CN206624664U - 一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置 - Google Patents

一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及水处理装置技术领域，尤其是一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置。它包括底壁面上开设有虹吸口的太阳能集热密封箱、叠置于太阳能集热密封箱的底壁面内侧的微孔导热盘、置于太阳能集热密封箱内的排热风叶轮、顶端与排热风叶轮的出风口相连的排热风管、通过贯穿于太阳能集热密封箱的顶壁面分布的传动轴与排热风叶轮同轴连接的动力风叶轮、吊装于排热风管的底端的集水器及底端通过集水器与排风风管相连通的冷却管。本实用新型利用太阳能作为热源使装置在水面上方完成集热蒸发过程以形成湿热空气，利用风能作为动力源使湿热空气被收集并输送至水面下方完成冷却冷凝过程以形成净水，其布置灵活、热转化效率高，适用于诸如海水淡化、苦咸水或污水净化等领域。

Description

一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置
技术领域
本实用新型涉及水处理装置技术领域，尤其是一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置。
背景技术
随着社会经济的高速发展以及人类对资源的快速消耗导致人们赖以生存的水体资源遭受了严重的破坏，可用于直接饮用或者用于工农业生产的水源越来越少。因此，以诸如海水、苦咸水、污水等水源作为原水通过技术处理得到符合饮用或生产标准的净水的技术逐渐受到人们的重视。
以海水作为原水通过淡化提纯等处理工艺得到净水的技术为例，目前被主要采用的方式有反渗透法和蒸馏法两种；其中，反渗透法所采用的装置存在着对海水水质要求高、维护工作繁琐、***稳定性低等缺陷；蒸馏法所采用的装置因为对海水水质的适应性强、性能相对稳定、淡化水质好、使用寿命长等优点使其具有一定的技术保障和优势。然而，蒸馏法中所采用的相关装置仍然存在诸如装置结构相对复杂、对使用环境的要求较高、结构设计不甚合理、水的转化及收集效率低等诸多问题。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，它包括太阳能集热密封箱、置于太阳能集热密封箱内且叠置于太阳能集热密封箱的底壁面上的微孔导热盘、置于太阳能集热密封箱内的排热风叶轮、贯穿于太阳能集热密封箱的底壁面分布且顶端与排热风叶轮的出风口相连的排热风管、置于太阳能集热密封箱的外部并通过贯穿于太阳能集热密封箱的顶壁面分布的传动轴与排热风叶轮同轴连接的动力风叶轮、吊装于排热风管的底端的集水器以及若干根环绕太阳能集热密封箱分布且底端通过集水器与排风风管相连通的冷却管；所述太阳能集热密封箱的底壁面上开设有若干个位于微孔导热盘的轮廓覆盖范围内的虹吸口。
其中，优选方案为：所述太阳能集热密封箱包括一顶端开口且有保温材料一体制作而成的主箱体以及一罩设于主箱体的顶端口内的透明罩，所述微孔导热盘叠置于主箱体的底壁面的内侧，所述动力风叶轮置于透明罩的顶部外侧。
其中，优选方案为：所述主箱体为顶端开口的圆桶状结构体，所述透明罩为整体形状呈半球壳状的结构体；所述微孔导热盘包括叠置于主箱体的底壁面上的盘体部以及由盘体部的圆周边缘沿盘体部的径向方向作延伸及向上弯折后形成的围壁部，所述围壁部叠置于主箱体的内周壁上。
其中，优选方案为：它还包括一装设于传动轴上并与动力风叶轮同轴联动的发电机以及一与发电机电连接的蓄电装置，所述微孔导热盘内埋设有若干根与蓄电装置电连接的电阻发热丝。
其中，优选方案为：它还包括一装设于集水器的出水口内的水泵叶轮，所述传动轴的下端顺序地穿过排热风叶轮、太阳能集热密封箱的底壁面和集水器后与水泵叶轮相连。
其中，优选方案为：所述虹吸口的轴向截面形状为底端口的孔径大于顶端口的孔径的喇叭口形。
