本发明涉及海水淡化装置领域，更具体地说，涉及一种太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置及方法。
背景技术：
我国淡水资源的总量大约2.8万亿立方米，只占世界总量的百分之六，且我国人口数量庞大，使得人均淡水拥有量很少，不足2300立方米。到目前为止，我国仍然有不少于400个城市处于缺水状态，其中110个城市属于严重缺水状态。目前，世界上众多国家生活生产需要的淡水已经凸显紧俏。因此，如何解决淡水的日常供应问题已经变成了全人类思考的重大问题。
海水淡化实质上就是一个获取淡水的方式，一般海水淡化方式主要有多级蒸发、多效蒸馏以及反渗透膜法等，但是传统的海水淡化技术投资较高，需要消耗大量的燃料或电力。作为一种可再生能源，太阳能的辐射强度非常大，清洁无毒且无环境污染，而缺水的干旱地区，往往都是太阳能资源丰富的地区；在太阳辐射强烈的季节，也正好是需求淡水最多的季节。因此，利用太阳能淡化海水是一项利国利民并有利于环境的工程。
目前，海水淡化最常用的方法主要有多级闪蒸法、多级蒸馏法、反渗透法和电渗析法。多级闪蒸法除了消耗热能，在驱动真空泵和水泵时还消耗了大量电力；多级蒸馏法除消耗热能，在驱动水泵和风机时同样消耗一定电力；反渗透法不消耗热能，但在产生外压时同样消耗大量电力，另外对反渗透外膜的要求很高；电渗析法以电位差为动力，不消耗热能，但需引入电力。现有技术中关于太阳能海水淡化装置，已有大量相关专利公开，例如专利公开号：cn104944490a，公开日：2015年09月30日，发明创造名称为：太阳能海水淡化系统，该申请案公开了一种太阳能海水淡化系统，它包括储海水系统、分离系统、液化系统、淡水收集系统和余水抽离系统，储海水系统包括用来储存海水的分别与大海及太阳能集热器的集热管连通的储海水箱，以及用来预热海水的余热交换器，其内换热盘管一端与大海连通、另一端与储海水箱连通。该申请案提供的太阳能海水淡化系统具有所得淡水纯度高、启动快和使用可靠等特点。
以上太阳能海水淡化技术，通常将太阳能集热与海水蒸馏脱盐集于一体，装置占地面积大，启动慢，单位采光面积产水量低。同时，蒸汽的凝结潜热未被有效利用，比如单级盘式太阳能蒸馏器没有充分利用装置内水蒸气在盖板处凝结所释放出来的潜热；以及需要提供强大的驱动力，比如水泵等装置；以上因素均使得海水淡化的效率较低，制约了现有太阳能海水淡化技术的应用和推广。
综上所述，如何克服现有太阳能海水淡化装置海水淡化效率较低的不足，是现有技术中亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有太阳能海水淡化装置海水淡化效率较低的不足，提供了一种太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置及方法，整个装置完全利用太阳能，海水淡化效率高。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置，包括：
海水箱；
u型玻璃管，该u型玻璃管的一端与海水箱连通，u型玻璃管的另一端设有密封盖，所述u型玻璃管由内层u型玻璃管和外层u型玻璃管嵌套而成，内层u型玻璃管和外层u型玻璃管之间的空间抽真空处理；内层u型玻璃管的外表面设有吸热涂层；
集热罩，该集热罩为玻璃外罩，所述集热罩罩在u型玻璃管设有密封盖的一侧；
淡水箱；
导管，该导管的一端与淡水箱连通，导管的另一端伸入u型玻璃管内部并延伸至u型玻璃管设有密封盖的一端，且导管的另一端开口设置，该导管另一端的高度高于u型玻璃管与海水箱连通处的高度；所述淡水箱与导管连通处的高度低于u型玻璃管与海水箱连通处的高度。
作为本发明更进一步的改进，还包括：
反冲水箱；
