率低的缺点。综合分析淡水产量低的原因，主要有：未充分利用凝结潜热，待蒸发海水热容量较大等。因此采用多级蒸发充分利用凝结潜热是提高太阳能蒸馏器性能的主要方向。

为了解决目前海水淡化装置存在的问题，依据多级蒸发冷凝和真空管集热器集热的基本思想，设计了一种背部自储水式的多级太阳能蒸馏器。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种背部自储水式多级太阳能蒸馏器，利用真空管太阳能集热器收集热能，并以此为热源淡化盐水和苦咸水，生产淡水。该装置通过真空管太阳能集热器收集热能并通过储热桶中的高温储热淡水经桶壁加热盐水槽中的海水，产生多级蒸发与冷凝过程，并经多级蒸发冷凝腔逐级向外传递，蒸汽在蒸发冷凝壁内表面冷凝，从而高效获得淡水，具有能量利用率高，产水量大的优点。

一种背部自储水式多级太阳能蒸馏器，包括真空管太阳能集热器，储热水桶，蒸馏器，保温层，淡水和浓盐水输出管道等结构。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：真空管太阳能集热器互相并联并与储热淡水连通，位于整个装置的下方，用于接收太阳光的热量，为装置的运行提供能量。多级蒸发冷凝壁与储热水桶同轴布置，且为半圆柱形壁面结构，下端利用装置底板封闭各级蒸发冷凝腔。在储热水桶和各级蒸发冷凝腔的拱面外壁设计盐水槽，海水通过海水进水管不断补充。储热水桶的下侧拱面和装置底板外侧分别设计有保温层和保温板，降低热量的损失。装置底板的内侧还设计有淡水盐水分隔板，将淡水和浓盐水分离开来，分别连接淡水输出管和浓盐水输出管。

工作原理是：真空管太阳能集热器收集太阳光为储热水桶中的淡水提供热量，该热量通过储热水桶壁传至第一级蒸发冷凝腔中，在那里首先加热桶壁外侧盐水槽中的海水，产生蒸发，蒸汽在第一级蒸发冷凝腔的外壁内侧凝结产生淡水，凝结释放的潜热被用于加热第二级蒸发冷凝腔中盐水槽内的海水，产生再次蒸发，依次将热量逐级向外传递，逐级产生淡水。产生的淡水进入该级蒸馏器底部的淡水槽，残留的浓海水流入浓盐水槽，并分别通过淡水输出管和浓海水输出管输出。

有益效果：

(1)利用太阳能为能源，环保节能。

(2)最大限度利用水蒸气的汽化潜热和高温水的显热，降低系统能耗的同时提高系统的能源利用率。

(3)真空管太阳能集热器只与淡水桶相连，加热工质为淡水，不存在结垢和腐蚀问题。

(4)装置整体设计紧凑，结构简单，具有较好的经济性和实用性。

附图说明

图1为本发明装置示意图；

图2为本发明采用外部集热的实施例图；

图3为本发明采用二级蒸发冷凝的实施例图。

其中，1-淡水输出管；2-淡水盐水分隔板；3-装置底板；4-盐水槽；5-装置外壳；6-盐水；7-海水进水管；8-蒸发冷凝壁；9-蒸发冷凝腔；10-保温板；11-浓盐水输出管；12-保温层；13-储热水桶；14-真空管太阳能集热器；15-储热淡水；16-集热器连通器；17-水箱连管。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种背部自储水式多级太阳能蒸馏器，利用太阳能储热方式加热海水产生淡水。多级太阳能蒸馏器采用同轴布置，其中储热水桶(13)为卧式圆柱形，位于中心位置，蒸发冷凝壁(8)均为半圆柱式，分布在储热水桶(13)的外周侧。在储热水桶(13)的下半圆柱面布有真空管太阳能集热器(14)。太阳光照射在真空管集热器(14)上，由储热淡水(15)储存热能，并加热分布在储热水桶(13)壁外侧盐水槽(4)中的海水(6)，产生蒸发，蒸汽在第一级蒸发冷凝腔(9)的外壁内侧凝结产生淡水，凝结释放的潜热被用于加热第二级蒸发冷凝腔(9)中盐水槽(4)内的海水(6)，产生再次蒸发，一次将热量逐级向外传递，逐级产生淡水。水蒸气进入蒸发冷凝腔(9)，并通过上侧蒸发冷凝壁(8)与冷海水换热，在其内表面冷凝，冷凝后的淡水沿内表面流入装置底板(3)的淡水槽，残留的浓盐水进入浓海水槽。蒸汽在冷凝的过程中释放潜热加热下一级蒸发冷凝壁(8)外表面海水槽(4)中的海水(6)。依次循环，形成多级蒸馏装置。最终产生的淡水通过装置底板上的淡水输出管(1)输出，浓海水通过装置底板上的浓海水输出管(11)输出。

如图2所示，为背部自储水式多级太阳能蒸馏器采用外部集热方式的实施例图。在真空管太阳能集热器的上端设计集热器连通器，且集热器连通器与储热水桶之间通过水箱连管连通，这样多元化了装置的安装方式，增加了储热水桶和蒸馏器结构放置空间的选择方案。

如图3所示，为背部自储水式多级太阳能蒸馏器采用二级系统的实施例图。整体结构和运行原理与多级系统相同，结构更加简单，可根据不同需求设计不同级数的太阳能蒸馏器装置。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
一种背部自储水式多级太阳能蒸馏器，涉及一种利用太阳能加热海水生产纯净水的装置，它包括真空管太阳能集热器、储热水桶、蒸发冷凝腔、盐水槽等；所述的真空管太阳能集热器收集太阳光为储热水桶中的淡水提供热量，该热量通过储热水桶壁传至第一级蒸发冷凝腔中，在那里首先加热桶壁外侧盐水槽中的海水，产生蒸发，蒸汽在第一级蒸发冷凝腔的外壁内侧凝结产生淡水，凝结释放的潜热被用于加热第二级蒸发冷凝腔中盐水槽内的海水，产生再次蒸发，依次将热量逐级向外传递，逐级产生淡水。装置底板上布置有盐水、淡水分隔板，还布置有盐水和淡水输出管，避免盐水和淡水混合。该装置采用多级蒸发冷凝腔结构，重复利用了热量，提高了产水效率和能量利用率。

技术研发人员：郑宏飞;崔丹丹;马兴龙
受保护的技术使用者：北京佑陆科技有限公司
技术研发日：2017.07.04
技术公布日：2019.01.15