一种太阳能蒸馏净水设备的制造方法_3

文档序号:10455815阅读:来源:国知局
r>[0063]本实施例的产品形式既可以包括聚光器、蒸馏罐和冷凝器全套设备,也可以只包括蒸馏罐,该蒸馏罐与现有的其它太阳能聚光器产品组合使用。这些可以与本实施例组合使用的太阳能聚光器产品例如有:正轴或偏轴设计的反射式太阳灶/聚光器、伞式太阳灶/聚光器、便携式太阳灶/聚光器、透射式太阳灶/聚光器、凸透镜、自动跟踪太阳灶、定日镜聚光器等。太阳灶在太阳能资源丰富的地区较为常用。例如,在中国西部地区太阳灶的保有量达80万台。本实施例的蒸馏罐可以与现有的太阳灶配合使用。对于同一台太阳灶,当需要烹饪食物时,可以在支架上安放锅具进行烹饪;当需要净水时,可以在支架上安放本实施例的蒸馏罐进行净水。目前市售普通太阳灶的价格仅为二百至三百元人民币每台。本实施例包括聚光器、蒸馏罐和冷凝器全套设备的成本约为数百元人民币每套。
[0064]使用本实施例的太阳能蒸馏净水设备可以从大多数不能饮用或不适合直接饮用的自然水体获得可饮用的蒸馏水。这些自然水体例如有:海水、苦咸水、卤水、高硬度水、高氟水、高砷水、湖水、河水、雨水、受污染的水(当所含污染物的沸点高于水的沸点时)等。本实施例的潜在应用场合例如有:海岛、海船、海上设施、仅有苦咸水、卤水、高硬度水、高氟水、高砷水水源的地区、未能建立卫生供水系统的农村和边远地区、陆地野外作业、露营、探险等。
[0065]本实施例的太阳能蒸馏净水设备的热效率和产水量估算如下:常用的旋转抛物面聚光器的平均聚光效率约为85% (其余的15%为聚光器的散射和聚焦误差损失),采用太阳能专用玻璃材料时蒸馏罐玻璃窗的太阳光透射率为96% (其余的4%为玻璃窗的反射和散射损失),在蒸馏罐外壁有保温层时其对流热损失忽略不计,则本实施例的热效率为:85%X96% =81.6%。晴天时平均太阳辐照强度为0.8kW/m2,聚光器的采光面积为2m2,每天操作时间为6h,聚光器采光面积上接收的太阳福射能为:0.8x 2x 6x 3600 = 34560kJ,其中供给蒸馏罐内水蒸发的热能为:34560x 81.6%= 28200kJ,水的蒸发潜热为2250kJ/kg,每天产水量约为:28200/2250 = 12.5kg。
[0066]本实施例的太阳能蒸馏净水设备的热效率较高、结构简单、成本低廉、便于携带,无需用电、不使用化学药品、不消耗矿物燃料、不排放污染物、可与现有的其它太阳灶设备配合使用、操作简单、灵活。
[0067]实施例2
[0068]本实施例与实施例1类似,其不同之处在于,本实施例的平板玻璃窗设置在蒸馏罐的倾斜的壁面上。具体地如图3所示,蒸馏罐3的圆筒形侧壁301的下部有一段圆锥形过渡段308,平板玻璃窗303位于该圆锥形过渡段308上。这种设置方式有利于各种角度的太阳光斑的入射。例如,图3中入射角度约为60°的太阳光(al箭头)和30°的太阳光(a2箭头)均能取得较好的入射以及被吸热盘和内壁面充分地吸收的效果。
[0069]其它类似的设置方式还有:在蒸馏罐3壁面配置凸出体或者凹入体,这些凸出体或者凹入体具有与水平面的夹角为30°至60°的壁面或者过渡段,上述蒸馏罐具有与水平面的夹角为30°至60°的壁面或者过渡段,平板玻璃窗303设置在这些与水平面的夹角为30°至60°的壁面或者过渡段上,或所述凹洞玻璃窗或者凹洞吸热体设置在这些与水平面的夹角为30°至60°的壁面或者过渡段上,可取得大致相同的技术效果。
[0070]本实施例未提及的部分与实施例1类似,此处不再赘述。
[0071]实施例3
[0072]本实施例与实施例1类似,其不同之处在于,本实施例采用凹洞玻璃窗。具体地如图4所示,蒸馏罐3的底部302设置有用玻璃圆筒做成的凹洞玻璃窗309,该玻璃圆筒材料的太阳光透射率例如为90 %。太阳辐射由a箭头方向射入玻璃圆筒的开口后,太阳辐射的90 %透过玻璃圆筒壁沿b箭头方向到达吸热盘304下表面,另外的10%被玻璃圆筒壁反射后沿c箭头方向到达玻璃圆筒底部;然后,b箭头的太阳辐射中大部分在吸热盘304下表面转换为热能来加热水,其余少量被吸热盘304反射后按d箭头方向到达蒸馏罐内壁后被吸收;c箭头的太阳辐射又有90%透过玻璃圆筒壁沿e箭头方向到达吸热盘304下表面,其余的10%被反射后射入另一边的玻璃圆筒壁。可见,设置这种凹洞玻璃窗后,光斑可以接近100%射入蒸馏罐3内部。相比较,实施例1采用平板玻璃窗,聚光器聚焦的光斑只有约90%射入蒸馏罐3内部(其余的10%为平板玻璃窗的反射和散射损失)。因此,采用本实施例这种凹洞玻璃窗可以避免光反射损失。另外,由于垢层一般是沉积在蒸馏罐的底部,本实施例的这种凹洞玻璃窗的大部分高于蒸馏罐的底部,因此,本实施例这种凹洞玻璃窗能够很大程度地减少垢层对于玻璃窗透光度的影响。本实施例的热效率约等于聚光器的聚光效率。