反冲管，该反冲管的一端与反冲水箱连通，反冲管的另一端与u型玻璃管设有密封盖的一端连通，所述u型玻璃管上设有反冲水引出管，该反冲水引出管上设有反冲泄水阀。
作为本发明更进一步的改进，所述导管的另一端的开口上安装有开闭阀。
作为本发明更进一步的改进，所述淡水箱上连通有出水管，该出水管上设有a泄水阀。
作为本发明更进一步的改进，所述u型玻璃管上靠近海水箱处设有b泄水阀。
作为本发明更进一步的改进，所述反冲管上设有c泄水阀。
作为本发明更进一步的改进，所述导管靠近u型玻璃管密封盖一端处为螺旋管。
作为本发明更进一步的改进，所述导管的材料为铜。
本发明的太阳能全热回收自运行高效海水淡化方法，包括以下步骤：
步骤a：准备好太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置，将内层u型玻璃管和外层u型玻璃管之间的空间抽至绝对压力处于10kpa以下；
步骤b：将海水箱中添加海水，打开b泄水阀，将海水导入整个u型玻璃管内；
步骤c：集热罩内部的u型玻璃管吸收太阳辐射热量，使得u型玻璃管内部的海水被加热、蒸发，蒸发产生的蒸汽在u型玻璃管密封盖一端处集聚；
步骤d：打开开闭阀，蒸汽从导管开口端进入导管内部，蒸汽在导管内部通行时与导管外部的海水进行换热并被冷凝，冷凝后的淡水流入淡水箱内部存储；
其中，当所述海水淡化装置使用一定时间后，将反冲水箱中添加淡水，先关闭开闭阀，然后打开c泄水阀和反冲泄水阀，利用淡水对u型玻璃管内部进行冲刷。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本海水淡化装置完全不引入电力等常规能源，整个装置完全利用太阳能，海水淡化效率高，实现自运行，且无污染，节约环保，特别适用于沙漠，海岛等电力缺乏地区。
(2)本发明中，导管3的材料为铜，有利于导管3内淡水与导管3外海水的热交换，且导管3靠近u型玻璃管2密封盖一端处为螺旋管12，增大淡水蒸汽的冷凝面积，加快冷凝速率，从而提高海水蒸发速度，间接降低能耗；同时，利用冷凝潜热对待处理的海水进行加热，不仅增加凝结速率，还能提高产水率，装置能量利用率高。
(3)本发明中，由于u型玻璃管2内流速较低，析出的无机盐容易沉积，增加反冲洗机构，冲刷能力提高，可以将污垢冲走，有效应对无机盐析出结垢的情况，提高蒸发速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例中太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置的结构示意图；
图2为实施例中太阳能全热回收自运行高效海水淡化方法的流程图。
示意图中的标号说明：1、海水箱；2、u型玻璃管；3、导管；4、淡水箱；5、出水管；6、a泄水阀；7、b泄水阀；8、反冲水箱；9、c泄水阀；10、反冲管；11、集热罩；12、螺旋管；13、反冲泄水阀；14、开闭阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
参考图1，本实施例的太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置，包括：海水箱1；u型玻璃管2，该u型玻璃管2的一端与海水箱1连通，u型玻璃管2的另一端设有密封盖，u型玻璃管2由内层u型玻璃管和外层u型玻璃管嵌套而成，内层u型玻璃管和外层u型玻璃管之间的空间抽真空处理；内层u型玻璃管的外表面设有吸热涂层；集热罩11，该集热罩11为玻璃外罩，集热罩11罩在u型玻璃管2设有密封盖的一侧；淡水箱4；导管3，该导管3的一端与淡水箱4连通，导管3的另一端伸入u型玻璃管2内部并延伸至u型玻璃管2设有密封盖的一端，且导管3的另一端开口设置，该导管3另一端的高度高于u型玻璃管2与海水箱1连通处的高度；淡水箱4与导管3连通处的高度低于u型玻璃管2与海水箱1连通处的高度。淡水箱4上连通有出水管5，该出水管5上设有a泄水阀6，淡水箱4中的淡水经泄水阀6配送；u型玻璃管2上靠近海水箱1处设有b泄水阀7。
