CN107096246A - 常压下海水淡化的蒸馏方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常压下海水淡化的蒸馏方法和装置，该蒸馏装置包括常压蒸馏模块，所述常压蒸馏模块包括常压箱体结构、若干中空集水板组件、若干吸液芯板组件；中空集水板组件、吸液芯板组件相间地布置在常压箱体结构的内腔，且相邻的两块中空集水板组件之间均具有一块吸液芯板组件；在各中空集水板组件的外壁下端均配装有用于收集冷凝蒸馏水的集水槽组件；中空集水板组件中流体流向与吸液芯板组件中流体流向相反；中空集水板组件的中空芯板内腔流经的流体温度低于吸液芯板组件的吸液芯板板面两侧流经的流体温度；吸液芯板板面两侧流经的流体工作温度介于55℃‑98℃。因此，本发明能够有效地提高产水性能和***效率，并降低了***运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种在常压下将海水淡化的蒸馏方法和装置，属于水处理领域。本方法和装置同样适用于地下水、其他地表水、废水等的淡化处理。
背景技术
淡水是人类社会不可或缺的资源之一，对支撑生命、生活，以及工农业生产等具有无可替代的作用。因此，水是生命之源，也是一切生产活动的基础。
地球上70.8％的面积被海洋所覆盖，海洋的平均深度达3800m，总水量将近14亿立方千米，但因为盐度太高很难被直接引用和使用。地球上的淡水约为总水量的3％，且分布极不均匀，其3/4被冻结在南北极的冰川中，其余部分中，地下水也是地表水的38倍左右，而剩下的存在于江河湖泊中可被人类直接利用的淡水已不足0.36％。因此，海水淡化成为解决水资源问题的有效方法，具有广阔的需求和应用前景。
目前海水淡化技术主要有分离淡水法，包括蒸馏法、冷冻法(结晶)、水合物法(结晶)、溶剂萃取法、反渗透法(膜)，以及分离盐法，包括电渗析法(膜)、离子交换法等，其中蒸馏法又包括了竖管蒸馏、蒸汽压缩蒸馏、多级闪蒸、常规太阳能蒸馏等方法。这些方法存在诸多不足或缺陷，或需要消耗大量能源，或产水率不高，或占地面积大，或受气候、天气变化的影响显著。为解决上述问题，迫切需要寻找一种新的方法以提高产水性能和***效率，并尽可能降低***成本。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种在常压下将海水淡化的蒸馏方法和装置，能够有效地提高产水性能和***效率，并降低了***运行成本。
为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：
一种常压下海水淡化蒸馏装置，包括常压蒸馏模块，所述常压蒸馏模块包括常压箱体结构、若干中空集水板组件、若干吸液芯板组件；中空集水板组件、吸液芯板组件相间地布置在常压箱体结构的内腔，且相邻的两块中空集水板组件之间均具有一块吸液芯板组件；在各中空集水板组件的外壁下端均配装有用于收集冷凝蒸馏水的集水槽组件；中空集水板组件中流体流向与吸液芯板组件中流体流向相反；中空集水板组件的中空芯板内腔流经的流体温度低于吸液芯板组件的吸液芯板板面两侧流经的流体温度；吸液芯板板面两侧流经的流体工作温度介于55℃-98℃。
各中空集水板组件的进液口通过第一分水器并列连接，出液口通过第一集水器汇集；各吸液芯板组件的进液口通过第二分水器并列连接，而各吸液芯板组件的出液口通过第二集水器汇集。
第一分水器、第一集水器、第二分水器、第二集水器结构一致，均包括集水管，该集水管的管壁上均布有若干分水管接头。
中空集水板组件包括中空芯板、上水室I、下水室I；中空芯板纵向布置于常压箱体结构中，上水室I位于中空芯板上端，下水室I位于中空芯板下端，且中空芯板的内腔分别与上水室I、下水室I的内腔连通，同时上水室I设置有出液口，下水室I设置有进液口。
吸液芯板组件包括吸液芯板、上水室II、下水室II；吸液芯板为纤维板，纵向布置于常压箱体结构中，上水室II位于吸液芯板的上方，下水室II位于吸液芯板的下方，且吸液芯板的两端分别与上水室II、下水室II的内腔连通，且上水室II设置有进液口，下水室II设置有出液口。
所述的集水槽组件，包括上端敞口设置的水槽，水槽的槽底沿着横向布置有一个以上的弧形集水件，该弧形集水件的底部与水槽槽底固定，并于固定位点设置出水口。
所述常压水箱结构包括箱体支撑结构以及包覆在箱体支撑结构***的常压密封保温罩；该常压密封保温罩由内到外具有三层，依次为密封层、保温层、装饰层。
