船上用的太阳能海水淡化装置及方法与流程

本发明涉及海水淡化技术领域，尤其是涉及一种价格低，节省能源，不易损坏的船上用的太阳能海水淡化装置及方法。

背景技术：

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。

我国已建和即将建成的工程累计海水淡化能力约为60万吨/日，从政策规划来看，未来十年内行业市场容量有5倍以上的成长空间，前景较为乐观。淡化海水成本已降到4-5元/吨，经济可行性已经大大提升，考虑到未来技术进步带来的成本下降，以及策扶等因素，未来海水淡化产业有望出现爆发式增长。

通常的舰船上采用反渗透式海水淡化器获得饮用水，但是，对于近海作业的小型水面舰船，由于近海水质较差，反渗透式海水淡化器的海水淡化效果较差，价格昂贵，耗电量大，海水淡化器很容易损坏。

技术实现要素：

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的反渗透式海水淡化器容易损坏，价格昂贵，耗电量大的不足，提供了一种价格低，节省能源，不易损坏的船上用的太阳能海水淡化装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种船上用的太阳能海水淡化装置，包括设于支撑台上的上端开口的透明水箱，设于透明水箱上端的太阳能电池板，设于透明水箱上的蓄电池，设于透明水箱底部的加热盘，设于透明水箱内的呈向下拱起的圆锥形的透明导流板，设于透明导流板下端的接水盒，位于接水盒下方并与接水盒联通的储水箱，设于透明水箱前侧的若干条集热管；各条集热管上端和下端均与透明水箱联通，还包括进水管，进水管与水泵连接，透明水箱中设有水位传感器和第一温度传感器，太阳能电池板与蓄电池电连接，蓄电池和加热盘之间设有继电器，继电器与控制器电连接，第一温度传感器、水位传感器和水泵均与控制器电连接。

本发明的各条集热管吸收太阳光的热能，加热海水，加热后的海水流进透明水箱中，透明水箱中的水流入各条集热管中，海水不断循环，从而使透明水箱中的海水变热；

同时，太阳光直接照射到透明水箱中的海水，使透明水箱中的海水温度进一步升高；

太阳能电池板将光能转化为电能，蓄电池对电能进行储存，当太阳光较弱，透明水箱中海水温度较低时，控制器控制继电器导通，加热盘给透明水箱中的海水加热时间t1，使海水仍然保持一定的蒸发能力；

随着海水温度的上升，水蒸气不断蒸发，在透明导流板上凝结为水滴，水滴沿透明导流板向下流动，进入接水盒中，蒸馏水流入储水盒中，得到经过淡化的淡水；

设备价格低，节省能源，不易损坏，适合在船上使用。

作为优选，还包括若干个位于透明水箱上方的辅助加热装置，每个辅助加热装置均包括支撑架，设于支撑架上的盛有砂砾的倾斜筒，设于倾斜筒上的透明盖板，设于透明盖板上方的支撑架上的面向太阳的凸透镜，设于支撑架上的用于带动倾斜筒转动的第一电机；倾斜筒底部设有开口，开口上设有电磁阀，支撑架上设有与开口相对应的导流管；透明水箱中设有u形管，u形管上设有若干个交错排列的通孔，每个通孔的尺寸均小于砂砾的尺寸，u形管上部内设有第二电机，与第二电机连接的软轴伸入u形管中，软轴上设有螺旋叶片；u形管的入口分别与各个辅助加热装置的导流管连接，u形管的出口分别与各个辅助加热装置的回流管连接，每个回流管和每个导流管上均设有电子阀门，倾斜筒外侧面上设有第二温度传感器，第二电机、各个第二温度传感器、各个第一电机、各个电磁阀和各个电子阀门均与控制器电连接。

当太阳光线较强的时候，会有多个辅助加热装置的倾斜筒的温度超过100℃，此时用辅助加热装置给透明水箱加热，减少蓄电池的电能的使用，在保证海水充分蒸发的前提下，还可能保证蓄电池更多的蓄能，以备阴天时使用蓄电池的电能为透明水箱中的海水加热使用，从而确保淡水净化顺利进行。

