一种套筒式鼓泡增湿海水淡化装置的制作方法

本发明涉及海水淡化领域技术领域，具体涉及一种套筒式鼓泡增湿太阳能海水淡化装置。

背景技术：

随着淡水资源的短缺，海水淡化技术日益受到各个国家的重视。海水淡化就是将海水中的盐分和水分分离的过程，最终得到淡水和浓缩盐水。传统的海水淡化方法主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、冷冻法、水合物法和溶剂萃取法等。目前蒸馏法已经实现工业化生产，但是传统的蒸馏法能耗高，经济效益低且存在海水淡化装置结构复杂，操作运行困难，海水腐蚀较大和换热效率低等问题。反渗透法以其设备结构简单，易于维护等优点已经逐渐取代蒸馏法成为目前海水淡化市场最广泛应用的技术。

鼓泡式太阳能海水淡化技术是以太阳能为能量，利用增湿除湿原理进行海水淡化的一门技术。其基本思想为利用空气通入热海水中形成气泡,在气泡上升的过程中吸收海水的热量和蒸发出的水蒸气,即为增湿过程；收集水蒸气,冷凝以获得淡水，即为除湿过程。湿除湿海水淡化方法是目前研究的热点,具有规模灵活、设备投资和操作成本适中、可利用低位热能、技术水平要求低、装置利于小型化等优点，该技术被认为是太阳能海水淡化中最具前景的方法。而在工业中，增湿除湿海水淡化装置的研究相对较少；因此，研制新型高效的增湿除湿太阳能海水淡化装置意义非凡。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为了克服上述背景技术的不足和缺点，提出一种套筒式鼓泡增湿海水淡化装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种套筒式鼓泡增湿海水淡化装置，所述装置包括太阳能集热器、鼓泡蒸发筒、鼓泡器、冷凝筒、热管、波纹导热板、海水冷却筒、淡水箱、浓海水换热槽、太阳能光伏板、蓄电池、气泵、水泵和自动换水系统；所述鼓泡蒸发筒、冷凝筒和海水冷却筒由内至外成套筒结构；所述太阳能集热器通过管道连接到鼓泡蒸发筒；所述冷凝筒筒壁设有热管和波纹导热板；所述鼓泡器安装于鼓泡蒸发筒底部；所述自动换水系统安装于鼓泡蒸发筒内侧壁和海水冷却筒内侧壁上；所述气泵进气口通过导气管道连接到冷凝筒，出气口通过导气管道经浓海水换热槽连接到鼓泡蒸发筒，进而连接到鼓泡器；所述水泵进水口通过管道经浓海水换热槽连接到海水冷却筒，出水口通过管道连接到太阳能集热器；所述淡水箱通过管道与冷凝筒连接，浓海水换热槽通过管道与海水冷却箱连接；所述导流锥固定在冷凝筒筒盖下部；所述海水冷却箱上设置有冷海水入口；所述太阳能光伏板通过调压器连接到蓄电池，给气泵、水泵以及自动换水系统供电。

上述装置中，所述海水冷却筒与冷凝筒内底部均设有三块海水冷却箱弧形竖直固定板和冷凝筒弧形竖直固定板，冷凝筒与鼓泡蒸发筒外底部边沿均设有三块冷凝筒横向挡板和鼓泡蒸发筒横向挡板，所述三块海水冷却箱弧形竖直固定板和冷凝筒弧形竖直固定板底部均开有卡槽，让三块冷凝筒横向挡板和鼓泡蒸发筒横向挡板对应插入。

上述装置中，所述海水冷却箱弧形竖直固定板和冷凝筒弧形竖直固定板均以360度均匀分布在对应筒内，所述挡板和鼓泡蒸发筒横向挡板均以360度均匀分布在对应筒外底部边沿；通过顺时针旋转将冷凝筒固定在海水冷却筒内，将鼓泡蒸发筒固定在冷凝筒内，逆时针旋转可实现筒的分离，方便取出筒进行相应的清洁与装置维护。

上述装置中，所述热管横向分布在冷凝筒筒壁上，两端分别处于冷凝筒内和海水冷却筒内，所述波纹导热板呈长方形，1块波纹板安装在2列热管上，热管两端均设置波纹导热板。

上述装置中，所述太阳能集热器集热管采用内部有防腐蚀层的铜质真空太阳能集热管，太阳能集热器通过管道穿过海水冷却筒和冷凝筒与鼓泡蒸发筒靠近筒口处连接。

上述装置中，所述气泵入口导气管道穿过海水冷却筒与冷凝筒连接，出口导气管道经过浓海水换热槽，穿过海水冷却筒和冷凝筒与鼓泡蒸发筒连接。所述水泵进水管道经过浓海水换热槽与海水冷却筒连接，出水管道与太阳能集热器连接。

