专利名称：一种低压蒸馏(蒸发)海水淡化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种蒸馏(蒸发)装置。尤其是一种在低压状态下工作的蒸馏(蒸发)装置。
低压蒸馏时，液体能够降低沸点和加快蒸发速度。通常降低一个体系的压力，现有同类产品一般用以电做动力的机械真空泵，或以高压液体(如水)射流真空泵产生负压，这些都要消耗人工能源，都有转动部件，即都会磨损。
本实用新型的目的在于克服已有产品之不足，而提供一种利用地球引力等自然能源，结构简单，造价低廉，不消耗任何人工能源，永不停顿、永不磨损的地球引力真空泵，形成低压蒸馏(蒸发)装置。凡是能够密封的蒸馏(蒸发)装置都可以附加上这种结构，形成低压蒸馏(蒸发)的功能，使原来的设备如虎添翼，降低能耗，提高效率，因此能大大降低成本。这个装置可以用于蒸馏法海水淡化，也可以用于工业物料(或废液)的浓缩、蒸馏提纯。
本实用新型的目的可以通过如下措施来达到一种低压蒸馏(蒸发)海水淡化装置，由加热蒸发器，原液槽，冷凝器和成品槽构成，与加热蒸发器的进液口连通的液管的进液端深入到原液槽的液体中，加热蒸发器的出汽口通过汽管或汽室与冷凝器连通，成品槽在冷凝器出液口的下方，加热蒸发器是密封的，增加一根出液管，其上端接在冷凝器的出料口上，下端深入到成品槽的液面下，与空气隔绝。
本实用新型的目的还可以通过如下措施来达到成品槽的液面低于原液槽的液面，液体的比重是1的话，两槽液面的高度差不超过10米，比重大于1，上述高度差按比例减。
本实用新型的优点是(1)、采用这个装置的地球引力真空泵，不消耗任何人工能源，永不停顿、永不磨损。(2)、结构简单，造价低廉。(3)、用它淡化海水，可以降低海水的沸点，节约海水加热能量；加快海水的蒸发速度，可以使用低档次能源，因而可以节能降低成本。(4)、这个装置也可以进行其他液体如工业物料、废液的蒸馏，蒸发浓缩，适用范围广。
以下结合附图和实施例详细说明本实用新型。
图1是低压蒸馏(蒸发)海水淡化装置的原理图。
图2是低压蒸馏(蒸发)装置实施例结构示意图。
其中图2是现行的海水淡化方法(见《太阳能学报》1998，4，赵军，天津大学)附加本实用新型的示意图。
装置由加热蒸发器3，原液槽1，冷凝器4和成品槽2构成，与加热蒸发器3的进水口连通的水管的进水端深入到原液槽1的液体中，加热蒸发器3的出水口通过汽管与冷凝器4连通，成品槽2在冷凝器4出水口的下方，加热蒸发器3是密封的，增加一根出水管5，其上端接在冷凝器的出水口上，下端深入到成品槽2的水中。成品槽2的液面低于原液槽1的液面，高度差在10米以内。
下面以低压蒸馏海水淡化为例说明本实用新型。
图1中，原液槽1装有海水，成品槽2装有淡水，加热蒸发器3的进水管与海水连通，冷凝器4的进汽管或进汽口与加热蒸发器连通，组成通常的蒸馏法海水淡化装置，海水在100℃沸腾蒸发，冷凝后由冷凝器出水口流出。本实用新型是在上述出水口上，连接一个充满淡水的出水管6，连接到成品槽2中，与空气隔离，将产生负压，海水就不需要加热到100℃了，就形成了低压蒸馏装置。
如果冷凝后的淡水温度是25℃，系统内部的压力可以达到31.65mpa，是原来的3％！在原来的基础上低压蒸馏，蒸发速度将要大大提高。图2是现行的海水淡化方法附加地球引力真空泵后，内部压力变化情况与此类似，由原来的常压变成低压，蒸发速度会提高，如果再改进一下，用风扇强制水蒸气流动，效果会更好。
当把
图1的系统中的空气抽空时，海水和淡水的水面都要上升，因为大气压力的原因，在标准状态下(下同)它们不会超过10.13米。假如海水的温度是75℃，淡水经过散热器后的温度是25℃，海水槽与淡水槽有一个高度差h米时，将产生(1)、两个水槽液面的高度差产生一个虹吸力，对水蒸气产生了一个负压(或抽力)P1＝gh如果高度差h是10米，这个负压大约是接近一个大气压980mpa的水平。由于水的蒸汽压的限制，系统的真空度不能降低很多，只能降到25℃时水的蒸汽压为止，这是与机械真空泵的差别，因此这个高度差不要超过10米，超过10米，压力也不会再降低了，但将增加设备投资和抬高水位的耗能。