作为优选，地面上设有用于带动支撑架旋转的第三电机，支撑架上设有用于带动凸透镜旋转的第四电机；第三电机和第四电机均与控制器电连接。

作为优选，支撑台上设有若干条立柱，各条立柱均与透明水箱底部连接；透明水箱包括上端开口的圆筒和设于圆筒上的透明盖板；

接水盒呈上端开口的圆形，设于接水盒的底板内表面中部的连接柱与透明导流板下端连接，接水盒上边缘与透明导流板之间设有间隙。

各条立柱的设置，使透明水箱下端悬空，从而使反光板反射的阳光可以从透明水箱底部和下部进入其中。

作为优选，支撑台上设有前后延伸的转轴，转轴前部上设有若干个叶片，转轴后部与蜗轮蜗杆结构的蜗杆连接，蜗轮蜗杆结构的涡轮与齿轮啮合，齿轮与软轴一端连接，软轴的另一端延伸到太阳能电池板的上表面中部，软轴与毛刷一端连接，毛刷与太阳能电池板上表面挤压接触。

透明水箱及太阳能电池板上设有若干个依次间隔排列的u形固定件，软轴依次穿过各个u形固定件，每个u形固定件中均设有环形凹槽，软轴通过3个凸块分别与每个u形固定件中的环形凹槽滑动连接，从而保证软轴既能转动又能有效定位。

一种船上用的太阳能海水淡化装置的方法，包括如下步骤：

透明水箱中盛有海水，海水进入各条集热管中，各条集热管吸收太阳光的热能，加热海水，加热后的海水流进透明水箱中，透明水箱中的水流入各条集热管中，海水不断循环，从而使透明水箱中的海水变热；同时，太阳光直接照射到透明水箱中的海水；

第一温度传感器检测透明水箱中的海水温度，当海水温度低于50℃时，控制器控制继电器导通，加热盘给透明水箱中的海水加热时间t1；

随着海水温度的上升，水蒸气不断蒸发，在透明导流板上凝结为水滴，水滴沿透明导流板向下流动，进入接水盒中，蒸馏水流入储水盒中，得到经过淡化的淡水；

水位传感器检测透明水箱中的水位，控制器中设有水位阈值w，当检测到的水位低于w时，控制器控制水泵工作，给透明水箱中加水t时间后，控制水泵停止工作。

一种船上用的太阳能海水淡化装置的方法，还包括如下步骤：

（7-1）对于每个辅助加热装置均自动进行如下砂砾加热操作：

凸透镜将太阳光汇聚到倾斜筒中，凸透镜的焦点位于砂砾上，太阳光给倾斜筒中的砂砾加热，控制器控制第一电机电动倾斜筒旋转，从而使倾斜筒中的砂砾在重力作用下自动移动位置，砂砾的温度逐渐上升；

（7-2）各个第二温度传感器分别检测各个倾斜筒的温度，当透明水箱中的海水温度低于100℃，并且至少一个辅助加热装置的倾斜筒温度高于100时℃，控制器控制最高的辅助加热装置的倾斜筒的第一电机停止工作、电磁阀打开，控制所述辅助加热装置的导流管和回流管上的电子阀门均打开，砂砾在重力作用下进入u形管中，砂砾与海水进行热交换，控制器控制第二电机工作，使u形管中的软轴带动砂砾移动，砂砾热交换完成后，砂砾回到倾斜筒中；从而使海水升温，提高产生水蒸气的速度；

（7-3）所述辅助加热装置的砂砾热交换完成后，转入（7-2）。

只要透明水箱中的海水温度低于100℃，本发明会不断利用温度高于给透明水箱中的海水加热，从而保证海水快速充分的蒸发，保证海水淡化的速度；

当没有任何一个辅助加热装置的温度高于100℃，并且透明水箱中的海水温度低于50℃时，只能利用加热盘给透明水箱中的海水每次加热时间t1；保证透明水箱中的海水温度维持在50℃至80℃之间，海水蒸发速度较慢，每天可以得到一定量的淡水，保证船上人员的基本生活要求。