其中，优选方案为：它还包括一贴附于太阳能集热密封箱的底壁面的外侧且由吸水材料制成的吸水盘，所述虹吸口位于吸水盘的轮廓覆盖范围内。
其中，优选方案为：它还包括至少一根铺设于太阳能集热密封箱的底壁面内侧且位于微孔导热盘的轮廓覆盖范围内的蒸发风管，所述蒸发风管的周壁上且与微孔导热盘相邻的一侧开设有若干个蒸发气孔，且所述蒸发风管的一端穿过太阳能集热密封箱的侧壁上与冷却管相连通。
其中，优选方案为：每根所述冷却管均对应有一根蒸发风管，且每根所述冷却管与对应的蒸发风管相衔接的位置均设置有一浮球导通器，所述蒸发风管与对应的冷却管通过浮球导通器相连通。
其中，优选方案为：它还包括一环绕太阳能集热密封箱分布且将若干个冷却管的顶端连为一体的导通浮环，所述蒸发风管通过导通浮环与冷却管相连通。
由于采用了上述方案，本实用新型利用太阳能作为热源使装置在水面上方完成集热蒸发过程以形成湿热空气，利用风能作为动力源使湿热空气被收集并输送至水面下方完成冷却冷凝过程以形成净水；其结构简单紧凑、布置灵活方便、热转化效率高，能够适用于诸如海水淡化、苦咸水或污水净化等诸多领域，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构截面示意图；
图2是图1中A区域的局部放大示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1和图2所示，本实施例提供的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，它包括太阳能集热密封箱a、置于太阳能集热密封箱a内且叠置于太阳能集热密封箱a的底壁面上的微孔导热盘b(其主要是由诸如纳米级微孔隔热或导热材料制成的板状或圆桶状结构体)、置于太阳能集热密封箱a内的排热风叶轮1、贯穿于太阳能集热密封箱a的底壁面分布且顶端与排热风叶轮1的出风口相连的排热风管2、置于太阳能集热密封箱a的外部并通过贯穿于太阳能集热密封箱a的顶壁面分布的传动轴3与排热风叶轮1同轴连接的动力风叶轮4、吊装于排热风管2的底端的集水器5以及若干根环绕太阳能集热密封箱a分布且底端通过集水器5与排风风管2相连通的冷却管6；同时在太阳能集热密封箱a的底壁面上开设有若干个位于微孔导热盘b的轮廓覆盖范围内的虹吸口7。
由此，可利用整体呈相对密封结构的太阳能集热密封箱a将整个装置以漂浮的方式置于诸如海面或水面上，并通过阳光对太阳能集热密封箱a的照射作用使密封箱内的温度上升，从而建立箱内与箱外的温差效果；而微孔导热盘b则作为整个装置的疏水膜来使用，当由虹吸口7被吸入的诸如海水、苦咸水或污水等原水浸润微孔导热盘b后，利用微孔导热盘b在压差及温差的作用下会对原水进行水汽分离的特性在密封箱内产生湿热空气；与此同时，动力风叶轮4会在装置设置的环境内的风力作用下转动，以通过传动轴3带动排热风叶轮1进行联动，利用排热风叶轮1将密封箱内的湿热空气经过排风风管2和集水器5被输送至冷却管6内，由于冷却管6与常温水进行接触，故被输送至冷却管6内的湿热空气会在冷却管6的内壁上进行冷凝(可以理解为整个装置是在水面的上方完成集热蒸发的过程，在水下完成湿热空气冷却冷凝的过程的)，形成水滴并回流至集水器5内，进而利用集水器5完成最终的净水(即：蒸馏水)收集作业。同时，由于排热风叶轮1的作用会在密封箱的内部形成负压，在这种条件下，环境内的原水会持续地经由虹吸口7浸润微孔导热盘b，保证整个装置能够在有光照和风力的作用下持续运行。另外，由于整个装置是以漂浮的方式置于诸如海面或者水面上，所以不但能够增强装置布置的灵活性，使其不受使用场所及环境的限制，而且可以被应用于诸如海水淡化、苦咸水及污水净化等水体净化领域。
为优化整个装置的结构，增强装置拆装及维护的便利性，降低装置的结构复杂性，本实施例的太阳能集热密封箱a包括一顶端开口且由诸如聚苯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料等具有一定保温性能的保温材料一体制作而成的主箱体8以及一罩设于主箱体8的顶端口内的透明罩9(其可根据具体情况由诸如透明玻璃、透明塑料或透明薄膜等材料制作而成)，其中，微孔导热盘b叠置于主箱体8的底壁面的内侧，而动力风叶轮4则置于透明罩9的顶部外侧。由此，太阳光线可透过透明罩9直接照射在微孔导热盘b上，以利用微孔导热盘b温度升高的效果来提升其水汽分离的性能；而由于主箱体8采用保温材料制作而成则可有效保证箱外与箱内之间具有足够的温差，提高水的蒸馏转换效率；当然，也可采用在箱体的***包覆保温材料层的方式形成主箱体a。