还包括热源、板式换热器；各中空集水板组件的下端通过分水器I与低温海水连接，上端通过集水器与板式换热器的冷源通道连通，板式换热器的热源通道中流经热源，板式换热器的冷源通道出口通过分水器II与各吸液芯板组件连接。
本发明的另一个技术目的是提供一种常压下海水淡化蒸馏方法，包括以下步骤：(1)将中空集水板组件、吸液芯板组件相间地封装于一个常压箱体中；(2)在中空集水板组件引入低温流体；在吸液芯板组件中引入待淡化的高温海水，待淡化的高温海水引入吸液芯板组件后，沿着吸液芯板组件的吸液芯板板面渗流，流经吸液芯板板面的待淡化海水的温度介于55℃-98℃；低温流体的温度低于待淡化的高温海水温度，且低温流体的流向与待淡化的高温海水的流向相反；(3)待淡化的高温海水在沿着吸液芯板板面渗流的同时能够蒸发出水蒸气，水蒸气抵达中空集水板组件的中空芯板板面时，在中空芯板内腔流动的低温流体作用下，在中空芯板的板面冷凝形成蒸馏水珠，汇集该蒸馏水珠即可完成整个海水淡化过程。
本发明的再一个技术目的是提供另一种常压下海水淡化蒸馏方法，包括以下步骤：将待淡化的低温海水引入中空集水板组件，该中空集水板组件的出液口经过板式换热器加热后，形成待淡化的高温海水；待淡化的高温海水引入吸液芯板组件后，沿着吸液芯板组件的吸液芯板板面渗流，流经吸液芯板板面的待淡化海水的温度介于55℃-98℃；待淡化的低温海水流向与待淡化的高温海水的流向相反；待淡化的高温海水在沿着吸液芯板板面渗流的同时能够蒸发出水蒸气，水蒸气抵达中空集水板组件的中空芯板板面时，在中空芯板内腔流动的待淡化的低温海水作用下，在中空芯板的板面冷凝形成蒸馏水珠，汇集该蒸馏水珠即可完成整个海水淡化过程；中空集水板组件、吸液芯板组件均封装于一个常压箱体中，促使蒸馏水珠的形成是在一个常压环境下进行的。
根据上述的技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明不仅能源消耗率低、产水率高、结构紧凑、可兼容太阳能、电能、余热等多种能源，而且模块化设计，理论上可以通过并联无限扩容。小可以安装到居民家庭，大可以做净水厂，提供岛屿、城镇或工业企业使用。同时，为保证安全性，核心部件为塑料材质，全部部件均为食品级材料，一次循环即可产生高纯水。
附图说明
图1是本发明所述常压下海水淡化蒸馏装置的示意图；
图2a是常压蒸馏模块的一个方向的内部结构示意图；
图2b是常压蒸馏模块的另一个方向的内部结构示意图；
图3a是中空集水板组件的结构示意图；
图3b是中空集水板组件中上水室的结构示意图；
图3c是图3a中中空芯板的A-A剖视结构示意图；
图3d是中空集水板组件中下水室的结构示意图；
图4a是本发明所述吸液芯板组件的结构示意图；
图4b是本发明所述吸液芯板组件中上水室的结构示意图；
图4c是本发明所述吸液芯板组件中下水室的结构示意图；
图5是本发明所述分水器(或者集水器)的结构示意图；
图6a是本发明所述集水槽组件的结构示意图；
图6b是图6a中的B-B剖视图；
图中：1、中空集水板组件；2、吸液芯板组件；3、第一分水器；4、集水器；5、集水槽；6、软管；7、集水箱；8、箱体支撑结构；9、常压密封保温罩；10、空气滤清器；
1-1、中空芯板；1-1-1、流水通道；1-2、上水室I；1-2-1、上水室I出水口；1-2-2、上水室I内腔；1-2-3、上水室I安装口；1-3、下水室I；1-3-1、下水室I内腔；1-3-2、下水室I出水口；1-3-3、下水室I的导水槽；1-3-4、下水室I的进水口；
2-1、纤维芯板；2-2、下水室II；2-2-1、下水室II内腔；2-2-2、下水室II出水口；2-3、上水室II；2-3-1、上水室II内腔；2-3-2、上水室II进水口；
3-1、集水管；3-2、分水管接头；
5-1、水槽；5-2、弧形集水件；5-3、水槽出口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。
本发明公开了一种常压下海水淡化蒸馏方法，包括以下步骤：(1)将中空集水板组件、吸液芯板组件相间地封装于一个常压箱体中；(2)在中空集水板组件引入低温流体；在吸液芯板组件中引入待淡化的高温海水，待淡化的高温海水引入吸液芯板组件后，沿着吸液芯板组件的吸液芯板板面渗流，流经吸液芯板板面的待淡化海水的温度介于55℃-98℃；低温流体的温度低于待淡化的高温海水温度，且低温流体的流向与待淡化的高温海水的流向相反；(3)待淡化的高温海水在沿着吸液芯板板面渗流的同时能够蒸发出水蒸气，水蒸气抵达中空集水板组件的中空芯板板面时，在中空芯板内腔流动的低温流体作用下，在中空芯板的板面冷凝形成蒸馏水珠，汇集该蒸馏水珠即可完成整个海水淡化过程。