作为优选，地面上设有用于带动支撑架旋转的第三电机，支撑架上设有用于带动凸透镜旋转的第四电机；第三电机和第四电机均与控制器电连接；还包括如下步骤：

控制器控制第三电机从每天早上太阳升起至晚上太阳落山跟随太阳的移动而转动，控制第四电机改变凸透镜的俯仰角度，使凸透镜始终正对太阳。

作为优选，支撑台上设有前后延伸的转轴，转轴前部上设有若干个叶片，转轴后部与蜗轮蜗杆结构的蜗杆连接，蜗轮蜗杆结构的涡轮与齿轮啮合，齿轮与软轴一端连接，软轴的另一端延伸到太阳能电池板的上表面中部，软轴与毛刷一端连接，毛刷与太阳能电池板上表面挤压接触；还包括如下步骤：

随着船的行进，气流带动各个叶片旋转，各个叶片带动转轴转动，蜗轮蜗杆结构和齿轮将转轴的转速降低，扭力变大后传递给软轴，软轴带动刷子在太阳能电池板上表面旋转，将太阳能电池板上表面清刷干净，提高太阳能电池板的光电转化效率，同时具有驱赶鸟类的作用。

因此，本发明具有如下有益效果：设备价格低，节省能源，对天气的适应能力强，不易损坏，适合在船上使用；稳定性好，可靠性高，自清洁能力强。

附图说明

图1是本发明的一种局部剖视图；

图2是本发明的辅助加热装置的一种局部剖视图；

图3是本发明的一种原理框图；

图4是本发明的转轴、蜗轮蜗杆结构、齿轮、软轴和毛刷的一种结构示意图。

图中：透明水箱1、透明导流板2、接水盒3、储水箱4、辅助加热装置6、第三电机7、水泵8、第一温度传感器9、控制器10、u形管11、第二电机12、支撑架61、倾斜筒62、凸透镜63、第一电机64、电磁阀65、导流管66、回流管67、电子阀门661、第四电机101、支撑台102、立柱103、第二温度传感器104、太阳能电池板301、蓄电池302、加热盘303、转轴304、叶片305、蜗轮蜗杆结构306、软轴307、毛刷308、齿轮309、继电器310。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例是一种船上用的太阳能海水淡化装置，包括设于支撑台102上的上端开口的透明水箱1，设于透明水箱上端的太阳能电池板301，设于透明水箱上的蓄电池302，设于透明水箱底部的加热盘303，设于透明水箱内的呈向下拱起的圆锥形的透明导流板2，设于透明导流板下端的接水盒3，位于接水盒下方并与接水盒联通的储水箱4，设于透明水箱前侧的若干条集热管；各条集热管上端和下端均与透明水箱联通，还包括进水管，进水管与水泵8连接，透明水箱中设有水位传感器和第一温度传感器9，如图3所示，太阳能电池板与蓄电池电连接，蓄电池和加热盘之间设有继电器310，继电器与控制器电连接，第一温度传感器、水位传感器和水泵均与控制器10电连接。

如图1所示，支撑台上设有6条立柱103，各条立柱均与透明水箱底部连接；透明水箱包括上端开口的圆筒和设于圆筒上的透明盖板；

接水盒呈上端开口的圆形，设于接水盒的底板内表面中部的连接柱与透明导流板下端连接，接水盒上边缘与透明导流板之间设有间隙。

一种船上用的太阳能海水淡化装置的方法，包括如下步骤：

透明水箱中盛有海水，海水进入各条集热管中，各条集热管吸收太阳光的热能，加热海水，加热后的海水流进透明水箱中，透明水箱中的水流入各条集热管中，海水不断循环，从而使透明水箱中的海水变热；同时，太阳光直接照射到透明水箱中的海水；