参考图2，本实施例的太阳能全热回收自运行高效海水淡化方法，包括以下步骤：
步骤a：准备好太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置，将内层u型玻璃管和外层u型玻璃管之间的空间抽至绝对压力处于10kpa以下；
步骤b：将海水箱1中添加海水，打开b泄水阀7，将海水导入整个u型玻璃管2内；
步骤c：集热罩11内部的u型玻璃管2吸收太阳辐射热量(具体原理为：阳光透过集热罩11以及外层u型玻璃管照射到外表面设有黑色吸热涂层的内层u型玻璃管上，其中大部分太阳辐射能被吸热涂层所吸收，转变为热能，并通过内层u型玻璃管传向海水中；其中，内层u型玻璃管和外层u型玻璃管之间的空间抽真空处理，形成真空绝热层，有效减少了热量向外散失)，使得u型玻璃管2内部的海水被加热、蒸发，蒸发产生的蒸汽在u型玻璃管2密封盖一端处集聚；
步骤d：打开开闭阀14，蒸汽从导管3开口端进入导管3内部，蒸汽在导管3内部通行时与导管3外部的海水进行换热并被冷凝，从而利用蒸汽凝结潜热加热导管3外部待蒸发的海水，导管3内部已冷凝的淡水液体在重力及压力作用下流入淡水箱4内部存储。
其中，导管3另一端的高度高于u型玻璃管2与海水箱1连通处的高度，避免了u型玻璃管2内液体海水直接灌入导管3内；淡水箱4与导管3连通处的高度低于u型玻璃管2与海水箱1连通处的高度，便于导管3内冷凝的淡水顺利流至淡水箱4内。
实施例2
结合图1，本实施例的太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置，其结构与实施例1基本相同，更进一步的，还包括：反冲水箱8；反冲管10，该反冲管10的一端与反冲水箱8连通，反冲管10的另一端与u型玻璃管2设有密封盖的一端连通，u型玻璃管2上设有反冲水引出管，该反冲水引出管上设有反冲泄水阀13。导管3的另一端的开口上安装有开闭阀14；反冲管10上设有c泄水阀9。
当海水淡化装置使用一定时间后，将反冲水箱8中添加淡水，打开u型玻璃管2上的密封盖，将开闭阀14关闭，然后关闭u型玻璃管2上的密封盖，打开c泄水阀9和反冲泄水阀13，通过反冲水箱8和反冲管10组成的反冲洗机构对u型玻璃管2内部残留的浓盐水及无机盐进行冲刷，并从反冲泄水阀13处将污垢排走，有效应对无机盐析出结垢的情况，提高蒸发速率。其中，当需要使用反冲洗机构清洗时，关闭开闭阀14，当需要正常进行海水淡化工作时，打开开闭阀14。
本实施例中，由于u型玻璃管2内流速较低，析出的无机盐容易沉积，增加反冲洗机构，冲刷能力提高，可以将污垢冲走，有效应对无机盐析出结垢的情况，提高蒸发速率。
实施例3
参考图1，本实施例的太阳能全热回收自运行高效海水淡化装置，其结构与实施例1基本相同，更进一步的：导管3靠近u型玻璃管2密封盖一端处为螺旋管12；导管3的材料为铜。
本实施例中，导管3的材料为铜，有利于导管3内淡水与导管3外海水的热交换，且导管3靠近u型玻璃管2密封盖一端处为螺旋管12，增大淡水蒸汽的冷凝面积，加快冷凝速率，从而提高海水蒸发速度，间接降低能耗；同时，利用冷凝潜热对待处理的海水进行加热，不仅增加凝结速率，还能提高产水率，装置能量利用率高。
本海水淡化装置完全不引入电力等常规能源，整个装置完全利用太阳能，海水淡化效率高，实现自运行，且无污染，节约环保，特别适用于沙漠，海岛等电力缺乏地区。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。