作为一个优选方案，本实施例的主箱体8采用顶端开口的圆桶状结构体，而透明罩9则采用整体形状呈半球壳状的结构体；而微孔导热盘a则包括叠置于主箱体8的底壁面上的盘体部10以及由盘体部10的圆周边缘沿盘体部10的径向方向作延伸及向上弯折后形成的围壁部11，围壁部11叠置于主箱体8的内周壁上。以此，利用透明罩9的形状构造以及微孔导热盘a的布置形式可以扩大装置的太阳光收集面积，使装置不会因阳光照射角度的变化而影响对热量的吸收效果。
为能够对外部风能进行充分利用，同时保证整个装置在无风状态下也能够正常运行，本实施例的装置还包括一装设于传动轴3上并与动力风叶轮4同轴联动的发电机17以及一与发电机17电连接的蓄电装置18(其可由包括蓄电瓶、充放电电路模块等在内的元器件组成，并且其可根据具体情况采用附着于太阳能集热密封箱a上的方式进行安装，也可采用独立漂浮的方式与装置主体进行安装布置)，同时，在微孔导热盘b内埋设有若干根与蓄电装置18电连接的电阻发热丝19。由此，动力风叶轮4在环境风力的作用下可通过传动轴3带动发电机17进行联动，以使发电机17在产生电力的情况下通过蓄电装置18本身的功能(如利用其充电电路的作用)完成电能储备并使电阻发热丝19发热；当环境内无风或者风力不足时，可利用蓄电装置18的本身功能(如利用其放电电路的作用)向发电机17和电阻发热丝19进行放电，以利用发电机17所提供的动力保证整个装置的正常运行，进而实现整个装置的不间断运行；而在蓄电装置18进行充电或放电的过程中，电阻发热丝19所产生的热量能够更好的配合微孔导热盘b在太阳能集热密封箱a内产生湿热空气。
为能够在密封箱内形成足够的负压或低压环境，保证水体蒸馏转换的效率，同时为净水的排出提供结构基础，本实施例的装置还包括一装设于集水器5的出水口内的水泵叶轮12，传动轴3的下端顺序地穿过排热风叶轮1、太阳能集热密封箱a的底壁面和集水器5后与水泵叶轮12相连。由此，通过传动轴3的作用可使动力风叶轮4、排热风叶轮1以及水泵叶轮12之间产生联动关系，在水泵叶轮12的作用下不但可以将被收集于集水器5内的净水被有效排出，而且其通过与排热风管2相连通的关系可进一步增强密封箱内的负压效果，由于水在常压及100℃的环境内会产生蒸气，同样在低压环境及低于100℃的环境内也会产生蒸气，故可有利于提高水体蒸馏转换的效率。
为避免因密封箱内的热量流失以及因过量的原水浸入微孔导热盘a内而影响水体蒸馏转换效率，本实施例的虹吸口7采用轴向截面形状为底端口的孔径大于顶端口的孔径的喇叭口形。从而利用虹吸口7下孔大且上孔小的结构特点来限制原水浸入的量并保证虹吸口7本身的虹吸效应。
进一步地，本实施例的装置还包括一贴附于太阳能集热密封箱a的底壁面的外侧且由诸如海绵等吸水性材料制成的吸水盘13，虹吸口7位于吸水盘13的轮廓覆盖范围内。以此，可利用吸水盘13来进一步限制原水的浸入量，不但可以避免原水过多地与微孔导热盘a进行接触，而且也能够作为一个储水载体来使用以保证原水能够持续地浸润微孔导热盘a。
为提高净水的产生量，本实施例的装置还包括至少一根铺设于太阳能集热密封箱a的底壁面内侧且位于微孔导热盘b的轮廓覆盖范围内的蒸发风管14，在蒸发风管14的周壁上且与微孔导热盘b相邻的一侧开设有若干个蒸发气孔15，且蒸发风管14的一端穿过太阳能集热密封箱a的侧壁上与冷却管6相连通。以此，可利用蒸发气孔15散发微孔导热盘b中的水分，以在蒸发风管14内加速并加量地产生湿热空气，当湿热空气流动至冷却管6内后即可冷凝，从而形成净水。