第一温度传感器检测透明水箱中的海水温度，当海水温度低于50℃时，控制器控制继电器导通，加热盘给透明水箱中的海水加热10分钟；

随着海水温度的上升，水蒸气不断蒸发，在透明导流板上凝结为水滴，水滴沿透明导流板向下流动，进入接水盒中，蒸馏水流入储水盒中，得到经过淡化的淡水；

水位传感器检测透明水箱中的水位，控制器中设有水位阈值w=1.5米，当检测到的水位低于1.5米时，控制器控制水泵工作，给透明水箱中加水5分钟后，控制水泵停止工作。

如图1、图4所示，支撑台上设有前后延伸的转轴304，转轴前部上设有3个叶片305，转轴后部与蜗轮蜗杆结构306的蜗杆连接，蜗轮蜗杆结构的涡轮与齿轮309啮合，齿轮与软轴307一端连接，软轴的另一端延伸到太阳能电池板的上表面中部，软轴与毛刷308一端连接，毛刷与太阳能电池板上表面挤压接触。

随着船的行进，气流带动各个叶片旋转，各个叶片带动转轴转动，蜗轮蜗杆结构和齿轮将转轴的转速降低，扭力变大后传递给软轴，软轴带动刷子在太阳能电池板上表面旋转，将太阳能电池板上表面清刷干净，提高太阳能电池板的光电转化效率，同时具有驱赶鸟类的作用。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有结构，如图2所示，还包括5个位于透明水箱上方的辅助加热装置6，每个辅助加热装置均包括支撑架61，设于支撑架上的盛有砂砾的倾斜筒62，设于倾斜筒上的透明盖板，设于透明盖板上方的支撑架上的面向太阳的凸透镜63，设于支撑架上的用于带动倾斜筒转动的第一电机64；倾斜筒底部设有开口，开口上设有电磁阀65，支撑架上设有与开口相对应的导流管66；透明水箱中设有u形管11，u形管上设有多个交错排列的通孔，每个通孔的尺寸均小于砂砾的尺寸，u形管上部内设有第二电机12，与第二电机连接的软轴伸入u形管中，软轴上设有螺旋叶片；u形管的入口分别与各个辅助加热装置的导流管连接，u形管的出口分别与各个辅助加热装置的回流管67连接，每个回流管和每个导流管上均设有电子阀门661，倾斜筒外侧面上设有第二温度传感器104，如图3所示，第二电机、各个第二温度传感器、各个第一电机、各个电磁阀和各个电子阀门均与控制器电连接。5个辅助加热装置均位于透明水箱上方，使沿回流管回流的砂砾中的水会自动流回透明水箱中，回流入倾斜筒中的砂砾含水较少，方便辅助加热装置对砂砾再次加热。

还包括如下步骤：

（7-1）对于每个辅助加热装置均自动进行如下砂砾加热操作：

凸透镜将太阳光汇聚到倾斜筒中，凸透镜的焦点位于砂砾上，太阳光给倾斜筒中的砂砾加热，控制器控制第一电机电动倾斜筒旋转，从而使倾斜筒中的砂砾在重力作用下自动移动位置，砂砾的温度逐渐上升；

（7-2）各个第二温度传感器分别检测各个倾斜筒的温度，当透明水箱中的海水温度低于100℃，并且至少一个辅助加热装置的倾斜筒温度高于100时℃，控制器控制最高的辅助加热装置的倾斜筒的第一电机停止工作、电磁阀打开，控制所述辅助加热装置的导流管和回流管上的电子阀门均打开，砂砾在重力作用下进入u形管中，砂砾与海水进行热交换，控制器控制第二电机工作，使u形管中的软轴带动砂砾移动，砂砾热交换完成后，砂砾回到倾斜筒中；从而使海水升温，提高产生水蒸气的速度；

（7-3）所述辅助加热装置的砂砾热交换完成后，转入（7-2）。

实施例3

实施例3包括实施例2的所有结构和方法部分，实施例3的地面上设有用于带动支撑架旋转的第三电机7，支撑架上设有用于带动凸透镜旋转的第四电机101；如图3所示，第三电机和第四电机均与控制器电连接。

还包括如下步骤：

控制器控制第三电机从每天早上太阳升起至晚上太阳落山跟随太阳的移动而转动，控制第四电机改变凸透镜的俯仰角度，使凸透镜始终正对太阳。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。