[0039]图5是本实用新型实施例4的蒸馏罐结构示意图。
[0040]图6是本实用新型实施例5的蒸馏罐结构示意图。
[0041]图7是本实用新型实施例6太阳能蒸馏净水设备的示意图。
[0042]图8是本实用新型实施例7太阳能多效蒸馏净水装置的示意图。
【具体实施方式】
[0043]实施例1:
[0044]本实用新型的太阳能蒸馏净水设备，如图1所示，聚光器I使太阳光反射聚焦至放置在支架2上的蒸馏罐3。参见图2，蒸馏罐3为圆柱状容器(其外表面和内表面都是黑色)，包括圆筒形侧壁301，底部302的中心位置设置有平板玻璃窗303。上述蒸馏罐3的中空腔体内还设有位于液面以上的除沫板306，除沫板306固定安装在上盖305内，除沫板306上分布有若干小孔，当蒸馏罐内的水加热沸腾时，除沫板306将水蒸气中的沫滴除去，除沫板306的中部设有让拉杆307穿过的通孔。蒸馏罐3内部有位于液面以下的吸热盘304。拉杆307下端连接黑色的吸热盘304，拉杆307的上部与上盖305之间为螺纹连接，转动拉杆307可以调节吸热盘304在蒸馏罐3内的高低位置。上盖305与除沫板306之间的空间通过水蒸气排出管道4连通冷凝器5，冷凝器5是用铜管绕成的盘管，由外界空气冷却，蒸馏罐的内壁面或者部分内壁面为黑色。
[0045]该设备的操作过程如下:已过滤去除杂物的待处理原水装入蒸馏罐3，盖上上盖305，将蒸馏罐3安放在支架2上。调节旋转抛物面聚光器I，使太阳光反射聚焦的光斑经蒸馏罐3底部302上的玻璃窗303照射进入蒸馏罐3内部(如图2中a箭头所示)，焦斑能量加热蒸馏罐3内的待处理原水。待处理原水加热升温后产生的水蒸气经水蒸气排出管道4通入冷凝器5，水蒸气在冷凝器5内冷凝得到的蒸馏水经蒸馏水排出口6排出，用另外的容器收集，得到不含污染物的蒸馏水。收集到一定数量的蒸馏水后，从支架2上取下蒸馏罐3，倒出蒸馏罐3内的浓水，将待处理原水装入蒸馏罐3，继续蒸馏操作。
[0046]上述操作过程的几点详细说明如下:
[0047](I)焦斑入射角度的调节
[0048]参见图2，当聚光器I反射聚焦的太阳辐射按a箭头方向照射平板玻璃窗303时(普通玻璃材料的太阳辐射透射率约为90% )，太阳辐射的90%透过平板玻璃窗303按b箭头方向照射入蒸馏罐3内(其余10%的太阳辐射被平板玻璃窗303向外反射而损失掉，c箭头表示反射损失的太阳辐射)。透过平板玻璃窗303的太阳辐射然后沿b箭头方向射向吸热盘304下表面。蒸馏罐3内装载的水本身对太阳辐射中的红外线有较高吸收率，但水对太阳辐射中的可见光和紫外线有极低的吸收率(水对于太阳光线照射几乎是透明的)。在太阳辐射沿b箭头方向射向吸热盘304时，其红外部分被沿途的水逐渐吸收，可见光和紫外部分则几乎全部到达黑色吸热盘304的下表面。黑色吸热盘304的太阳辐射吸收率可高达95%。因此，沿b箭头方向到达吸热盘304下表面的太阳辐射能量的绝大部分被吸热盘304吸收，其余少部分被吸热盘304反射后按d箭头方向到达蒸馏罐内壁面，最后被内壁面吸收。
[0049]本实施例中，焦斑入射方向(a箭头)与平板玻璃窗303的夹角大约在30°至60°之间有利于焦斑能量的入射以及在吸热盘和内壁面的吸收。如果焦斑入射方向与平板玻璃窗303的夹角大于60°，吸热盘304下表面反射的太阳辐射的一部分会经平板玻璃窗303向外射出而损失掉。
[0050]实际的焦斑入射方向受到当地玮度、在一年中的不同季节和一天中不同时刻的太阳辐照高度角变化、聚光器性能以及调焦操作等许多因素的影响。当实际的焦斑入射角度较低时(例如与水平面的夹角低于30°时)，建议在图2所示蒸馏罐3左侧底部放垫片，使蒸馏罐3倾斜，使得焦斑入射方向与平板玻璃窗303的夹角达到30°以上；当焦斑入射角度较高时，建议在蒸馏罐3右侧底部放垫片，可以取得较好的焦斑能量入射和吸收用以加热水的效果O[0051 ] (2)吸热盘高度的调节
[0052]吸热盘304在本实施例中起到了重要的作用。参见图2，如果没有吸热盘304，则经平板玻璃窗303射入的太阳辐射会透过蒸馏罐内的水到达蒸馏罐上部或上盖，太阳光热转换随后发生在蒸馏罐上部或上盖，所产生的热能难以用于加热蒸馏罐内的水。设置吸热盘304后，则太阳光热转换主要发生在吸热盘304的下表面，然后与其接触的水被加热，被加热的水发生自然对流，使得蒸馏罐内全部的水得到均匀的加热。图2中吸热盘304设计为圆锥形状，其锥底在上，锥顶在下;上述蒸馏罐用金属或非金属材料制作，或者部分用金属材料、部分用非金属材料制作。上述吸热盘为圆锥形状是为了有利于水的自然对流以及减少太阳光向平板玻璃窗外的反射损失。
