一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置的制作方法
本技术属于海水淡化装置领域，具体涉及一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置。
背景技术：
1、太阳能海水淡化装置是一种利用太阳能来进行海水淡化的设备，旨在将盐水转化为淡水，以满足生活用水或农业灌溉等需求。这种技术不仅能提供可持续的淡水资源，缓解水资源紧张局势，还有助于推动可再生能源的发展，减少对传统能源的依赖，推动低碳经济的建设，对社会发展具有重要意义。根据太阳能的利用方式，可将太阳能海水淡化装置分为直接装置与间接装置。直接装置的原理是利用太阳能集热器直接产生热能，用于加热海水进行蒸发过程，申请号为cn202311139968公开了一种自漂浮式太阳能海水淡化装置，包括箱体、环形浮块、毛细组件、冷凝板、滚压组件以及吸水层，所述箱体侧壁设置有环形聚光板，所述环形浮块安装在所述箱体外壁上，用于将所述箱体漂浮于海水表面，所述吸水层设置在所述箱体内侧底部，所述毛细组件一端延伸至所述箱体内部并与所述吸水层相连，另一端延伸至所述箱体下方的海水内部，用于对海水进行吸收并将吸收的海水传递至所述吸水层，所述滚压组件活动设置在所述箱体内侧底部。在海水制取淡水过程中，能够实现海水的无动力自动补水，无需消耗额外的电能，达到淡水制取时的节能以及环保目的。
2、间接装置结合太阳能光伏发电系统，通过电力驱动淡化过程，公开号为cn214780869u公开了一种复合太阳能海水淡化系统，包括：若干淡水箱、海水箱、聚光装置、光伏组件、若干加热件、第一管道、若干淡水收集装置、水箱和第二管道。通过聚光装置将太阳光汇聚到水箱底部，用于预热水箱底部的海水，同时水箱底部的光伏组件吸收汇聚以及散射的太阳光，并将其转换为电能，以驱动水箱两侧的加热件，从而进一步提升海水温度，加强海水的蒸发，与此同时，海水也可以进一步降低水箱底部光伏组件的运行温度，提高光伏组件的工作效率，形成一个良性循环。
3、一方面，目前已经工业化的海水淡化工艺可以分为热法(多级闪蒸法、多效蒸馏法)和膜法(反渗透法)。热法虽然技术成熟，稳定性高，但具有化石能源消耗高、设备维护成本高、占地面积大等缺点；反渗透法对海水水质要求高，需要投入额外成本进行海水预处理以及定期进行膜的更换，运行和维护成本较高。另一方面，太阳能海水淡化装置也面临一定的局限性，由于水的比热容较大，加热部件在水体底部直接对整个水体进行加热会造成热量的分散与浪费。其次，太阳能光伏电池的搭建以及后期维护成本较高，且常见的单晶硅太阳能光伏组件的能量转化率不到20％，能量利用率不尽人意。再次，大多数太阳能海水淡化装置的集热部件都为平板式布局，为了实现足够的蒸发面积而选择放大蒸发平面，导致装置占用较大的土地面积，装置的空间利用率低。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于克服海水淡化装置现存的能量利用率低、空间利用率小等问题，提供了一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，该装置通过改变水体的蒸发形式以及盐水的运输路线提高太阳光的利用率，充分利用冷凝潜热，减少能量浪费。
2、为了实现上述目的，采取的技术方案如下：
3、本实用新型的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，该装置包括海水储存罐、蠕动泵、冷凝管、淡水收集罐、蒸发器和蒸发器支架；所述的海水储存罐与蠕动泵连接，蠕动泵与冷凝管下部的进水端连接，冷凝管上部的出水端与蒸发器连接，蒸发器设置在蒸发器支架上，所述的蒸发器支架上设有凹面镜，凹面镜位于蒸发器下方，所述的冷凝管的底端连接淡水收集罐；
4、所述的蒸发器包括石英管、连接体、水蒸气出气管、空心管、光热材料、中性硅酮结构胶、底座和浓海水出口管，所述的石英管为圆筒形，底部设有底座，底部一侧设有浓海水出口管；
5、所述的连接体设置在石英管的端部，连接体为开有两个孔的环形结构，其中一个孔位于连接体的中心，用于固定空心管，另一个孔用于连接水蒸气出气管，水蒸气出气管与与冷凝管顶端的蒸汽入口连接；
6、所述的空心管一端穿过连接体中心的孔设置在石英管内，并与底座连接，所述的光热材料设置在空心管外壁上，所述的中性硅酮结构胶设置在靠近连接体一侧的空心管内，使胶面与空心管的管口形成储水槽，所述的空心管靠近连接体一侧的顶部上开有海水出水孔。
7、优选的，所述的石英管、底座和浓海水出口管一体成型。
8、优选的，所述的浓海水出口管的起点是u型管道。
9、优选的，所述的石英管为双层结构，内层与外层之间为真空结构。
10、优选的，所述的光热材料是将炭黑或碳纳米管与明胶溶液混合后涂布在亲水性布料上得到的。
11、优选的，所述的光热材料缠绕在空心管外壁上，并通过双面胶固定。
12、优选的，所述的海水储存罐和蠕动泵之间设置有阀门。
