专利名称：太阳能海水淡化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能海水淡化装置，用于海水的淡化处理。
海岛淡水缺乏问题是困绕我国海岛军民的重大难题，利用自然能源解决海水淡化问题是项根本出路。目前已有将太阳能用于海水淡化的报道，但由于其结构和效率问题，一直不能广泛应用。
本发明的目的在于提供一种结构科学合理，海水淡化处理效率高，易于实施应用的太阳能海水淡化装置。
本发明所述的太阳能海水淡化装置，包括太阳能水箱、真空集热管、冷凝器、动力泵和输送管道，冷凝器的一端接水箱顶端的水蒸气管，另一端接淡水箱，输送管道上设有相应的控制阀门，其真空集热管为双通管，集热管的下端与水箱的下端连通，集热管的上端与水箱的上端连通，水箱内设有与集热管的上端连通的弹缩虹吸管，水箱内虹吸管连接在一浸没于水面下的一水浮子上，水箱的底部与海水进出管连通。
该海水淡化装置中的太阳能热水器，双通的集热管，热循环性能好，如果将双层集热管的内层集热管设计为波纹管，自然，也可以将外层管设计为波纹管，或将内、外层均设计为波纹管，一方面可解决热胀冷缩引起的集热管崩裂问题，另一方面，可使海水在集热管中绕流上升，进一步改善热效果。水浮子为抗腐蚀、低密度材料，可为充气式或实心式等，虹吸管连接其上并浸没在水中，构成虹吸对流，管头可绕轴旋转或具有扭折的性能。水浮子、虹吸管的设置保证了水箱内水位降低时，仍然能实现对水箱中水的循环加热，并保证热水始终保持在水面上，有利于高效率地利用太阳能，提高海水淡化效率。
在本发明中可以在集热管上并联两个水箱，两水箱的顶端并接水蒸气管，两水箱的底部并接海水供应管。两个水箱交替使用，能够实现海水淡化的连续处理。将两水箱底部的海水供应管相互交错，构成一热交换器，以充分获取需排放的高浓度海水的余热。
将太阳能水箱的水蒸气管与二级海水换热器连接，二级换热器的水蒸气引出管与太阳能水箱的水蒸气管并联接在冷凝器上；二级海水换热器的海水进出口与二级水箱连通，二级水箱内设有与二级换热器出水管连通的弹缩虹吸管，二级水箱内虹吸管连接在一浸没于水面下的一水浮子上，二级水箱的底部连接海水供应管，二级水箱的水蒸气引出管与太阳能水箱的水蒸气管并联接在冷凝器上。由此实现二级淡化处理，在夏季或阳光充分时使用，可获得更高的热效率，从而得到高效率的海水淡化处理效果。
与上同理，也可以在二级海水换热器上并联两个二级水箱，两二级水箱的顶端并接水蒸气管，两二级水箱的底部并接海水供应管。两个二级水箱交替使用，能够实现海水淡化的连续处理。将两二级水箱底部的海水供应管相互交错，也构成一热交换器，以充分获取需排放的高浓度海水的余热。
所述的海水淡化装置，各动力输送管可共接一台动力泵，简化结构，便于整体设备的协调操作。输送管上连有压力表，便于控制抽真空的程度。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
图1、本发明的一结构示意图，亦为一实施例。
图中1动力泵、2压力表、3冷凝器、4、14四通阀、5、13热交换器、6、8二级水箱、7二级换热器、9、11太阳能水箱、10集热管、12淡水箱、13、15海水供应管、16弹缩虹吸管、17水浮子。
如图所示，本发明所述的太阳能海水淡化装置，包括太阳能水箱9(水箱外可按常规实施保温)、11、真空集热管10、冷凝器3、动力泵1和输送管道，冷凝器3的一端接水箱11顶端的水蒸气管，另一端接淡水箱12，输送管道上设有相应的控制阀门，其真空集热管10为双通波纹管，集热管10的下端与水箱11的下端连通，集热管10的上端与水箱11的上端连通，水箱11内设有与集热管10的上端连通的弹缩虹吸管16，水箱11内虹吸管16连接在一浸没于水面下的一水浮子17上，水箱11的底部与海水进出管15连通。在集热管上并联两个水箱11、9，两水箱11、9的顶端并接水蒸气管，两水箱的底部并接海水供应管。太阳能水箱11、9的水蒸气管与二级海水换热器7连接，二级换热器7的水蒸气引出管与太阳能水箱的水蒸气管并联接在冷凝器3上；二级海水换热器7的海水进出口与二级水箱6连通，二级水箱6内设有与二级换热器7出水管连通的弹缩虹吸管，二级水箱6内虹吸管连接在一浸没于水面下的一水浮子上，二级水箱6的底部连接海水供应管，二级水箱6的水蒸气引出管与太阳能水箱11、9的水蒸气管并联接在冷凝器3上。二级海水换热器7上也可并联两个二级水箱6、8。两太阳能水箱和两二级水箱底部的海水供应管分别相互交错，构成一热交换器13、5。各动力输送管可共接一台动力泵1，由四通阀14、4实现管路运行的各种循环，输送管上连有压力表2，便于控制真空度。
