[发明专利]一种基于毛细作用收集冷凝水的太阳能蒸馏器

说明书

本发明属于水处理技术领域，公开了一种基于毛细作用收集冷凝水的太阳能蒸馏器。该太阳能蒸馏器包括一个或多个竖向依次叠加的太阳能蒸馏器子结构，其中，单个太阳能蒸馏器子结构包括底层无盖水箱、集水槽、冷凝板以及储水挡板，所述底层无盖水箱部含有储液槽，所述冷凝板包含冷凝面和垂滴面。本发明的太阳能蒸馏器，能够实现在充分利用太阳能资源的基础上实现对水蒸气余热的多级利用，同时通过毛细作用快速吸收、运输冷凝水并将该冷凝水聚集凝水，防止水珠散射阳光降低系统效率，进而在显著提高净水处理的效率基础上进一步提升了太阳能的利用率，而且还具备结构更为紧凑、便于操控、环境适应性更强和净水成本低等优点。

技术领域

本发明属于太阳能海水淡化/净化污水等水处理技术领域，更具体地，涉及一种基于毛细作用收集冷凝水的太阳能蒸馏器。

背景技术

饮水问题是全球面临的主要问题之一，大多数健康问题都是由于缺乏干净的饮用水引起的。而近几十年来，世界各地的降雨量不足，更是导致水体盐度增加。环境的污染又进一步加剧了清洁淡水缺乏的程度。解决淡水缺乏最重要的手段之一就是海水淡化。一般而言，海水淡化技术大致分为两类：热法淡化技术和膜法淡化技术。在热法淡化技术中，淡水是通过加热海水使水蒸发和冷凝蒸汽而获得，这些技术种类繁多，包括多效蒸馏(MED)，多级闪蒸(MSF)，热蒸气压缩(TVC)，机械蒸气压缩(MVC)，加湿-除湿(HDH)和太阳能蒸馏器等。而膜淡化技术则利用选择性透过膜将盐和水分离开来。膜法淡化通常使用压力驱动盐水分离过程，该过程不需要发生相变，膜淡化技术主要包括反渗透(RO)技术和电渗析(ED)技术。

其中，太阳能海水淡化技术相比于使用燃油、电能等高品位能源的传统技术而言有诸多优点。太阳能不依赖于能源燃料的远程输运，几乎不受地理位置的影响，能源成本为0，因此具有很好的可普及性；同时，太阳能是清洁可再生能源，环保无污染，符合当前加强环境保护的全球趋势。除海水淡化外，污水净化也是补充洁净淡水的重要途径。传统蒸馏器包括一个楔形腔体，内部装有海水，通过吸收太阳辐射，使得海水和底部温度上升，以促进海水蒸发，水蒸气会在玻璃盖板上凝结并附着在玻璃上，冷凝水在重力的作用下沿着玻璃向下流动然后进入收集槽从而完成蒸发淡化过程。基于上述的传统蒸馏器原理，现有技术发展出了许多不同种类的太阳能蒸发器，例如阶梯式蒸发器和倾斜芯型蒸发器，但由于大量热损失使得传统的蒸发器的太阳能利用效率通常都低于50％。同时，现有技术在海水/污水中加入纳米颗粒，如纳米金属颗粒、纳米金属氧化物、纳米碳材料等，通过纳米颗粒的高热导率使得(低品位热能)的吸收效率,系统传热性能等显著提升，纳米流体对太阳能也有高的吸收率，从而纳米颗粒与海水/污水形成的纳米流体有效增加了系统的淡水产量。

然而，基于纳米技术的蒸馏器仍然存在许多问题。一方面由于蒸馏器中的水蒸气直接在玻璃盖板上冷凝形成冷凝水，冷凝水把照射进来的太阳光进行了散射，从而大幅度降低了太阳能的利用，同时，凝聚的冷凝水在重力的作用下又滴入海水或污水容器，导致冷凝水回收效果差。另一方面，现有技术采用单级蒸馏器，不能实现对太阳能的多级利用，同时，也无法实现被太阳能加热的海水或污水散热的利用，虽然蒸发效率有80-90％，但系统综合效率仅有不到30％。相应的，本领域亟需做出进一步的改善或改进，以便更好地实现高效利用太阳能来驱动水蒸发并加速冷凝，以满足现代干净的饮用水的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于毛细作用收集冷凝水的太阳能蒸馏器，其通过结合各类污水或海水的再利用，并充分利用太阳能热能进行净水的具体工况需求，相应的能够实现在充分利用太阳能资源的基础上实现对水蒸气余热的多级利用，同时通过毛细作用快速吸收、运输冷凝水并将该冷凝水聚集凝水，从而显著提高净水处理的效率，而且还具备结构更为紧凑、便于操控、环境适应性更强和净水成本低等优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于毛细作用收集冷凝水的太阳能蒸馏器，其特征在于，包括一个或多个竖向依次叠加的太阳能蒸馏器子结构，其中，单个太阳能蒸馏器子结构包括底层无盖水箱、集水槽、冷凝板以及储水挡板；其中，