CN107082462B - 一种表面改性强化的管式海水淡化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面改性强化的管式海水淡化器，在冷凝套管的内壁上设置有疏水膜，两根前后并排的导热管将蒸发槽固定于冷凝套管内，在蒸发槽的周侧外壁上设有亲水膜，从蒸发槽溢流出的海水由溢流回收槽收集，溢流回收槽左端板的底部接有溢流管，溢流回收槽的右端通过两个支耳悬挂在两根导热管上；在冷凝套管中部的顶壁上设置进水管，底壁接有出水管。本发明采用在蒸发槽下端悬挂溢流回收槽，对溢流海水进行收集排放，既能够防止冷凝水因吸收蒸发槽热量而蒸发损失，又可以对蒸发槽外壁面利用更加充分，更大程度增加了亲水改性面积；同时，冷凝套管内壁上设置疏水膜，疏水膜具有易清洁性，可以促进冷凝和提高淡水回流速率，并且防污染、抗粘附。

Description

一种表面改性强化的管式海水淡化器

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，具体地说，特别涉及一种表面改性强化的管式海水淡化器。

背景技术

从海水或苦咸水中生产淡水的方法有多种，目前比较成熟和上规模的技术主要有两类，一类是膜法海水淡化***，另一类是蒸馏法海水淡化***。中国专利ZL201110006487.0于2012年12月26日公告了一种带聚光功能的多效套管式太阳能海水淡化器，包括外壳、套管、盛水槽、太阳能聚光器、光线收集器、加热管、连通管、淡水输出管和储水箱，其中外壳为管状圆柱形可抽真空壳体，盛水槽为外壳上沿轴向开口的圆形壳体，外壳内逐级套装盛水槽和套管，盛水槽与套管或外壳之间未充海水的空间构成蒸发-冷凝腔，最后一级套管内再套装一个盛水槽，盛水槽内沿轴向装有加热管；连通管与各级盛水槽相连通，外壳与套管内壁的底部与淡水输出管连通，淡水输出管连接储水箱；太阳能聚光器设置在外壳的正下方，最后一级的盛水槽内壁设置有光线收集器。以上海水淡化器结构复杂，生产成本高，并且盛水槽中的海水容易溢流出来与冷凝后的淡水混合，从而影响海水淡化的效果。

中国专利ZL 201210072717.8于2013年4月10日公告了一种用于管式太阳能海水淡化装置的亲水蒸发槽，并具体公开了：亲水蒸发槽包括盛水槽、亲水陶瓷膜、汇水翼、汇水器；其中盛水槽为外壳上沿轴向开口的圆柱形壳体，盛水槽顶部两侧外缘沿轴向均布有透水孔，盛水槽的外表面均布有蜂窝孔且盛水槽的外表面均匀附着有一层亲水陶瓷膜，盛水槽外表面的侧下方对称开有凹槽，凹槽外沿焊接有与盛水槽等长的弧形汇水翼，汇水翼的一端半封闭另一端封闭，盛水槽的一端安装有汇水器，汇水器上开有排水孔，汇水翼的一端与汇水器的内腔相通。上述结构采用汇水翼、汇水器、排水孔对溢流海水进行收集排放，汇水翼、汇水器在进行加工时，若采取满焊，以使其贴附于蒸发槽，则会引起蒸发槽受热变形，若采取点焊的方式，则密封性不足，因此不方便加工。

发明内容

有鉴于现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种表面改性强化的管式海水淡化器。

本发明的技术方案如下：一种表面改性强化的管式海水淡化器，包括冷凝套管、蒸发槽和导热管，其特征在于：在所述冷凝套管的内壁上设置有疏水膜，该冷凝套管的左右两端分别由第一法兰和第二法兰封口，两根前后并排的导热管依次穿过第一法兰、蒸发槽和第二法兰，使蒸发槽固定于冷凝套管内，在蒸发槽的周侧外壁上设有亲水膜，从蒸发槽溢流出的海水由溢流回收槽收集，该溢流回收槽设置于蒸发槽的正下方，且蒸发槽的底部位于溢流回收槽中，所述溢流回收槽左端板的底部接有溢流管，该溢流管伸出第一法兰外，所述溢流回收槽的左端通过溢流管固定支撑，溢流回收槽右端板的底部一体形成两个带挂孔的支耳，溢流回收槽的右端通过这两个支耳悬挂在两根导热管上；在所述冷凝套管中部的顶壁上设置进水管，该进水管的下端口伸入蒸发槽中，冷凝套管中部的底壁接有出水管，所述出水管与冷凝套管的内部连通。

