[发明专利]一种太阳能蒸馏单元及蒸馏方法

说明书

本发明公开了一种太阳能蒸馏单元及蒸馏方法，包括从左向右依次设置的汲水腔、蒸发冷凝腔、含溶质水腔，所述蒸发冷凝腔、含溶质水腔的上端均与阳光吸热装置的底部连接，在所述蒸发冷凝腔的上端与所述阳光吸热装置的底部之间以及含溶质水腔中设有相互连通的亲水材料层，所述蒸发冷凝腔的腔体内充有摩尔质量小于水分子摩尔质量的气体，所述汲水腔中设有汲水装置，所述亲水材料层的左端与所述汲水装置连通，位于所述汲水腔的左侧壁上设有的通孔与平面荧光聚光器的输出右端连接，所述蒸发冷凝腔的下端与输出冷凝液的管道连接。本发明优化蒸馏单元中的汲水装置，实现高效蒸馏；有利于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种蒸馏单元及方法，尤其是涉及一种太阳能蒸馏单元及蒸馏方法。

背景技术

水资源是人类赖以生存的重要资源，人们在生产和生活中，时时刻刻离不开水资源。

当今时代，水资源紧张俨然已成为世界性的问题。就我国而言，我国水资源总量居世界前列，然而，人均水资源不足2400立方米，仅为世界平均水平的1/4左右，被联合国列为最贫水国家之一。我国东部沿海省份，经济发达，人口稠密，人均淡水资源少，但生产、生活耗水量大；我国内陆省份近几年来伴随经济的发展用水量也逐年增长，国家结合环保行动，加大对废水、污水的治理投入力度，实现部分领域水资源的工农业再利用，然而，有些地区水资源尤其是优质的淡水资源紧张的问题依然突出，已经发展成为制约该地区经济和社会发展的瓶颈。直接通过蒸馏技术对水体进行净化处理以获取优质纯净淡水资源是一种可行的做法，但在当前技术条件下，存在能源消耗大、水处理成本高的技术问题。

我国东部沿海地带有着丰富的海水资源和丰富的太阳能资源，这使得太阳能海水淡化切实可行。海水淡化技术在一定程度上很好的解决淡水资源缺乏问题，而太阳能海水淡化技术能否实现高效全被动、零排放运行，一直备受关注。目前，采用特种功能材料、自吸水全被动运行的海水蒸馏装置被不断发明和研究和改进，这种技术的主要特征是采用亲水性多孔材料，如碳纳米材料、等离子体，或者是开放式热管等，利用毛细吸升作用实现布水，其特点是材料表面海水分布均匀，热容小，利于蒸发。此外，通过多级潜热回收利用，单个多级蒸馏装置的实验室效率已经高达385％。遗憾的是，这样的技术应用起来却十分受限制，其原因主要在于这一类蒸馏装置的布水方式的缺陷。其一，海水在蒸发过程中没有形成开放流动。当装置长时间运行时，随着吸水材料中的水分蒸发，材料中的盐浓度升高甚至出现结晶，进而阻塞材料孔隙，降低蒸发速率，影响装置产水。在全被动装置中，对于这一问题的解决仍然采取浓盐自由扩散的方式，速率缓慢，这也严重限制了这一类蒸馏装置的规模化设计。其二，正向传热传质方向的限制。众所周知，热蒸汽是自然向上对流，因此现有的蒸馏装置往往是正向上或侧向上传热，使得太阳光接收面在蒸馏装置的下方，这本身与自然光照方向相反，难以实现高效太阳能接受利用，制约了太阳能海水淡化的发展。

发明内容

本发明的一个目的是克服现有水处理中的蒸馏技术的技术不足，提出一种太阳能蒸馏单元。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种太阳能蒸馏单元，包括从左向右依次设置的汲水腔、蒸发冷凝腔、含溶质水腔，在所述蒸发冷凝腔、含溶质水腔的上方设有阳光吸热装置，所述阳光吸热装置的底部呈面状且与水平面平行或左侧高于右侧与水平面之间设有倾角；

在所述蒸发冷凝腔的上端与所述阳光吸热装置的底部之间以及含溶质水腔中设有相互连通的亲水材料层，所述汲水腔中设有汲水装置，所述亲水材料层的左端与所述汲水装置连通，位于所述汲水腔的左侧壁上设有的通孔与平面荧光聚光器的输出右端连接，所述汲水腔、蒸发冷凝腔、含溶质水腔的下端均位于吃水线下，所述蒸发冷凝腔的下端与输出冷凝液的管道连接。

所述蒸发冷凝腔的上端包括靠接在亲水材料层下表面上的支撑网，所述蒸发冷凝腔的腔体内充有摩尔质量小于水分子摩尔质量的气体，所述蒸发冷凝腔的下端设有冷凝面，所述冷凝面与水平面平行或左侧高于右侧与水平面之间设有倾角；所述冷凝面位于所述蒸发冷凝腔的吃水线以下，输出冷凝液的管道连接在所述冷凝面的右侧端；