本发明在不使用二级换热器时，实行单效运行关闭阀门F20、阀门F26，打开太阳能水箱11的进排气溢流阀F5、位于太阳能水箱11底部中心的进出水阀门F2、连接太阳能水箱11与太阳能集热管10之间的阀门F3、阀门F4、海水控制阀F1，其余阀门全部关闭。四通阀14切换到与水泵1和太阳能水箱11连通的状态。海水经海水控制阀F1，经过泵1通过四通阀14到热交换器13，经阀门F2进入水箱11补海水。海水水位升到水箱11顶部，水浮子17、虹吸管16、真空集热管10都充满水，构成虹吸。这时关闭阀门F2、阀门F1、进排汽溢流阀F5。
打开阀门F12、阀门F10，用泵1将淡水排出，排空后，对整个系统进行抽真空，当压力达到设定值时，关闭阀门F10，系统内为负压，沸点降低，水箱11及真空集热管10中的水被加热达到沸点，沸腾的海水变成蒸汽经过阀门F12，到冷凝器3中冷凝为淡水。随着海水不断被蒸发，淡水越积越多，水箱11中的海水浓度提高，沸点升高，淡化效率降低。为了提高效率，当水箱11中的浓海水达到一定浓度时，需将其排掉。打丌水箱9顶部的进排汽溢流阀F9，使系统通大气运行，打使水箱11底部的进排水阀F2，同时打开水箱乙底部进排水阀门F7、太阳能集热管10到水箱9的阀门F6和阀门F8，关闭与水箱11相连的阀门F3、阀门F4。排放水箱11中的浓海水时，同时打开海水控制阀F1向水箱9补海水，关闭进排汽溢流阀F9，通过四通阀14的切换，冷海水进入热交换器，经阀门F7进入水箱9。因水箱11的浓海水水量减少，当水箱11中的水排空后，关闭水箱11底部的进出水阀门F2。打开水箱9顶部的进排汽溢流阀F9。当水箱9中的水浮子、虹吸管和真空集热管充满水，构成虹吸，关闭进排汽溢流阀F9。打开阀门F10，将淡水通过阀门F15排到淡水箱12中，排净淡水后抽真空，当压力达到设定值时，将阀门F10关闭。这样系统内为负压。通过太阳能加热器加热后，水箱9中的海水达到沸点，变成蒸汽通过管道进入冷凝器冷凝为淡水，完成一次循环。
当夏季或光照充分时，本发明可配合使用二级换热器，实行双效运行打开换热器7蒸汽加热阀门F20、阀门F26，关闭蒸汽阀门F12。打开水箱11的进排气溢流阀F5、位于水箱底部中心的进出水阀门F2、连接水箱与真空集热管10之间的阀门F3、阀门F4、海水控制阀F1，一次蒸发系统的其余阀门全部关闭。四通阀14切换到与水泵和水箱11连通的状态。海水由海水控制阀F1，经过泵1通过四通阀14到热交换器13，经阀门F2进入水箱11补海水。海水水位上升到水箱顶部，水浮子、虹吸管口、真空集热管都充满水，构成虹吸，关闭水箱11的进出水阀门F2，进行太阳能加热。
将水箱7的底部阀门F16、换热器7到水箱6的阀门F17、F19，排汽溢流阀F18、U形管道上的阀门F25打开。四通阀4切换到与水泵1和水箱6连通的状态。海水由海水控制阀F1，经过泵1通过四通阀4到热交换器5，经阀门F16进入水箱6补海水。海水水位升到水箱顶部，水浮子、虹吸管口、真空集热管都充满水，构成虹吸。当水箱6的水充满后，关闭海水控制阀门F1、水箱11的进排汽溢流阀F5、水箱6的进出水阀门F16、进排汽溢流管F18。打开阀门F10对系统进行抽淡水和抽真空，当系统内压力达到设定值时，将阀门F10、阀门F25关闭，系统为负压，沸点降低。
水箱11和真空集热管10的水被加热后，海水变为蒸汽通过阀门F20进入换热器7，换热器7中的冷海水吸收蒸汽的热量，达到沸点后变为蒸汽通过阀门F26进入冷凝器3冷凝为淡水，换热器7中蒸汽放热后，变为液体，通过U形管、阀门F26进入冷凝器。
通过U形管引出管道淡水，由二次冷凝的水引入蓄水箱中，此水箱为保温水箱，水箱满后通过和蒸汽管道相通的管道排到冷凝器通过关闭进出口恢复，打丌U形管蒸汽管道的阀门，可以取出热水。打开通大气管道，可以取出热的淡水，用于洗澡和饮用，或直接将水注入淡水箱。关闭蒸汽阀门F26，打开进水阀门F27、阀门F28，蓄水箱中充满水后通过阀门F28到冷凝器。当需用热水时，将阀门F27、阀门F28关闭，打开蒸汽凝水阀门F26、U形管到冷凝器的阀门F31，直接冷凝排到冷凝器3中。打开气压平衡阀门F29，用阀门F30便可取出热淡水或将淡水引到淡水蓄水箱中。
随着海水不断被蒸发，水箱11和水箱6中的海水浓度提高，沸点升高，效率降低，当浓海水达到一定浓度时，需将其排掉。
同理，可进行水箱9和水箱8的循环运行。
