CN104058474B - 脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置，包括闪蒸室、冷凝器等结构；冷、热海水蓄水槽隔板隔开，冷凝上升管通入到冷海水蓄水槽，上端连接到冷凝器，引出后与通入到热海水蓄水槽中的海水上升管合并；海水上升管上装设节流阀；合并管上装设单向阀，与集热器热水换热器进口端连接，出口引入到闪蒸室；闪蒸室下端与浓海水下降管相连；浓海水下降管上装设单向阀，通入到热海水保温蓄水槽；闪蒸室与冷凝器相通；冷凝器上端开设抽不凝气口，管路上装设节流阀和真空泵；冷凝器下端与淡水下降管相连；淡水下降管上装设单向阀通入到淡水蓄水槽；具有结构简单、正常运行时无需外部动力、节能、无需人员的巡检与维护、热利用率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种海水淡化装置，特别是一种脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置。
背景技术
海水淡化已经成为解决淡水资源紧缺重要手段之一。现有的海水淡化方式包括多级闪蒸式、多效蒸发式、压汽蒸馏式、反渗透式和电渗析式等，无论哪种海水淡化方式，都需要消耗大量的能源，因此海水淡化是高能耗产业，需要消耗大量的燃料或者电力，能源消费占淡化水生产成本的 33%～50%。随着化石燃料的日益短缺，这些方法对能源的依赖会提高海水淡化的成本。
太阳能具有储量无限、完全清洁的独特优势，太阳能海水淡化成为新能源和新水源研究与应用的主要方向之一。现有的小型太阳能海水淡化装置多安装在人烟稀少，缺少电力和蒸汽热源供应的岛屿，而目前的太阳能海水淡化装置大多需要安装水泵以及自动化控制***，并需要运行人员的定期巡检与维护，因此发展无外部动力的能够连续自动运行的海水淡化装置成为小型化太阳能海水淡化装置发展的必然趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、正常运行时无需外部动力、可自然循环、海水在装置内可脉动闪蒸、提高热利用率、节能的脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置，克服现有技术的不足。
本发明的脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置，包括真空泵，真空泵的吸入口通过管路依次连接有第一阀门、冷凝器的壳程、蒸发器、第一单向阀、第二阀门、热海水上升管；在第一单向阀与蒸发器的入口之间的管路处配有太阳能集热器***；冷凝器的管程一端与第一单向阀和第二阀门之间的管路连通，另一端接冷海水上升管；冷凝器的壳程接第三单向阀和淡水下降管；蒸发器内腔通过第二单向阀与盐水下降管相接；蒸发器接有压力表。
本发明的脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置，其中所述的蒸发器的入口内侧呈突然放大结构，并下部设有斜向的泄流板；冷海水上升管接冷海水槽，热海水上升管和盐水下降管接热海水槽，淡水下降管接淡水槽。
本发明的脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置，运行过程中，循环回路***内充满液体，由于蒸发冷凝***拥有数米高的液柱静压力，蒸发冷凝***内保持负压状态，降低了海水闪蒸温度。海水流经冷凝器与热海水蓄水槽中的海水汇合于主水管，再通过太阳能集热器热水箱加热，采用扩大孔引入到蒸发器中，闪蒸产生的蒸汽进入到冷凝器中冷凝，冷凝液流入淡水蓄水槽，未蒸发的浓海水从蒸发器底部引出流入到热海水蓄水槽，进行下次循环。
利用蒸发冷凝***离地面的高度形成的流体静压平衡维持蒸发冷凝***内真空状态。太阳能集热器内的管内海水能被加热，形成汽液混流的状态，液体沸腾产生流动压头，推动液体流入蒸发器发生闪蒸。在闪蒸瞬间，蒸发器内压力骤升，在压力梯度的作用下，蒸汽流向冷凝器以趋于平衡，同时，蒸发器内压力骤升，在重力作用下，蒸发器液面下降，导致液面上气空间容积增大。当蒸发器内蒸汽流向冷凝器并冷凝，气空间内压强减小，管内液体沸腾产生的流动压头与蒸发器内负压共同作用，把集热器内管道的海水引入蒸发器，进行下一次闪蒸。如此，管内流体一次一次的进入蒸发器中进行闪蒸，形成脉动闪蒸。冷凝器内蒸汽持续凝结，使压力梯度一直存在，蒸汽不断从蒸发器流向冷凝器。整个装置在运行过程中，形成十分有利的自然循环。