为实现上述的常压下海水淡化蒸馏方法，本发明公开了常压下海水淡化蒸馏装置，如图1所示，包括常压蒸馏模块、热源、板式换热器；各中空集水板组件的下端通过分水器I与低温海水连接，上端通过集水器与板式换热器的冷源通道连通，板式换热器的热源通道中流经热源，板式换热器的冷源通道出口通过分水器II与各吸液芯板组件连接，其中：
所述常压蒸馏模块，图2a、图2b所示，包括常压箱体结构、若干中空集水板组件、若干吸液芯板组件；中空集水板组件、吸液芯板组件相间地布置在常压箱体结构的内腔，且相邻的两块中空集水板组件之间均具有一块吸液芯板组件；在各中空集水板组件的外壁下端均配装有用于收集冷凝蒸馏水的集水槽组件；中空集水板组件中流体流向与吸液芯板组件中流体流向相反；中空集水板组件的中空芯板内腔流经的流体温度低于吸液芯板组件的吸液芯板板面两侧流经的流体温度；吸液芯板板面两侧流经的流体工作温度介于55℃-98℃。
各中空集水板组件的进液口通过第一分水器并列连接，出液口通过第一集水器汇集；各吸液芯板组件的进液口通过第二分水器并列连接，而各吸液芯板组件的出液口通过第二集水器汇集。
第一分水器、第一集水器、第二分水器、第二集水器结构一致，如图5所示，均包括集水管，该集水管的管壁上均布有若干分水管接头。
中空集水板组件，如图3a、3b、3c、3d所示，包括中空芯板、上水室I、下水室I；中空芯板纵向布置于常压箱体结构中，上水室I位于中空芯板上端，下水室I位于中空芯板下端，且中空芯板的内腔分别与上水室I、下水室I的内腔连通，同时上水室I设置有出液口，下水室I设置有进液口。另外，中空芯板包括若干个排状分布的流水通道，下水室I中充满水以后，再流入各流水通道中，然后在通过上水室I流出。由此可知：配置上水室I、下水室I可以有效地保证水流的平稳。
吸液芯板组件，如图4a、4b、4c所示，包括吸液芯板、上水室II、下水室II；吸液芯板为纤维板，纵向布置于常压箱体结构中，上水室II位于吸液芯板的上方，下水室II位于吸液芯板的下方，且吸液芯板的两端分别与上水室II、下水室II的内腔连通，且上水室II设置有进液口，下水室II设置有出液口。
所述的集水槽组件，如图6a、6b所示，包括上端敞口设置的水槽，水槽的槽底沿着横向布置有一个以上的弧形集水件，该弧形集水件的底部与水槽槽底固定，并于固定位点设置出水口。
所述常压水箱结构包括箱体支撑结构以及包覆在箱体支撑结构***的常压密封保温罩；该常压密封保温罩由内到外具有三层，依次为密封层、保温层、装饰层。
还包括热源、板式换热器；各中空集水板组件的下端通过分水器I与低温海水连接，上端通过集水器与板式换热器的冷源通道连通，板式换热器的热源通道中流经热源，板式换热器的冷源通道出口通过分水器II与各吸液芯板组件连接。
本发明的另一个技术目的是提供一种常压下海水淡化蒸馏方法，包括以下步骤：(1)将中空集水板组件、吸液芯板组件相间地封装于一个常压箱体中；(2)在中空集水板组件引入低温流体；在吸液芯板组件中引入待淡化的高温海水，待淡化的高温海水引入吸液芯板组件后，沿着吸液芯板组件的吸液芯板板面渗流，流经吸液芯板板面的待淡化海水的温度介于55℃-98℃；低温流体的温度低于待淡化的高温海水温度，且低温流体的流向与待淡化的高温海水的流向相反；(3)待淡化的高温海水在沿着吸液芯板板面渗流的同时能够蒸发出水蒸气，水蒸气抵达中空集水板组件的中空芯板板面时，在中空芯板内腔流动的低温流体作用下，在中空芯板的板面冷凝形成蒸馏水珠，汇集该蒸馏水珠即可完成整个海水淡化过程。
根据上述的常压下海水淡化蒸馏装置，可以得到一种常压下海水淡化蒸馏方法，包括以下步骤：将待淡化的低温海水引入中空集水板组件，该中空集水板组件的出液口经过板式换热器加热后，形成待淡化的高温海水；待淡化的高温海水引入吸液芯板组件后，沿着吸液芯板组件的吸液芯板板面渗流，流经吸液芯板板面的待淡化海水的温度介于55℃-98℃；待淡化的低温海水流向与待淡化的高温海水的流向相反；待淡化的高温海水在沿着吸液芯板板面渗流的同时能够蒸发出水蒸气，水蒸气抵达中空集水板组件的中空芯板板面时，在中空芯板内腔流动的待淡化的低温海水作用下，在中空芯板的板面冷凝形成蒸馏水珠，汇集该蒸馏水珠即可完成整个海水淡化过程；中空集水板组件、吸液芯板组件均封装于一个常压箱体中，促使蒸馏水珠的形成是在一个常压环境下进行的。
工作原理