[0073]与实施例1类似,本实施例的技术构思也是基于黑体原理。图4中的玻璃圆筒的开口相当于黑体原理中的小孔,玻璃圆筒内部和蒸馏罐内部相当于黑体原理中的空腔。
[0074]本实施例未提及的部分与实施例1类似,此处不再赘述。
[0075]实施例4
[0076]本实施例与实施例3类似,其不同之处在于,实施例3的凹洞玻璃窗由本实施例的凹洞吸热体所替代。具体地如图5所示,蒸馏罐3的底部302设置有用金属圆筒做成的凹洞吸热体310,凹洞吸热体310的内壁面涂覆无光泽黑色油漆(其太阳光吸收率例如为90 %)。太阳辐射由a箭头方向射入金属圆筒的开口后到达吸热体310的内壁面,约90 %的太阳辐射能被吸收后经金属圆筒壁传递至蒸馏罐3内部,其余的10%被反射后沿b箭头方向到达金属圆筒底部,其中的90%又被吸收,其余极少量太阳光被反射后沿c箭头方向到达金属圆筒另一边壁面后被吸收。可见,采用本实施例的凹洞吸热体可以吸收绝大部分的光斑能量,减少了光反射损失。
[0077]上述平板玻璃窗或者凹洞玻璃窗或者凹洞吸热体的直径不小于聚光器的反射聚焦光斑的直径;上述蒸馏罐为圆柱状容器,蒸馏罐的底部与圆筒形侧壁连接,平板玻璃窗或者凹洞玻璃窗或者凹洞吸热体设置在蒸馏罐的底部的中心位置。
[0078]本实施例的凹洞吸热体的开口以下是外界的流动的冷空气,凹洞吸热体内部的空气与凹洞吸热体内表面接触从而被加热为热空气,这些热空气具有浮升力,大部分会停留在凹洞吸热体内部,因此,凹洞吸热体向外界冷空气散失的热量较小,减少了对流热损失。另外,还可以在凹洞吸热体(金属圆筒)内部增设一个玻璃圆筒,该玻璃圆筒的外壁与金属圆筒的内壁之间形成环状空隙,可进一步减少对流热损失。
[0079]本实施例的技术构思同样是基于黑体原理。图5中金属圆筒的开口相当于黑体原理中的小孔,金属圆筒内部相当于黑体原理中的空腔。本实施例的凹洞吸热体亦可以采用其它的形状如球状、倒圆锥状等。
[0080]本实施例未提及的部分与以上实施例类似,此处不再赘述。
[0081 ] 实施例5
[0082]本实施例与以上实施例类似,其不同之处在于,以上实施例的平板玻璃窗或凹洞玻璃窗是位于蒸馏罐液面以下,本实施例的平板玻璃窗或凹洞玻璃窗是位于蒸馏罐液面以上。在以上实施例中,如果污水的污染物浓度过高或者蒸馏操作的浓缩比过大,则蒸馏罐内容易结垢。如果是软垢层,可清洗去除;如果是硬垢层,则需要刮除后清洗。在较长的使用时间后,平板玻璃窗或凹洞玻璃窗的透光度会受到一定的影响。
[0083]本实施例的平板玻璃窗或凹洞玻璃窗则不会受到垢层的影响。具体地如图6所示,蒸馏罐3的壁面上设置有光导管311,其内表面由高反射率的材料构成。光导管311的光导入口的位置是位于聚光器的焦点,光导管311的光导入口的直径不小于聚光器聚焦光斑的直径。光导管311的光导出口上设置有位于蒸馏罐3液面以上的平板玻璃窗303。太阳辐射由a箭头方向射入光导管311的光导入口后被反射,然后沿b箭头方向到达平板玻璃窗303,再透过平板玻璃窗303后沿c箭头方向进入液面以下被全部吸收用以加热待处理原水。
[0084]蒸馏罐3内部的水蒸气有时在平板玻璃窗303的表面冷凝。由于高强度光斑持续经过平板玻璃窗303射入,平板玻璃窗303表面的少量冷凝水能够快速汽化。
[0085]本实施例亦可以在光导管311的光导出口上设置凹洞玻璃窗。本实施例的技术构思同样是基于黑体原理。图6中平板玻璃窗相当于黑体原理中的小孔,蒸馏罐内部相当于黑体原理中的空腔。
[0086]本实施例未提及的部分与以上实施例类似,此处不再赘述。
[0087]实施例6
[0088]本实施例与以上实施例类似,其不同之处在于,本实施例的蒸馏罐是配合透射式聚光器使用的。具体地如图7所示,蒸馏罐3的圆筒形侧壁301的上部有一段圆锥形过渡段312,平板玻璃窗303位于该圆锥形过渡段312上,菲涅尔透镜聚光器7聚焦的光斑由平板玻璃窗303照射入蒸馏罐3内部后被吸收。
[0089]本实施例的平板玻璃窗亦可用凹洞玻璃窗替代。
[0090]本实施例未提及的部分与以上实施例类似,此处不再赘述。
[0091 ] 实施例7
[0092]本实施例与以上实施例类似,其不同之处在于,本实施例是结合多效蒸馏(MED)技术的一种太阳能蒸馏净水装置。上述冷凝器置于储水槽内,其中储水槽设有m个,依次为第一效、第二效至第m效储水槽,冷凝器也设有m个,依次为第一效、第二效至第m效冷凝器,所述第m效冷凝器位于第m效储水槽内,所述蒸馏罐的水蒸气排出管道通入第一效储
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