13、优选的，所述的蒸发器支架包括上下两层不锈钢支架，蒸发器设置在上层不锈钢支架上，凹面镜设置在下层不锈钢支架上。
14、优选的，所述的不锈钢支架的四只支撑脚均套有防滑脚杯。
15、优选的，所述的蒸发器支架靠近连接体的一端高于靠近浓海水出口管的一端。
16、本实用新型的有益效果
17、1、本实用新型提供一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，作为单级太阳能淡化装置，海水的淡化效率高于大多数同类装置的测试结果。实验结果表明：在11月下旬珠海的真实太阳光下对装置进行淡化测试，每隔1h记录气温与收集淡水的质量，下午1时装置达到最大蒸发量0.93kg·h-1·m-2，大于大多数单级太阳能海水淡化装置。
18、2、本实用新型的装置在结构上将运行过程中的热量损失降到最小，并提高了对能量以及光热材料的利用率，石英管的双层真空结构、u型出口起到了保温的作用；将蒸发过程与冷凝过程分开，使用进料海水对淡水蒸汽进行冷凝，利用淡水蒸汽冷凝时放出的热量对进料海水进行提前预热，进一步提高蒸发率；光热材料以圆柱面的形式搭载与蒸发器内，并在蒸发器下方放置凹面镜，通过界面蒸发的方式进行海水淡化；在实际运行过程中，不仅面对太阳光的光热材料表面温度会升高，背对太阳光的光热材料由于凹面镜的反射作用也会吸收光能并转化为热能，这种设置在单位占地面积上增大了光热材料的作用面积，提高了光热材料的利用率。
19、3、本实用新型的装置在运行过程中，除了蠕动泵需要电能支持，其余过程基本实现0能耗，并且也可以通过增加光伏组件的方式为蠕动泵提供电能；制备光热材料的成本较低，并且由于本装置具有浓海水出口，排出的海水可以重新进入海水储存罐再一次循环蒸发，蒸发器内不会有盐分累积。
技术特征：
1.一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，该装置包括海水储存罐、蠕动泵、冷凝管、淡水收集罐、蒸发器和蒸发器支架；所述的海水储存罐与蠕动泵连接，蠕动泵与冷凝管下部的进水端连接，冷凝管上部的出水端与蒸发器连接，蒸发器设置在蒸发器支架上，所述的蒸发器支架上设有凹面镜，凹面镜位于蒸发器下方，所述的冷凝管的底端连接淡水收集罐；
2.根据权利要求1所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的石英管、底座和浓海水出口管一体成型。
3.根据权利要求1所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的浓海水出口管的起点是u型管道。
4.根据权利要求1所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的石英管为双层结构，内层与外层之间为真空结构。
5.根据权利要求1所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的光热材料是将炭黑或碳纳米管与明胶溶液混合后涂布在亲水性布料上得到的。
6.根据权利要求1所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的光热材料缠绕在空心管外壁上，并通过双面胶固定。
7.根据权利要求1所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的海水储存罐和蠕动泵之间设置有阀门。
8.根据权利要求1所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的蒸发器支架包括上下两层不锈钢支架，蒸发器设置在上层不锈钢支架上，凹面镜设置在下层不锈钢支架上。
9.根据权利要求8所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的不锈钢支架的四只支撑脚均套有防滑脚杯。
10.根据权利要求1所述的一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述的蒸发器支架靠近连接体的一端高于靠近浓海水出口管的一端。
技术总结
本技术提供一种基于热法蒸馏的太阳能海水淡化装置，属于海水淡化装置领域。该装置包括海水储存罐、蠕动泵、冷凝管、淡水收集罐、蒸发器和蒸发器支架；所述的海水储存罐与蠕动泵连接，蠕动泵与冷凝管下部的进水端连接，冷凝管上部的出水端与蒸发器连接，蒸发器设置在蒸发器支架上，所述的蒸发器支架上设有凹面镜，凹面镜位于蒸发器下方，所述的冷凝管的底端连接淡水收集罐；所述的蒸发器包括石英管、连接体、水蒸气出气管、空心管、光热材料、中性硅酮结构胶、底座和浓海水出口管。该装置通过改变水体的蒸发形式以及盐水的运输路线提高太阳光的利用率，充分利用冷凝潜热，减少能量浪费。
技术研发人员：于盛泽,任婉宁,牛秋生,张远超,姚坤
受保护的技术使用者：广东碳语新材料有限公司
技术研发日：20240118
技术公布日：2024/9/23