(2)、如果左边的海水温度是100℃，此时蒸发器内的压力与大气压相同，右边淡水的水柱h”＝0，如果左边海水温度是25℃，蒸发器里面的压力是当时水的蒸汽压31.65mpa，对外部环境是负压，淡水水柱h”＝9.6米，由于海水和淡水的比重差不多，海水柱h’与h”大致相同。海水的温度决定了蒸发器的压力。温度差产生了水蒸气的压力差，75℃水的蒸汽压是385.24mpa，25℃时是31.65mpa。对水蒸气产生了另一个一个抽力P2＝P(75)-P(25)P1，P2合起来就是一个总的抽力，就象真空泵产生的抽力一样，这个“真空泵”主要是地球引力(位能)和冷凝的海水温度低(热能)起作用，是用之不竭的。水蒸气在这个合力的作用下，就会流向右边，冷凝成淡水流到成品槽中，被抽走的水蒸气，会被热的海水蒸发出水蒸气迅速补充。水蒸气流走越快，蒸发速度越大。因为水蒸气的流速是压力的函数wdw/g＝-vdP-dR其中w是流速，v是比容，R是摩擦耗能，g是重力加速度粗略的考虑，把水蒸气认为是理想气体，压力变化是线性关系，也不考虑摩擦影响，低压下的蒸发速度是成比例增加的。
由于压力低于大气压，海水的沸点会降低。可以看出，在这个体系中，100℃时，水的蒸汽压最高，但不一定蒸发最快，因为此时蒸发器的压力与大气压相同，“地球引力真空泵”不起作用，没有抽力，不是低压蒸发。海水温度太低了，抽力是大了，但是水的蒸汽压也下降很多，不利蒸发。两个因素综合考虑选75℃左右。热力学分析表明，由于没有加热到100℃，以加热到75℃计算，每克水即可节能25卡，抬高海水也要耗能，但落差已经转化成抽力，能量得到了补偿。同时，每克水抬高10米仅仅耗能4.2卡，扣除这个能耗，从静态上看，在加热海水上节能大约25％，不要小看这个节省，海水淡化的关键就是成本，能耗占成本的绝大部分，节能是海水淡化的努力方向。
从动态上分析，降低压力，就降低了海水蒸发温度，这样就可以使用工业废热、太阳能等低档次能源，低档次意味着低价格低成本。在低纬度地区，太阳能可以很容易把海水加热到75℃，这样能源就不花钱了，海水淡化的成本只是设备折旧和少量管理费，成本更可以大大降低了。由于加快了蒸发速度，有望解决太阳能海水淡化占地面积大的问题。
凡是能够密封的装置，只要是液体介质，降低压力对过程有利，都可以附加上这个“真空泵”，就可以提高过程速度，成本就会进一步降低。
理论分析表明，液体的比重越大越好，因为设备的高度可以降低了，就降低了设备造价。
权利要求1.一种低压蒸馏(蒸发)海水淡化装置，由加热蒸发器(3)，原液槽(1)，冷凝器(4)和成品槽(2)构成，与加热蒸发器(3)的进液口连通的液管的进液端深入到原液槽(1)的液体中，加热蒸发器(3)的出汽口通过汽管或汽室与冷凝器(4)连通，成品槽(2)在冷凝器(4)出液口的下方，其特征是加热蒸发器(3)是密封的，其内部压力低于环境大气压；增加一根出液管(5)，充满液体，其上端接在冷凝器的出液口上，下端深入到成品槽(2)的液面下，与空气隔绝。
2.根据权利要求1所述的低压蒸馏(蒸发)海水淡化装置，其特征是成品槽(2)的液面低于原液槽(1)的液面，液体的比重是1的话，两槽液面的高度差不超过10米，比重大于1，上述高度差按比例减。
专利摘要本实用新型涉及一种低压蒸馏(蒸发)海水淡化装置。是充满液体的管子连接到液槽的液面里面,与空气隔绝。产品槽和原液槽有高度差,加上管子里面液体与液槽液面的高度差,由于地球引力和液体间的温度差的原因,产生了一个抽力,形成一个地球引力真空泵。它不使用任何人工能源,永不停顿,永不磨损。凡是能够密封的蒸发(蒸馏)装置都可以使用,能大大提高蒸发速度,节能降低成本。可用于蒸发法海水淡化,工业物料(或废液)的浓缩、蒸馏提纯。
文档编号C02F1/04GK2399372SQ99244690
公开日2000年10月4日 申请日期1999年9月20日 优先权日1999年9月20日
发明者丁成玉 申请人:丁成玉