采用以上技术方案，海水通过进水管进入蒸发槽内，通过导热管加热蒸发槽中和亲水膜上的海水，产生蒸汽在冷凝套管内壁面疏水膜处凝结，产生的淡水沿疏水膜快速滑落至冷凝套管底部，淡水在冷凝套管内底部汇聚后通过出水管流出，最后进入淡水存储箱。同时，蒸发槽两侧外壁面多余的溢流海水则由溢流回收槽收集，最终从溢流管排出。

进水管和出水管布置在冷凝套管的中部，能够确保水温均匀；进水管下端口伸入蒸发槽中，要低于蒸发槽装满海水时的液面，这样在待蒸发槽装满海水后，防止后续进水时与蒸发槽海水液面发生飞溅，同样能够减少淡化器内水蒸汽向外扩散。

冷凝套管内壁上设置疏水膜，主要便于淡水区域清洁、促进冷凝和提高淡水回流速率，即：疏水膜具有抗污染、易清洁性，为后期淡化水的纯度作保证；并且一方面促进形成滴状冷凝，避免膜状冷凝时液膜的热阻，强化传热，加速冷凝；另一方面冷凝水不易在其表面停留，加快冷凝水快速流动，提高淡化效率。

在蒸发槽下端悬挂溢流回收槽，对溢流海水进行收集排放。一方面增加了蒸发槽和冷凝水处的对流传热热阻和辐射传热热阻，防止冷凝水因吸收蒸发槽热量而蒸发损失；另一方面在蒸发槽外壁面均能够进行亲水改性，对蒸发槽外壁面利用更加充分，更大程度增加亲水改性面积，也就进一步增加了蒸发面积；此外，还易于加工。

溢流回收槽左端通过溢流管固定支撑，右端悬挂安装在两根导热管上，溢流回收槽的安装结构及其简单，并且安装的牢靠性和稳固性好，能进一步降低生产成本。

作为优选，所述疏水膜为纳米防粘抗污染陶瓷镀膜。

所述蒸发槽两端的顶部以及两侧的顶部位于同一高度上，这样才能够保证亲水改性部分均有溢流海水，进而才能使得亲水改性作用最大化。

所述溢流回收槽的横截面为弧顶在下的圆弧形，且溢流回收槽的右端略高于左端，这样溢流回收槽中的海水快速由溢流管流出，可及时反应出淡化器中海水溢流量大小，以便更好控制进水速度。

作为优选，所述亲水膜为等离子喷涂氧化铝。

所述进水管由上下错位的两个竖直段和中间的横卧“S”段组成，且横卧“S”段最高点的底壁高于最低点的顶壁。以上结构一方面进水管造型简单，易于加工制作；另一方面，进水管此种结构相当于连通器，可以减少或防止淡化器内水蒸汽和热量的损失。

同理，所述出水管的结构与进水管相同。

作为优选，所述冷凝套管、蒸发槽、导热管、第一法兰、第二法兰、溢流回收槽、溢流管、进水管和出水管均由不锈钢制成。

有益效果：本发明设计巧妙、结构简单、加工及组装容易、生产成本低；采用在蒸发槽下端悬挂溢流回收槽，对溢流海水进行收集排放，既能够防止冷凝水因吸收蒸发槽热量而蒸发损失，又可以对蒸发槽外壁面利用更加充分，更大程度增加了亲水改性面积，即增加了蒸发面积；同时，冷凝套管内壁上设置疏水膜，可以强化传热、促进冷凝和提高淡水回流速率。后期的清洗工作方便，其中法兰(方便拆卸)和疏水膜(防污染、抗粘附)均起到重要作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明溢流回收槽左端的结构示意图。

图3为本发明溢流回收槽右端的结构示意图。

图4为本发明的截面示意图。

图5为本发明进水管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至图5所示，本发明由冷凝套管1、蒸发槽2、导热管3、第一法兰4、第二法兰5、溢流回收槽6、溢流管7、进水管8和出水管9等构成。其中，冷凝套管1为直通管结构，并由不锈钢制成。在冷凝套管1的内壁上设置有疏水膜1a，该疏水膜1a优选为纳米防粘抗污染陶瓷镀膜。当然，作为等同的替换，疏水膜1a也可以采用其它适合的材质。冷凝套管1的左端焊接第一法兰4，冷凝套管1的右端焊接第二法兰5，冷凝套管1的左右两端分别由第一法兰4和第二法兰5封口，且第一法兰4和第二法兰5均由不锈钢制成。

如图1、图4所示，在冷凝套管1内设置蒸发槽2，该蒸发槽2的结构与现有技术相同，在此不做赘述，蒸发槽2两端的顶部以及两侧的顶部位于同一高度上。蒸发槽2也为不锈钢材质，蒸发槽2的周侧外壁上设置有亲水膜2a，该亲水膜2a优选为等离子喷涂氧化铝。当然，作为等同的替换，亲水膜2a也可以采用其它适合的材质。两根导热管3前后平行布置，这两根导热管3依次穿过第一法兰4、蒸发槽2和第二法兰5，使蒸发槽2固定于冷凝套管1内。