在本发明中动力泵既可作为供水又可作为真空泵使用，可以为人力或机械多用泵。四通阀高密封、抗腐蚀阀门，主要是控制海水加以蓄水箱进排水切换作用。因为水箱11进水时，水箱9为排水状态，反之水箱11排水时，水箱9进水，通过此阀就可实现两水箱功能的转换。换热器采用了高效、抗腐蚀换热器，可为玻璃，电镀膜、铝合金或不锈钢换热器。分别用于水水换热和水汽换热，在海水的进水口需安装过滤网，以防止悬浮物进入水箱中。
U形管U形管的目的是为了使一次蒸发和二次蒸发之间有一压力差，在真空度相同的情况下，由于换热效率的差异，换热器蒸汽与海水之间存在温差，一次蒸发蒸汽的温度和压力高于二次蒸发蒸汽的温度和压力，只有在这种状态下，一次发生产生的蒸汽热量才能加热二次发生系统的海水，使其顺利蒸发，U形管的作用就是自动控制其一次发生系统和二次发生的压力差。当海水蒸发产生一次蒸汽进入到换热器冷凝为液体时进入U形管，通过U形管进入二次发生蒸发蒸汽到冷凝器到连接管。由于一次发生蒸发，腔内的压力高于二发生蒸发的压力，因此U形管的两端液位不相等，U形管的液位压力加上其蒸汽压力等于二发生蒸发蒸汽的压力加上液位的压力。一次发生蒸发系统压力越高，U形管侧液位越低，此装置既可以很好地传导冷凝的水到海水冷凝器，又可防止高压侧的蒸汽未冷凝直接进入二次发生蒸发蒸汽管道，可使海水淡化系统自动控制在最佳工作状态。
本申请人在太阳能热水器方面作了很多改进，已申请中国专利，申请号和名称分别为99221623.0，名称为蓄水式热水器；98222571.1，太阳能热水器防冻装置；98122137.8，太阳能真空集热管防垢方法及装置。综合利用各部分技术，可使太阳能热水器获得较好的综合效果，具有较好的总体性能。结合应用到本发明中，可使该海水淡化装置获得良好的综合性能。
可以看出，本发明结构科学合理，易于实施应用，海水淡化处理效率高。
权利要求
1.一种太阳能海水淡化装置，包括太阳能水箱、真空集热管、冷凝器、动力泵和输送管道，冷凝器的一端接水箱顶端的水蒸气管，另一端接淡水箱，输送管道上设有相应的控制阀门，其特征在于真空集热管为双通管，集热管的下端与水箱的下端连通，集热管的上端与水箱的上端连通，水箱内设有与集热管的上端连通的弹缩虹吸管，水箱内虹吸管连接在一浸没于水面下的一水浮子上，水箱的底部与海水进出管连通。
2.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于集热管上并联两个水箱，两水箱的顶端并接水蒸气管，两水箱的底部并接海水供应管。
3.根据权利要求2所述的海水淡化装置，其特征在于两水箱底部的海水供应管相互交错，构成一热交换器。
4.根据权利要求1或2所述的海水淡化装置，其特征在于太阳能水箱的水蒸气管与二级海水换热器连接，二级换热器的水蒸气引出管与太阳能水箱的水蒸气管并联接在冷凝器上；二级海水换热器的海水进出口与二级水箱连通，二级水箱内设有与二级换热器出水管连通的弹缩虹吸管，二级水箱内虹吸管连接在一浸没于水面下的一水浮子上，二级水箱的底部连接海水供应管，二级水箱的水蒸气引出管与太阳能水箱的水蒸气管并联接在冷凝器上。
5.根据权利要求4所述的海水淡化装置，其特征在于二级海水换热器上并联两个二级水箱，两二级水箱的顶端并接水蒸气管，两二级水箱的底部并接海水供应管。
6.根据权利要求5所述的海水淡化装置，其特征在于两二级水箱底部的海水供应管相互交错，构成一热交换器。
7.根据权利要求5所述的海水淡化装置，其特征在于各动力输送管共接一台动力泵。
8.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于双层集热管的内层集热管为波纹管。
9.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于输送管上连有压力表。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能海水淡化装置,包括太阳能水箱、真空集热管、冷凝器、动力泵和输送管道,其真空集热管为双通管,集热管的下端与水箱的下端连通,集热管的上端与水箱的上端连通,水箱内设有与集热管的上端连通的弹缩虹吸管,水箱内虹吸管连接在一浸没于水面下的一水浮子上,水箱的底部与海水进出管连通。本发明结构科学合理,易于实施应用,海水淡化处理效率高,用于解决海岛淡水缺乏问题。
文档编号C02F1/04GK1296919SQ99112588
公开日2001年5月30日 申请日期1999年11月20日 优先权日1999年11月20日
发明者徐宝安 申请人:徐宝安