CN104192926A - 一种基于超空泡技术的海水淡化装置 - Google Patents

一种基于超空泡技术的海水淡化装置 Download PDF

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郑智颖
李倩
德米特里·谢尔盖耶维奇·利哈乔夫
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Abstract

一种基于超空泡技术的海水淡化装置，它涉及一种海水淡化装置。本发明为解决现有的海水淡化方法存在能量密度低以及源水需要进行预处理的问题。源水水箱的底端通过管路与旋转超空泡蒸发器的入口连通，旋转超空泡蒸发器通过管路与源水水箱连通，旋转超空泡蒸发器与源水水箱之间的管路上设置有水泵，旋转超空泡蒸发器的叶片轴固套在电动机的输出主轴上，所述叶片轴上沿轴向加工有排汽通道，每个叶片根部上加工有与叶片轴内壁连通的抽汽孔，排汽通道的一端与抽汽孔连通，排汽通道的另一端通过管路与旋流分离器的上部入口连通，旋流分离器的底部出口通过管路与源水液滴收集水箱的上端连通。本发明用于海水淡化。

Description

一种基于超空泡技术的海水淡化装置
技术领域
本发明涉及一种海水淡化装置，具体涉及一种基于超空泡技术的海水淡化装置。
背景技术
随着全球人口增加和环境破坏，淡水资源面临重大危机，淡水资源匮乏已经成为全球性的环境问题。地球绝大部分水以海水形式存在，海洋可以成为人类取之不尽用之不竭的淡水来源，而实现方式就是海水淡化。
目前海水淡化技术主要有热蒸馏法和膜方法，而工业上大规模应用的是热蒸馏法中的多级闪蒸和低温多效蒸馏以及膜方法中的反渗透法。但是，热蒸馏法由于换热面易形成水垢和污垢因而存在能量密度低的缺点，反渗透法需要对源水进行严格的预处理。
综上，现有的海水淡化方法存在能量密度低以及源水需要进行预处理的问题。
发明内容
本发明为解决现有的海水淡化方法存在能量密度低以及源水需要进行预处理的问题，提供了一种基于超空泡技术的海水淡化装置。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
本发明的基于超空泡技术的海水淡化装置包括旋转超空泡蒸发器、电动机、源水水箱、水泵、旋流分离器、源水液滴收集水箱、冷凝器、淡水收集水箱和真空泵，源水水箱的底端通过管路与旋转超空泡蒸发器的入口连通，旋转超空泡蒸发器通过管路与源水水箱连通，旋转超空泡蒸发器与源水水箱之间的管路上设置有水泵，旋转超空泡蒸发器的叶片轴固套在电动机的输出主轴上，所述叶片轴上沿轴向加工有排汽通道，每个叶片根部上加工有与叶片轴内壁连通的抽汽孔，排汽通道的一端与抽汽孔连通，排汽通道的另一端通过管路与旋流分离器的上部入口连通，旋流分离器的底部出口通过管路与源水液滴收集水箱的上端连通，旋流分离器的上端出口通过管路与冷凝器的上部连通，冷凝器的下部通过管路与淡水收集水箱连通，淡水收集水箱通过管路连接有真空泵，源水液滴收集水箱的下端出口通过管路与源水水箱连通。
本发明的有益效果是：
本发明的一种基于超空泡技术的海水淡化装置采用的旋转超空泡蒸发器在一定水域内高速旋转，从而在叶片后方形成超空泡，通过真空泵将超空泡内部形成的水蒸汽抽取至冷凝器，冷凝成液态水后收集至淡水收集箱内，本发明克服了工业上大规模应用的多级闪蒸和低温多效蒸馏由于换热面易形成水垢和污垢进而导致能量密度低的缺点，同时避免了反渗透法需要对源水进行严格预处理的问题；此外，本发明还可应用于污水净化以解决污水处理中不可降解污染物残留等问题。
附图说明
图1是本发明的一种基于超空泡技术的海水淡化装置的整体结构示意图，图2是本发明的具体实施方式一中旋转超空泡蒸发器1的示意图。图3是图2的俯视图，图4是图2的左视图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1～4所示，本实施方式的基于超空泡技术的海水淡化装置包括旋转超空泡蒸发器1、电动机2、源水水箱3、水泵4、旋流分离器5、源水液滴收集水箱6、冷凝器7、淡水收集水箱8和真空泵9，源水水箱3的底端通过管路与旋转超空泡蒸发器1的入口连通，旋转超空泡蒸发器1通过管路与源水水箱3连通，旋转超空泡蒸发器1与源水水箱3之间的管路上设置有水泵4，旋转超空泡蒸发器1的叶片轴固套在电动机2的输出主轴上，所述叶片轴上沿轴向加工有排汽通道，每个叶片根部上加工有与叶片轴内壁连通的抽汽孔，排汽通道的一端与抽汽孔连通，排汽通道的另一端通过管路与旋流分离器5的上部入口连通，旋流分离器5的底部出口通过管路与源水液滴收集水箱6的上端连通，旋流分离器5的上端出口通过管路与冷凝器7的上部连通，冷凝器7的下部通过管路与淡水收集水箱8连通，淡水收集水箱8通过管路连接有真空泵9，源水液滴收集水箱6的下端出口通过管路与源水水箱3连通。