常压蒸馏模块偏上的大部分处于密闭保温环境，最底部设有通气过滤部件，模块内部上下保证空气通畅，使该模块处于常压环境下工作。其主要工作部件由中空集水板、吸液芯板、分(集)水器、集水槽、管道及维护结构等构成。工作时，海水经过沉淀、过滤、除微生物、软化等预处理后，从模块底部经分水器，泵入并列的各中空集水板，由下缓升到顶部，其中的海水被加热，热量来自相邻的吸液芯板表面逆流的高温海水，被加热后的海水再汇集到集水器后进入板式换热器在被进一步加热，此处的热量可来自太阳能集热器或其他热源，随后又通过分水器分流到各吸液芯板自上而下自然流动，期间表面的部分水会随着流动蒸发进入空气中，剩余的海水会逐渐降温，最后汇集到专用集水槽排至模块外，而蒸发至空气中的水蒸气因温差又会在中空板外表面冷凝形成蒸馏水珠，并自上而下汇集至专用集水槽后流出。
本发明不仅能源消耗率低、产水率高、结构紧凑、可兼容太阳能、电能、余热等多种能源，而且模块化设计，理论上可以通过并联无限扩容。小可以安装到居民家庭，大可以做净水厂，提供岛屿、城镇或工业企业使用。同时，为保证安全性，核心部件为塑料材质，全部部件均为食品级材料，一次循环即可产生高纯水。
工作机理
根据气体分压定律可知，常压下空气组成中的水蒸气对应的蒸汽分压一定低于空气所对应的常压值，因而常压下水可发生蒸发的温度会低于大气压水的沸点100℃。某温度下对应的水的饱和压力就是常压环境下对应此温度的饱和蒸汽分压。常压下空气中水蒸气的冷凝一般是因为热空气在低温物体的表面发生。温度不变时，常压下空气中蒸汽分压会随着水分不断的蒸发而增加，当达到饱和蒸汽分压时蒸发和冷凝达到动态平衡，宏观上蒸发和冷凝不再发生，此时在该温度下空气中的含湿量达到最大值(通常用1kg干空气对应最大可含水蒸气的量来表示含湿量)。蒸发和冷凝都是相变过程，因而伴随着蒸发会大量吸热，伴随着冷凝会大量放热。这样，在吸液芯板表面发生的水的蒸发会大量吸热使海水降温，而在中空集水板表面发生水的冷凝时会大量的放热，又有利于里面海水吸热升温，热量的利用效果好，能耗因此也较低。结合查手册和相关计算，常压下不同温度的饱和蒸汽分压和最大含湿量列表如下：
表1不同温度下的饱和蒸汽分压和最大含湿量
从上表可以看出，常压下温度越高，空气中最大含湿量越大，比如98℃下达到饱和蒸汽分压时，由温度降低到95℃对应饱和蒸汽分压时，1kg干空气中可以析出约5.2kg的水，而继续冷凝到90℃只能再析出1.7kg的水，而继续降温冷凝，冷凝析水的效果越来越不明显。
因此，本发明将运行工况的工作温度设定在55℃～98℃之间，其间又可大致分为3个工作区段：低效区段(55℃-80℃)、一般区段(80℃-95℃)和高效区段(95℃-98℃)，***主要运行应尽可能在高效区段实施。***在产生大量冷凝水的同时由于汽化潜热的存在而强化了冷盐水和热盐水的换热效率，也无需高功耗以及复杂的真空保压设备，所以该方法能效比很高。
转化率
使用太阳能集热器作为能量来源时，国际上比较不错的水平为单位集热面积每天的产水率是25-35L/(m2·d)。本设备开发技术预计单位集热面积每天的产水率最高可达60～90L/(m2·d)，设备成本与同类相比却可以大幅降低。如果使用其他能源，单模块转化率视能源效率而定，也将大幅超出现有技术。
Claims (10)
1.一种常压下海水淡化蒸馏装置，其特征在于，包括常压蒸馏模块，所述常压蒸馏模块包括常压箱体结构、若干中空集水板组件、若干吸液芯板组件；
中空集水板组件、吸液芯板组件相间地布置在常压箱体结构的内腔，且相邻的两块中空集水板组件之间均具有一块吸液芯板组件；
在各中空集水板组件的外壁下端均配装有用于收集冷凝蒸馏水的集水槽组件；
中空集水板组件中流体流向与吸液芯板组件中流体流向相反；
中空集水板组件的中空芯板内腔流经的流体温度低于吸液芯板组件的吸液芯板板面两侧流经的流体温度；
吸液芯板板面两侧流经的流体工作温度介于55℃-98℃。
2.根据权利要求1所述的常压下海水淡化蒸馏装置，其特征在于，各中空集水板组件的进液口通过第一分水器并列连接，出液口通过第一集水器汇集；各吸液芯板组件的进液口通过第二分水器并列连接，而各吸液芯板组件的出液口通过第二集水器汇集。
3.根据权利要求2所述的常压下海水淡化蒸馏装置，其特征在于，第一分水器、第一集水器、第二分水器、第二集水器结构一致，均包括集水管，该集水管的管壁上均布有若干分水管接头。