上述装置中，所述鼓泡器为若干圆柱形鼓泡头组成，鼓泡头均匀固定在鼓泡蒸发筒底部，来自气泵的气体在鼓泡蒸发筒内通过导气管和分流器连接到每个鼓泡头。

上述装置中，所述太阳能光伏板是利用太阳能电池的（一般为半导体材料）的光生伏打效应，其他部件还包括逆变器、太阳能控制器以及蓄电池，为小功率气泵和水泵以及自动换水系统提供电能。

上述装置中，所述自动换水系统采用plc控制系统对装置的给排水进行智能控制，所述自动换水系统包括鼓泡蒸发筒内液位传感器、鼓泡蒸发筒内盐度传感器、海水冷却筒内液位传感器、海水冷却筒内温度传感器和电磁阀；在蒸发筒内测壁安装液位传感器和盐度传感器，在海水冷却筒内测壁安装液位计和温度传感器，在海水冷却筒进水管道、出水管道，鼓泡蒸发筒进水管道、出水管道安装电磁阀。

上述装置中，所述导流锥用绝热材料制成。

上述装置中，所述鼓泡蒸发筒，冷凝筒，海水冷却筒采用防腐蚀性强的pvc材料制成，所述导气管道为有一定刚性的管道，所述管道与筒体连接部分均设有防水固定圈，所述海水冷却筒与鼓泡蒸发筒外壁设有聚苯乙烯材料制成的保温隔热层，海水冷却筒上设置有海水冷却筒筒盖；所述冷凝筒上设置有冷凝筒盖。

