[发明专利]一种用于聚光式太阳能海水淡化装置的海水蒸发器

说明书

技术领域

本发明涉及一种促进太阳能海水淡化装置规模化、低成本应用的装置，属于太阳能热利用和海水淡化及水处理技术领域。具体地说是涉及一种提高太阳能海水淡化装置生产淡水的能力、降低淡水成本的海水蒸发器。

背景技术

淡水资源短缺是目前全球所面临的严峻挑战之一，最好的解决办法就是对现有地球水循环系统的开发利用，考虑到节能环保以及造价和运行成本，利用太阳能进行海水淡化越来越受到人们的重视。现有的太阳能海水淡化装置，存在一次性投资大、规模偏小和效率低等缺陷，特别是规模偏小成了与以多级闪蒸和反渗透膜为代表的传统海水淡化系统相竞争的软肋。这主要是由于太阳能集热系统在高温段（≥100℃）时效率低，而海水淡化部件在低温区效率低的结构性不匹配造成的。因此，可以利用高效太阳能聚光系统，尤其是现有塔式聚光系统，产生高强度太阳光，使其直接聚焦于海水中，产生高温高压蒸汽，蒸汽输入传统海水淡化系统生成淡水。针对塔内海水蒸发器进行相应的改进来提高太阳能海水淡化装置的性能，符合实现太阳能海水淡化技术规模化、低成本应用的发展要求的。

发明内容

为了改善现有太阳能海水淡化装置的性能，提高其热能利用率，实现太阳能聚光集热技术和传统海水淡化技术的高度耦合，本发明提供了一种用于聚光式太阳能海水淡化装置的海水蒸发器，它可用于塔式太阳能海水淡化装置或者其他热能驱动的海水淡化装置。

一种用于聚光式太阳能海水淡化装置的海水蒸发器，该海水蒸发器包括透明管、防溢网、陶瓷粒子、肋片和分隔挡板，其中透明管的上下两端开口且其内表面布有凹槽；分隔挡板的外径与透明管的内径一致，分隔挡板的中心开有通孔且其外缘开有导流孔；

整体安装关系：透明管的上端开口安装防溢网，透明管的内腔布置有一层或一层以上的分隔挡板，若分隔挡板为一层，则分隔挡板和防溢网之间形成腔体，分隔挡板的上端面设置有肋片，分隔挡板的上端面且在肋片之间还放置有陶瓷粒子；若分隔挡板为一层以上，则相邻两层的分隔挡板及上层分隔挡板和防溢网之间均形成腔体，腔体的体积从上到下依次递减且每层分隔挡板中心的通孔和导流孔位置相对应并形成蒸汽通道和导流通道，每层分隔挡板的上端面设置有肋片，每层分隔挡板的上端面且在肋片之间还放置有陶瓷粒子。

所述透明管内表面沿轴向和周向布有的凹槽为倒金字塔形、螺旋形或沿轴向的通槽，透明管采用双层透明真空玻璃管。

所述陶瓷粒子均布在分隔挡板的上端面，陶瓷粒子采用低密度深色的陶瓷粒子。

若分隔挡板为一层以上，则形成各腔体的体积从上到下依次递减。

所述的肋片布置方向与透明管的轴线平行，每个肋片为柱状或阶梯状。

有益效果：（1）本发明在海水蒸发器内增加了陶瓷粒子和肋片，且蒸发器内表面还有凹槽，陶瓷粒子具有吸光性能且肋片和凹槽能够增加太阳光在蒸发器内的光程，使蒸发器由被动吸收光变为主动吸收光，实现了海水功能化，大大提高了海水对光的吸收性能；（2）本发明透明管内表面的凹槽为倒金字塔形、螺旋形或沿轴向的通槽，可增加太阳光在蒸发器内的光程，强化海水对太阳热能的吸收效率，提高了装置的可靠性；（3）本发明的陶瓷粒子采用低密度深色陶瓷粒子且陶瓷粒子均布在分隔挡板上，使得陶瓷粒子能够在蒸发器内均匀地随海水蒸腾上下浮动，且陶瓷粒子相互碰撞，强化了海水吸光功能和除垢抑垢性能；（4）本发明的分隔挡板若为一层以上，由于上层腔体承受较大的蒸汽压力，腔体体积从上到下依次递减，这样可保护透明管的上部不至于裂开；（5）本发明的肋片采用柱状或阶梯状，由于阶梯柱状肋片具有更好的机械强度，在与陶瓷粒子相互作用中实现了蒸发器内部除垢抑垢的功能，且肋片布置方向与透明管轴线平行，使其吸光性能更好；（6）本发明可将蒸发器应用在太阳能海水淡化装置里，提高了太阳能海水淡化装置利用热能的效率，从而可实现规模化应用，且蒸发器由玻璃管制成，提高了系统的抗腐蚀性能。

附图说明

图1为本发明海水蒸发器的结构图。

图2为本发明多根海水蒸发器组合的结构图。

图3为本发明采用阶梯柱状肋片代替柱状肋片的实施例图。

图4为本发明蒸发器内壁采用螺旋凹槽代替倒金字塔形凹槽的实施例图。

图5为本发明蒸发器内壁采用沿轴向的通槽代替倒金字塔形凹槽的实施例图。

图6为多根本发明蒸发器在塔式太阳能海水淡化装置中的安装图。