本发明的脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置，可实现脉动闪蒸，强化管内换热，提高管内海水过热度，从而提高蒸发率。 运行过程中能够自动形成自然循环，除太阳能外，运行过程中无需外部动力，节省电力与外部热源；能够形成自动连续运行。冷凝器内，冷凝蒸汽的同时对海水进行预热，回收潜热，提高热利用率。海水经过一次闪蒸盐度升高较小，并且拥有较高热值，将冷凝管内的新鲜海水混合，进行再次循环，提高热利用率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示：17为真空泵，真空泵17的吸入口通过管路依次连接有第一阀门12、冷凝器3的壳程、蒸发器2、第一单向阀13、第二阀门11、热海水上升管7；
在第一单向阀13与蒸发器2的入口之间的管路处配有太阳能集热器***1；
蒸发器2的入口内侧呈突然放大结构，并下部设有斜向的泄流板18；
冷凝器3的管程一端与第一单向阀13和第二阀门11之间的管路连通，另一端接冷海水上升管8；
冷凝器3的壳程接第三单向阀15和淡水下降管10；
蒸发器2内腔通过第二单向阀14与盐水下降管9相接；
蒸发器2接有压力表16。
冷海水上升管8接冷海水槽5，热海水上升管7和盐水下降管9接热海水槽4，淡水下降管10接淡水槽6。
启动该装置时，先打开第一阀门12、第一单向阀13与第二阀门11，启动真空泵17，待热海水上升管7中充满海水后关闭第二阀门11，使冷海水上升管8在冷凝器部分管道充满海水，确保无气泡存在。然后打开第二单向阀14、第三单向阀15，使盐水下降管9、淡水下降管10中充满液体。最后调节第一阀门12，使压力表16达到设定参数值关闭第一阀门12，然后关闭真空泵17。此时蒸发器2与冷凝器3内维持设定参数压力值。长时间运行后，由于海水内不凝结气体的存在，使装置蒸发器2内压力较初始设定压力升高，需再次启动真空泵17，抽去冷凝器内不凝气体，调节至初始设定压力使其继续运行。
装置密封性能良好，利用流体静压平衡维持蒸发冷凝***内真空状态。主水管19海水通入到太阳能集热器***1中。太阳能集热器***1压力为常压，其水箱内水温最高能达到100℃。管内海水被加热，当加热达到对应压力下的饱和温度时，液体将会沸腾, 管内形成汽液混流的状态。管内液体沸腾将产生流动压头，推动液体流入蒸发器2发生闪蒸。未蒸发流体落到泄流板18上，流向热海水槽4，进行下一次循环。在闪蒸瞬间，蒸发器2内压力骤升，在压力梯度的作用下，蒸汽流向冷凝器3的壳程内以趋于平衡，同时，蒸发器2内压力骤升，在重力作用下，蒸发器2内液面下降，由于盐水下降管9上第二单向阀14存在，这种效果导致液面上气空间容积增大。当蒸发器2内蒸汽流向冷凝器3并冷凝，气空间内压强减小，管内液体沸腾产生的流动压头与蒸发器内负压共同作用，把太阳能集热器***1加热的管道内的海水引入蒸发器2，进行下一次闪蒸。如此，管内流体一次一次的进入蒸发器2中进行闪蒸，形成脉动闪蒸。冷凝器3内蒸汽持续凝结，使压力梯度一直存在，蒸汽不断从蒸发器2流向冷凝器3。整个装置在运行过程中，形成十分有利的自然循环。
Claims (1)
1.一种脉动闪蒸自然循环太阳能海水淡化装置，其特征在于：包括真空泵（17），真空泵（17）的吸入口通过管路依次连接有第一阀门（12）、冷凝器（3）的壳程、蒸发器（2）、第一单向阀（13）、第二阀门（11）、热海水上升管（7）；
在第一单向阀（13）与蒸发器（2）的入口之间的管路处配有太阳能集热器***（1）；
冷凝器（3）的管程一端与第一单向阀（13）和第二阀门（11）之间的管路连通，另一端接冷海水上升管（8）；
冷凝器（3）的壳程接第三单向阀（15）和淡水下降管（10）；
蒸发器（2）内腔通过第二单向阀（14）与盐水下降管（9）相接；
蒸发器（2）接有压力表（16）；
蒸发器（2）的入口内侧呈突然放大结构，并下部设有斜向的泄流板（18）；
所述的冷海水上升管（8）接冷海水槽（5），热海水上升管（7）和盐水下降管（9）接热海水槽（4），淡水下降管（10）接淡水槽（6）。
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