本发明相对现有技术，具有以下优点及效果：

1、本发明采用可拆卸的套筒式结构，可实现筒体及装置部件的便捷安装、拆卸、维护。

2、本发明采用绝热导流锥的结构，使从鼓泡蒸发筒出发的水蒸气沿导流锥很好地进入冷凝筒。

3、本发明在冷凝筒壁安装热管和波纹导热板，使得进入冷凝筒的水蒸气能快速高效冷凝获得淡水，放出的冷凝热传到海水冷却筒对筒内海水进行预热。

4、本发明采用自动换水系统对装置的给排水进行智能控制，减少工作过程劳动力投入。

5、本发明产生的浓海水经过浓海水换热槽再排放进行后处理，在换热槽中对流经的气体和海水进行预热，提高能量利用率。

附图说明

图1为套筒式鼓泡增湿太阳能海水淡化装置整体结构示意图。

图2为套筒式鼓泡增湿太阳能海水淡化装置套筒部分结构示意图。

图3为套筒式鼓泡增湿太阳能海水淡化装置套筒部分横向剖面图。

图4为套筒式鼓泡增湿太阳能海水淡化装置挡板和竖直板旋转安装图。

图5为套筒式鼓泡增湿太阳能海水淡化装置挡板旋入竖直板卡槽后的示意图。

图6为套筒式鼓泡增湿太阳能海水淡化装置鼓泡蒸发筒内分流器示意图。

图中各个部件如下：

太阳能集热器1、鼓泡蒸发筒2、鼓泡器201、分流器202、鼓泡蒸发筒横向挡板203、冷凝筒3；热管301、波纹导热板302、冷凝筒弧形竖直固定板303、冷凝筒横向挡板304、导流锥305、冷凝筒盖306、海水冷却筒4、海水冷却箱弧形竖直固定板401、海水冷却筒筒盖402、淡水箱5、浓海水换热槽6、太阳能光伏板7、蓄电池701、气泵8、水泵9、鼓泡蒸发筒内液位传感器1001、鼓泡蒸发筒内盐度传感器1002、海水冷却筒内液位传感器1003、海水冷却筒内温度传感器1004、电磁阀1005。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1至图6所示，一种套筒式鼓泡增湿海水淡化装置，所述装置包括太阳能集热器1、鼓泡蒸发筒2、鼓泡器201、冷凝筒3、热管301、波纹导热板302、海水冷却筒4、淡水箱5、浓海水换热槽6、太阳能光伏板7、蓄电池701、气泵8、水泵9和自动换水系统10；所述鼓泡蒸发筒2、冷凝筒3和海水冷却筒4由内至外成套筒结构；所述太阳能集热器1通过管道连接到鼓泡蒸发筒2；所述冷凝筒3筒壁设有热管301和波纹导热板302；所述鼓泡器201安装于鼓泡蒸发筒2底部；所述自动换水系统安装于鼓泡蒸发筒2内侧壁和海水冷却筒4内侧壁上；所述气泵8进气口通过导气管道连接到冷凝筒3，出气口通过导气管道经浓海水换热槽6连接到鼓泡蒸发筒2，进而连接到鼓泡器201；所述水泵9进水口通过管道经浓海水换热槽6连接到海水冷却筒4，出水口通过管道连接到太阳能集热器1；所述淡水箱5通过管道与冷凝筒3连接，浓海水换热槽6通过管道与海水冷却箱4连接；所述导流锥305固定在冷凝筒3筒盖306下部；所述海水冷却箱4上设置有冷海水入口；所述太阳能光伏板7通过调压器连接到蓄电池701，给气泵8、水泵9以及自动换水系统供电。所述海水冷却筒4与冷凝筒3内底部均设有三块海水冷却箱弧形竖直固定板401和冷凝筒弧形竖直固定板303，冷凝筒3与鼓泡蒸发筒2外底部边沿均设有三块冷凝筒横向挡板304和鼓泡蒸发筒横向挡板203，所述三块海水冷却箱弧形竖直固定板401和冷凝筒弧形竖直固定板303底部均开有卡槽，让三块冷凝筒横向挡板304和鼓泡蒸发筒横向挡板203对应插入。所述海水冷却箱弧形竖直固定板401和冷凝筒弧形竖直固定板303均以360度均匀分布在对应筒内，所述挡板304和鼓泡蒸发筒横向挡板203均以360度均匀分布在对应筒外底部边沿；通过顺时针旋转将冷凝筒3固定在海水冷却筒4内，将鼓泡蒸发筒2固定在冷凝筒3内，逆时针旋转可实现筒的分离，方便取出筒进行相应的清洁与装置维护。所述热管301横向分布在冷凝筒3筒壁上，两端分别处于冷凝筒3内和海水冷却筒4内，所述波纹导热板302呈长方形，1块波纹板安装在2列热管上，热管两端均设置波纹导热板。所述太阳能集热器集1热管采用内部有防腐蚀层的铜质真空太阳能集热管，太阳能集热1器通过管道穿过海水冷却筒4和冷凝筒3与鼓泡蒸发筒2靠近筒口处连接。所述气泵8入口导气管道穿过海水冷却筒4与冷凝筒3连接，出口导气管道经过浓海水换热槽6，穿过海水冷却筒4和冷凝筒3与鼓泡蒸发筒2连接。所述水泵9进水管道经过浓海水换热槽6与海水冷却筒4连接，出水管道与太阳能集热器1连接。所述鼓泡器201为若干圆柱形鼓泡头组成，鼓泡头均匀固定在鼓泡蒸发筒2底部，来自气泵8的气体在鼓泡蒸发筒2内通过导气管和分流器202连接到每个鼓泡头。所述太阳能光伏板7是利用太阳能电池的（一般为半导体材料）的光生伏打效应，其他部件还包括逆变器、太阳能控制器以及蓄电池，为小功率气泵8和水泵9以及自动换水系统10提供电能。所述自动换水系统采用plc控制系统对装置的给排水进行智能控制，所述自动换水系统包括鼓泡蒸发筒内液位传感器1001、鼓泡蒸发筒内盐度传感器1002、海水冷却筒内液位传感器1003、海水冷却筒内温度传感器1004和电磁阀1005；在蒸发筒2内测壁安装液位传感器1001和盐度传感器1002，在海水冷却筒4内测壁安装液位计1003和温度传感器1004，在海水冷却筒4进水管道、出水管道，鼓泡蒸发筒2进水管道、出水管道安装电磁阀1005。所述导流锥305用绝热材料制成。所述鼓泡蒸发筒2、冷凝筒3、海水冷却筒4采用防腐蚀性强的pvc材料制成，所述导气管道为有一定刚性的管道，所述管道与筒体连接部分均设有防水固定圈，所述海水冷却筒4与鼓泡蒸发筒2外壁设有聚苯乙烯材料制成的保温隔热层，海水冷却筒4上设置有海水冷却筒筒盖402；所述冷凝筒3上设置有冷凝筒盖306。

工作时，太阳能集热器1给鼓泡蒸发筒2提供热海水，气泵8泵入气体通过鼓泡器201进行鼓泡，产生的湿空气经过导流锥305进入冷凝筒3冷凝得到淡水，放出的热量通过热管301和波纹导热板302传到海水冷却箱4对其中的冷海水进行预热到一定温度，淡水通过管道流进淡水箱5，气体在气泵8的作用下经过浓海水换热槽6预热后进入鼓泡蒸发筒2通过鼓泡器201继续鼓泡，预热的海水经过浓海水换热槽6二次预热后在水泵9的作用下通过管道进入太阳能集热器进行加热。所述管道安装有一定数量的阀门用于管道流量控制以及系统维修。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。