本实施例的蒸发风管14可根据具体情况采用不同的布置形式，如：每根冷却管6均对应有一根蒸发风管14，且每根冷却管6与对应的蒸发风管14相衔接的位置均设置有一浮球导通器16，蒸发风管14与对应的冷却管6通过浮球导通器16相连通。也可在太阳能集热密封箱a的***设置一环绕太阳能集热密封箱a分布且将若干个冷却管6的顶端连为一体的导通浮环(可以理解为：多个浮球导通器16不是以独立个体的形式进行设置，而是将多个浮球导通器16衔接为一体并形成一个环状的管体结构形式)，蒸发风管14通过导通浮环与冷却管6相连通。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：它包括太阳能集热密封箱、置于太阳能集热密封箱内且叠置于太阳能集热密封箱的底壁面上的微孔导热盘、置于太阳能集热密封箱内的排热风叶轮、贯穿于太阳能集热密封箱的底壁面分布且顶端与排热风叶轮的出风口相连的排热风管、置于太阳能集热密封箱的外部并通过贯穿于太阳能集热密封箱的顶壁面分布的传动轴与排热风叶轮同轴连接的动力风叶轮、吊装于排热风管的底端的集水器以及若干根环绕太阳能集热密封箱分布且底端通过集水器与排风风管相连通的冷却管；所述太阳能集热密封箱的底壁面上开设有若干个位于微孔导热盘的轮廓覆盖范围内的虹吸口。
2.如权利要求1所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：所述太阳能集热密封箱包括一顶端开口且有保温材料一体制作而成的主箱体以及一罩设于主箱体的顶端口内的透明罩，所述微孔导热盘叠置于主箱体的底壁面的内侧，所述动力风叶轮置于透明罩的顶部外侧。
3.如权利要求2所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：所述主箱体为顶端开口的圆桶状结构体，所述透明罩为整体形状呈半球壳状的结构体；所述微孔导热盘包括叠置于主箱体的底壁面上的盘体部以及由盘体部的圆周边缘沿盘体部的径向方向作延伸及向上弯折后形成的围壁部，所述围壁部叠置于主箱体的内周壁上。
4.如权利要求1所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：它还包括一装设于传动轴上并与动力风叶轮同轴联动的发电机以及一与发电机电连接的蓄电装置，所述微孔导热盘内埋设有若干根与蓄电装置电连接的电阻发热丝。
5.如权利要求1所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：它还包括一装设于集水器的出水口内的水泵叶轮，所述传动轴的下端顺序地穿过排热风叶轮、太阳能集热密封箱的底壁面和集水器后与水泵叶轮相连。
6.如权利要求1-5中任一项所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：所述虹吸口的轴向截面形状为底端口的孔径大于顶端口的孔径的喇叭口形。
7.如权利要求6所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：它还包括一贴附于太阳能集热密封箱的底壁面的外侧且由吸水材料制成的吸水盘，所述虹吸口位于吸水盘的轮廓覆盖范围内。
8.如权利要求7所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：它还包括至少一根铺设于太阳能集热密封箱的底壁面内侧且位于微孔导热盘的轮廓覆盖范围内的蒸发风管，所述蒸发风管的周壁上且与微孔导热盘相邻的一侧开设有若干个蒸发气孔，且所述蒸发风管的一端穿过太阳能集热密封箱的侧壁上与冷却管相连通。
9.如权利要求8所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：每根所述冷却管均对应有一根蒸发风管，且每根所述冷却管与对应的蒸发风管相衔接的位置均设置有一浮球导通器，所述蒸发风管与对应的冷却管通过浮球导通器相连通。
10.如权利要求8所述的一种基于太阳能和风能的低压蒸馏装置，其特征在于：它还包括一环绕太阳能集热密封箱分布且将若干个冷却管的顶端连为一体的导通浮环，所述蒸发风管通过导通浮环与冷却管相连通。
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