4.根据权利1所述的常压下海水淡化蒸馏装置，其特征在于，中空集水板组件包括中空芯板、上水室I、下水室I；中空芯板纵向布置于常压箱体结构中，上水室I位于中空芯板上端，下水室I位于中空芯板下端，且中空芯板的内腔分别与上水室I、下水室I的内腔连通，同时上水室I设置有出液口，下水室I设置有进液口。
5.根据权利1所述的常压下海水淡化蒸馏装置，其特征在于，吸液芯板组件包括吸液芯板、上水室II、下水室II；吸液芯板为纤维板，纵向布置于常压箱体结构中，上水室II位于吸液芯板的上方，下水室II位于吸液芯板的下方，且吸液芯板的两端分别与上水室II、下水室II的内腔连通，且上水室II设置有进液口，下水室II设置有出液口。
6.根据权利1所述的常压下海水淡化蒸馏装置，其特征在于，所述的集水槽组件，包括上端敞口设置的水槽，水槽的槽底沿着横向布置有一个以上的弧形集水件，该弧形集水件的底部与水槽槽底固定，并于固定位点设置出水口。
7.根据权利1所述的常压下海水淡化蒸馏装置，其特征在于，所述常压水箱结构包括箱体支撑结构以及包覆在箱体支撑结构***的常压密封保温罩；该常压密封保温罩由内到外具有三层，依次为密封层、保温层、装饰层。
8.根据权利1所述的常压下海水淡化蒸馏装置，其特征在于，还包括热源、板式换热器；各中空集水板组件的下端通过分水器I与低温海水连接，上端通过集水器与板式换热器的冷源通道连通，板式换热器的热源通道中流经热源，板式换热器的冷源通道出口通过分水器II与各吸液芯板组件连接。
9.一种常压下海水淡化蒸馏方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将中空集水板组件、吸液芯板组件相间地封装于一个常压箱体中；（2）在中空集水板组件引入低温流体；在吸液芯板组件中引入待淡化的高温海水，待淡化的高温海水引入吸液芯板组件后，沿着吸液芯板组件的吸液芯板板面渗流，流经吸液芯板板面的待淡化海水的温度介于55℃-98℃；低温流体的温度低于待淡化的高温海水温度，且低温流体的流向与待淡化的高温海水的流向相反；（3）待淡化的高温海水在沿着吸液芯板板面渗流的同时能够蒸发出水蒸气，水蒸气抵达中空集水板组件的中空芯板板面时，在中空芯板内腔流动的低温流体作用下，在中空芯板的板面冷凝形成蒸馏水珠，汇集该蒸馏水珠即可完成整个海水淡化过程。
10.一种常压下海水淡化蒸馏方法，其特征在于，包括以下步骤：将待淡化的低温海水引入中空集水板组件，该中空集水板组件的出液口经过板式换热器加热后，形成待淡化的高温海水；待淡化的高温海水引入吸液芯板组件后，沿着吸液芯板组件的吸液芯板板面渗流，流经吸液芯板板面的待淡化海水的温度介于55℃-98℃；待淡化的低温海水流向与待淡化的高温海水的流向相反；待淡化的高温海水在沿着吸液芯板板面渗流的同时能够蒸发出水蒸气，水蒸气抵达中空集水板组件的中空芯板板面时，在中空芯板内腔流动的待淡化的低温海水作用下，在中空芯板的板面冷凝形成蒸馏水珠，汇集该蒸馏水珠即可完成整个海水淡化过程；中空集水板组件、吸液芯板组件均封装于一个常压箱体中，促使蒸馏水珠的形成是在一个常压环境下进行的。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108285185A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-07-17 | 华南理工大学 | 一种模块化太阳能中空纤维膜海水淡化器及其淡化方法 |
| CN109231327A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-18 | 山东大学 | 一种环路热管海水淡化*** |
| CN109292859A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-02-01 | 山东大学 | 一种板式冷凝换热器及其海水淡化*** |
| CN109422316A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-05 | 山东大学 | 一种管板式换热装置及其海水淡化*** |
| CN111099678A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 山东大学 | 一种海水淡化的淡水收集方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101177308A (zh) * | 2007-11-16 | 2008-05-14 | 上海理工大学 | 自然真空低温蒸馏海水淡化方法及装置 |