具体实施方式二：如图2和图3所示，本实施方式旋转超空泡蒸发器1的叶片数量为2个。如此设计，可保证旋转叶片的动静平衡，同时在叶片之间具有较大空间可形成较大尺寸的超空泡。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图2和图3所示，本实施方式叶片为楔形叶片，叶片由中心至边缘的横截面由大至小渐缩设置。如此设计，可使得在不同半径处空泡长度均达到最大，从而获得具有最大尺寸的超空泡以增大水蒸汽产量。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式所述旋流分离器为气液分离器。如此设计，抽汽过程中夹带的水滴通过分离汇聚到源水液滴收集水箱6，蒸汽和不可凝结气体通过旋流分离器5的上端出口流至冷凝器7。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式源水液滴收集水箱6和淡水收集水箱8均设置有液位计。如此设计，可以实时显示液位。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式六：本实施方式管路均由不锈钢材料制成。如此设计，可以防止管路生锈，污染淡水。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式管路外壁包裹有保温材料层。如此设计，可以起到保温的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。
具体实施方式八：本实施方式所述海水淡化装置还包括多个阀门，源水水箱3与旋转超空泡蒸发器1之间的管路上上设置有第一阀门10，排汽通道与旋流分离器5之间的管路上设置有第二阀门12，源水液滴收集水箱6与源水水箱3之间的管路上设置有第三阀门14，淡水收集水箱8与真空泵9之间的管路上设置有第四阀门16，旋转超空泡蒸发器1与水泵4的管路上设置有第五阀门17，源水水箱3的底部连接有第六阀门11，淡水收集水箱8的底端连接有第七阀门15，第二阀门12的下方设置有第八阀门13。如此设计，可以保证整个装置的正常运行，实现抽汽量的调节，提高获取的淡水的纯度。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。
实施例：
装置运行前，关闭第一阀门10、第六阀门11和第五阀门17，往源水水箱3中填灌海水，并开启恒温水域***，当水温稳定后，打开第一阀门10和第五阀门17，关闭第二阀门12、第三阀门14和第七阀门15，待旋转超空泡蒸发器1中充满源水后，打开电动机2和水泵4，旋转超空泡蒸发器1高速旋转形成稳定超空泡后，打开第二阀门12和第八阀门13，将进入管道的源水排出，关闭第二阀门12，打开第四阀门16和真空泵9，调节第四阀门16的开度大小以调节抽汽量，然后关闭第八阀门13，打开第二阀门12，抽汽开始；抽汽完成后，依次关闭第二阀门12、真空泵9、电动机2和水泵4；打开第七阀门15即可获得淡水；打开第三阀门14，将源水液滴收集水箱6中收集的水蒸气中夹带的源水送回至水箱3；打开第二阀门12和第八阀门13，可将残留在管道中的源水排出。
工作原理：
电动机2带动旋转超空泡蒸发器1在一定水域内高速旋转，从而在叶片后方形成超空泡，叶片根部的抽汽孔与空心轴内部通道连通，通过管道依次与第二阀门12、旋流分离器5、冷凝器7、淡水收集水箱8、第四阀门16、真空泵9连接，真空泵9提供真空环境将超空泡内部形成的水蒸气抽取至冷凝器7，冷凝成液态水后收集至淡水收集水箱8；从旋转超空泡蒸发器1中抽取的水蒸汽中夹带的液滴经过旋流分离器5后，被分离至源水液滴收集水箱6中；而其他不可凝结气体则被真空泵9直接抽取并排到大气环境中。