如图1、图2、图3、图4所示，从蒸发槽2溢流出的海水由溢流回收槽6收集，该溢流回收槽6设置于蒸发槽2的正下方，溢流回收槽6的横截面为弧顶在下的圆弧形，且溢流回收槽6的右端略高于左端，蒸发槽2的底部位于溢流回收槽6中。溢流回收槽6由不锈钢制成，该溢流回收槽6左端板的底部接有溢流管7，该溢流管7伸出第一法兰4外，溢流回收槽6的左端通过溢流管7固定支撑。溢流回收槽6右端板的底部一体形成两个带挂孔的支耳6a，每个支耳6a对应一根导热管3，溢流回收槽6的右端通过这两个支耳6a悬挂在两根导热管3上。

如图1、图5所示，在冷凝套管1中部的顶壁上设置进水管8，该进水管8由不锈钢制成。进水管8由上下错位的两个竖直段和中间的横卧“S”段组成，且横卧“S”段最高点的底壁高于最低点的顶壁(见图5中a线高于b线)。进水管8的下端口穿过冷凝套管1的顶壁伸入蒸发槽2中。在冷凝套管1中部的底壁接有出水管9，出水管9的结构与进水管8相同，出水管9也由不锈钢制成。且出水管9与冷凝套管1的内部连通。

本发明的工作原理如下：

海水通过进水管8进入蒸发槽2内，通过导热管3加热蒸发槽2中和亲水膜2a上的海水，产生蒸汽在冷凝套管1内壁面疏水膜1a凝结，产生的淡水沿疏水膜1a快速滑落至冷凝套管1底部，淡水在冷凝套管1内底部汇聚后通过出水管9流出，最后进入淡水存储箱(图中未画出)。同时，蒸发槽2两侧外壁面多余的溢流海水则由溢流回收槽6收集，最终从溢流管7排出。

Claims (8)

1.一种表面改性强化的管式海水淡化器，包括冷凝套管(1)、蒸发槽(2)和导热管(3)，其特征在于：在所述冷凝套管(1)的内壁上设置有疏水膜(1a)，该冷凝套管(1)的左右两端分别由第一法兰(4)和第二法兰(5)封口，两根前后并排的导热管(3)依次穿过第一法兰(4)、蒸发槽(2)和第二法兰(5)，使蒸发槽(2)固定于冷凝套管(1)内，在蒸发槽(2)的周侧外壁上设有亲水膜(2a)，从蒸发槽(2)溢流出的海水由溢流回收槽(6)收集，该溢流回收槽(6)设置于蒸发槽(2)的正下方，且蒸发槽(2)的底部位于溢流回收槽(6)中，所述溢流回收槽(6)左端板的底部接有溢流管(7)，该溢流管(7)伸出第一法兰(4)外，所述溢流回收槽(6)的左端通过溢流管(7)固定支撑，溢流回收槽(6)右端板的底部一体形成两个带挂孔的支耳(6a)，溢流回收槽(6)的右端通过这两个支耳(6a)悬挂在两根导热管(3)上；在所述冷凝套管(1)中部的顶壁上设置进水管(8)，该进水管(8)的下端口伸入蒸发槽(2)中，冷凝套管(1)中部的底壁接有出水管(9)，所述出水管(9)与冷凝套管(1)的内部连通。

2.根据权利要求1所述的一种表面改性强化的管式海水淡化器，其特征在于：所述疏水膜(1a)为纳米防粘抗污染陶瓷镀膜。

3.根据权利要求1所述的一种表面改性强化的管式海水淡化器，其特征在于：所述蒸发槽(2)两端的顶部以及两侧的顶部位于同一高度上。

4.根据权利要求1所述的一种表面改性强化的管式海水淡化器，其特征在于：所述溢流回收槽(6)的横截面为弧顶在下的圆弧形，且溢流回收槽(6)的右端略高于左端。

5.根据权利要求1所述的一种表面改性强化的管式海水淡化器，其特征在于：所述亲水膜(2a)为等离子喷涂氧化铝。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种表面改性强化的管式海水淡化器，其特征在于：所述进水管(8)由上下错位的两个竖直段和中间的横卧“S”段组成，且横卧“S”段最高点的底壁高于最低点的顶壁。

7.根据权利要求6所述的一种表面改性强化的管式海水淡化器，其特征在于：所述出水管(9)的结构与进水管(8)相同。

8.根据权利要求7所述的一种表面改性强化的管式海水淡化器，其特征在于：所述冷凝套管(1)、蒸发槽(2)、导热管(3)、第一法兰(4)、第二法兰(5)、溢流回收槽(6)、溢流管(7)、进水管(8)和出水管(9)均由不锈钢制成。

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