| CN102085454A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-06-08 | 天津凯铂能膜工程技术有限公司 | 一种具有高效内部热回收功能的多效膜蒸馏装置和方法 |
| CN102872721A (zh) * | 2012-08-14 | 2013-01-16 | 浙江东大环境工程有限公司 | 一种多效膜蒸馏组件单元、船用海水淡化装置及淡化方法 |
| CN206793064U (zh) * | 2017-04-26 | 2017-12-26 | 南京艾普太阳能设备有限公司 | 海水淡化的常压蒸馏装置 |
-
2017
- 2017-04-26 CN CN201710283396.9A patent/CN107096246A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101177308A (zh) * | 2007-11-16 | 2008-05-14 | 上海理工大学 | 自然真空低温蒸馏海水淡化方法及装置 |
| CN102085454A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-06-08 | 天津凯铂能膜工程技术有限公司 | 一种具有高效内部热回收功能的多效膜蒸馏装置和方法 |
| CN102872721A (zh) * | 2012-08-14 | 2013-01-16 | 浙江东大环境工程有限公司 | 一种多效膜蒸馏组件单元、船用海水淡化装置及淡化方法 |
| CN206793064U (zh) * | 2017-04-26 | 2017-12-26 | 南京艾普太阳能设备有限公司 | 海水淡化的常压蒸馏装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 白世贞，郭健，姜华珺: "《商品包装学》", 31 January 2006 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108285185A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-07-17 | 华南理工大学 | 一种模块化太阳能中空纤维膜海水淡化器及其淡化方法 |
| CN109231327A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-18 | 山东大学 | 一种环路热管海水淡化*** |
| CN109292859A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-02-01 | 山东大学 | 一种板式冷凝换热器及其海水淡化*** |
| CN109422316A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-05 | 山东大学 | 一种管板式换热装置及其海水淡化*** |
| CN109231327B (zh) * | 2018-10-29 | 2020-02-21 | 山东大学 | 一种环路热管海水淡化*** |
| CN111099678A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 山东大学 | 一种海水淡化的淡水收集方法 |
| CN111099681A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 山东大学 | 一种集热*** |
| CN109422316B (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-08 | 山东大学 | 一种管板式换热装置及其海水淡化*** |
| CN111099681B (zh) * | 2018-10-29 | 2021-02-05 | 山东大学 | 一种集热*** |
| CN111099678B (zh) * | 2018-10-29 | 2021-08-20 | 山东大学 | 一种海水淡化的淡水收集方法 |
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