Claims (8)

1.一种基于超空泡技术的海水淡化装置，所述海水淡化装置包括旋转超空泡蒸发器(1)、电动机(2)、源水水箱(3)、水泵(4)、旋流分离器(5)、源水液滴收集水箱(6)、冷凝器(7)、淡水收集水箱(8)和真空泵(9)，其特征在于：
源水水箱(3)的底端通过管路与旋转超空泡蒸发器(1)的入口连通，旋转超空泡蒸发器(1)通过管路与源水水箱(3)连通，旋转超空泡蒸发器(1)与源水水箱(3)之间的管路上设置有水泵(4)，旋转超空泡蒸发器(1)的叶片轴固套在电动机(2)的输出主轴上，所述叶片轴上沿轴向加工有排汽通道，每个叶片根部上加工有与叶片轴内壁连通的抽汽孔，排汽通道的一端与抽汽孔连通，排汽通道的另一端通过管路与旋流分离器(5)的上部入口连通，旋流分离器(5)的底部出口通过管路与源水液滴收集水箱(6)的上端连通，旋流分离器(5)的上端出口通过管路与冷凝器(7)的上部连通，冷凝器(7)的下部通过管路与淡水收集水箱(8)连通，淡水收集水箱(8)通过管路连接有真空泵(9)，源水液滴收集水箱(6)的下端出口通过管路与源水水箱(3)连通。
2.根据权利要求1所述的基于超空泡技术的海水淡化装置，其特征在于：旋转超空泡蒸发器(1)的叶片数量为2个。
3.根据权利要求1或2所述的基于超空泡技术的海水淡化装置，其特征在于：叶片为楔形叶片，叶片由中心至边缘的横截面由大至小渐缩设置。
4.根据权利要求3所述的基于超空泡技术的海水淡化装置，其特征在于：旋流分离器为气液分离器。
5.根据权利要求1、2或4所述的基于超空泡技术的海水淡化装置，其特征在于：源水液滴收集水箱(6)和淡水收集水箱(8)均设置有液位计。
6.根据权利要求5所述的基于超空泡技术的海水淡化装置，其特征在于：管路均由不锈钢材料制成。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的基于超空泡技术的海水淡化装置，其特征在于：管路外壁包裹有保温材料层。
8.根据权利要求7所述的基于超空泡技术的海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化装置还包括多个阀门，源水水箱(3)与旋转超空泡蒸发器(1)之间的管路上上设置有第一阀门(10)，排汽通道与旋流分离器(5)之间的管路上设置有第二阀门(12)，源水液滴收集水箱(6)与源水水箱(3)之间的管路上设置有第三阀门(14)，淡水收集水箱(8)与真空泵(9)之间的管路上设置有第四阀门(16)，旋转超空泡蒸发器(1)与水泵(4)的管路上设置有第五阀门(17)，源水水箱(3)的底部连接有第六阀门(11)，淡水收集水箱(8)的底端连接有第七阀门(15)，第二阀门(12)的下方设置有第八阀门(13)。
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