[0053]吸热盘304—般位于蒸馏罐3的中部。如果吸热盘304过高，则随着蒸馏过程的进行，液面下降后，液面可能会低于吸热盘304，不利于水的加热；如果吸热盘304过低，则吸热盘304与蒸馏罐底部302之间的空间太小，多数情况下不利于太阳辐射的吸收。吸热盘高度的调节取决于蒸馏操作希望达到的浓缩比、太阳辐照高度角等因素。
[0054](3)水温的调节
[0055]水在达到约700C温度时已经出现较显著的蒸发，而一般来说待分离的污染物的沸点较高。例如，海水、苦咸水和卤水所含的盐分在100 0C水温时完全不蒸发，本实施例用于海水淡化时，只要水温达到70°C，液面处的水分子就会蒸发，并且只有水分子能够蒸发，因此就能够在蒸馏水排出口 6收集到淡水。水温越高，则蒸发速度越快。但是，如果水温太高，蒸馏罐内的水剧烈沸腾，则沸腾的水可能会流到冷凝器5，使蒸馏水受到污染。因此，本实施例中水温调节在约70至90°C之间较为合适。
[0056](4)浓缩比的调节
[0057]蒸馏操作时水分蒸发后留在蒸馏罐内的水称为浓水。浓缩比的定义是:浓水的污染物浓度与原水的污染物浓度的比值。浓缩比的选择主要取决于浓水在污染物浓度增加后是否容易出现结垢。处理不容易结垢的污水时浓缩比可以达到10;处理容易结垢的污水时浓缩比一般为2至3。例如，处理盐分4%的海水时，浓缩比达到2(此时盐分达8%)时盐分开始结晶析出，在蒸馏罐内壁形成垢层。本实施例用于海水淡化时浓缩比一般不大于2;用于其它受污染的水的净化时，浓缩比可以达到10以上。当浓缩比为10时，最终的浓水量为原水量的十分之一。操作时随着蒸馏过程的进行，使用者应观察蒸馏水排出量，待蒸馏罐内液面下降后，可以转动拉杆307，使吸热盘304始终位于液面以下。
[0058]本实施例的蒸馏罐可以用金属或非金属材料制作，蒸馏罐外壁可以有或者没有保温层。当蒸馏罐采用金属材料制作时，将蒸馏罐壁制作为两层，两层之间为空气夹层或真空夹层，可取得较好的保温效果。另外，在蒸馏罐外壁包保温层的情况下，因为聚光器聚焦的光斑温度很高，调整不当时，光斑可能偏离平板玻璃窗303而照射到其它部位引起保温层过热。适用于本实施例的保温材料是不燃耐高温材料如玻璃纤维布、硅酸铝纤维布。吸热盘304和除沫板306可选用金属或非金属材料，吸热盘304和除沫板306亦可采用公知技术中的其它结构形式。上盖305与蒸馏罐壁301之间有密封胶圈，以减少水蒸气泄漏。上盖305的气密结构可采用公知技术。冷凝器5可采用公知技术中其它形式的冷凝器。
[0059]平板玻璃窗303可选用石英玻璃、有机玻璃或高硼硅玻璃等(某些太阳能专用玻璃材料的太阳辐射透射率高达96% )，玻璃窗的密封结构为公知技术。平板玻璃窗直径应不小于聚光器聚焦的光斑直径。高精度旋转抛物面聚光器聚焦光斑的直径约为6cm，低精度的约为12cm。有些情况下，可将平板玻璃窗扩大至整个蒸馏罐底部，就是说将蒸馏罐底部制作为一个平板玻璃窗，其优点是使得聚光器的对焦操作更加简单，并减少当太阳移动时需频繁调焦的麻烦，缺点是光反射损失较大。
[0060]本实施例的太阳光热转换发生在蒸馏罐内部，光热转换产生的热能直接用于加热水。现有技术的太阳光热转换发生在蒸馏罐外壁面，光热转换产生的热能须经热传导进入蒸馏罐内才能用于加热水。可见，本实施例与现有技术相比较有着实质性区别。
[0061]本实施例在蒸馏罐设置玻璃窗，并使玻璃窗位于聚光器焦点处这一个技术特征带来了以下的有益效果:(I)减少光反射损失:本实施例设置的玻璃窗容易透过太阳辐射，其光反射损失比起太阳辐射照射蒸馏罐金属壁面要小。(2)减少对流热损失:本实施例的太阳光热转换发生在蒸馏罐内部，蒸馏罐外表面的温度较低，其对流热损失较小。(3)减少蒸馏罐结垢对传热性能的影响:本实施例的太阳光热转换主要发生在蒸馏罐内部的吸热盘和内壁面，光热转换产生的热能加热水的过程没有涉及经过蒸馏罐壁的热传导，因此本实施例的热效率基本上不受蒸馏罐壁面垢层的影响。(4)减少传热热阻:本实施例的太阳光热转换发生在蒸馏罐内部，光热转换产生的热能直接用于加热水，其传热热阻较小。(5)可避免蒸馏罐壁腐蚀的问题:本实施例可以使用非金属材料(如橡胶、塑料)制作蒸馏罐体，可避免现有技术采用金属材料制作的蒸馏罐壁的腐蚀问题。(6)具有杀菌消毒的作用:聚光器光斑中的紫外线可杀灭原水含有的细菌、病毒等。
[0062]本实施例的技术构思是基于物理学的黑体原理。所谓黑体原理就是:一个空腔的壁面上开设有一个小孔，小孔面积足够小时经此小孔射入的光线在空腔内壁面多次反射后被全部吸收，没有光线从空腔内部经小孔向外射出，这个小孔是一个黑体。本实施例中，平板玻璃窗303相当于小孔，蒸馏罐3内部相当于空腔。