一种结合相变蓄热材料的太阳能蒸馏装置的制作方法

1.本实用新型涉及海水淡化技术领域技术领域，具体而言，尤其涉及一种结合相变蓄热材料的太阳能蒸馏装置。


背景技术：

2.已有技术中，基本原理是太阳光直接照射污水/海水进行蒸发，在装置顶部装设倾斜的玻璃板冷凝水蒸气，装置结构简单但效率较低。为提高效率，或通过在液位以下使用相变蓄热材料，吸收盈余的太阳能以在太阳能较弱时释放，提高太阳能利用率；或通过在玻璃板上装设冷却水管提高冷凝效果。
3.已有设备中，使用了相变蓄热材料提高太阳能加热效率，但仍有部分来自太阳能的热能在冷凝过程中被浪费；虽然使用冷却水管提高冷凝效率，冷却水的流动需要能量驱动。


技术实现要素：

4.根据上述提出的现有设备中使用了相变蓄热材料提高太阳能加热效率，但仍有部分来自太阳能的热能在冷凝过程中被浪费；虽然使用冷却水管提高冷凝效率，冷却水的流动需要能量驱动的技术问题，而提供一种结合相变蓄热材料的太阳能蒸馏装置。本实用新型主要通过太阳直射对污水或海水进行加热蒸发，利用相变蓄热材料吸收多余的太阳能及热能，提高太阳能利用率和冷凝效率，达到提高产水率的目的。本实用新型设计为水杯状，达到便携的目的，可用于海上求生、荒岛求生；其z字形集水槽，满足装置正置和倒置时皆能集水；倾斜的顶盖，既保证了冷凝水的高效收集又可在倒置时保证污水/海水与顶盖充分接触；顶盖中装有相变蓄热材料，既可以作为冷源提高冷凝效率，又可以回收冷凝释放的热能、延长加热时间，产水效率粗算可至少提高25％。
5.本实用新型采用的技术手段如下：
6.一种结合相变蓄热材料的太阳能蒸馏装置，包括：具有吸收和释放热能功能的支撑部ⅰ、具有容纳腔室的存储部以及具有冷凝蒸汽和释放热能功能的支撑部ⅱ，所述存储部的两端分别与所述支撑部ⅰ和所述支撑部ⅱ相连，构成封闭容器结构，所述存储部内设有两个用于收集冷凝的淡水的收集机构，所述收集机构连通有淡水出口；
7.白天时，蒸馏装置正置，支撑部ⅰ置于下方，支撑部ⅱ置于上方，太阳光透过存储部射入蒸馏装置并加热放置在存储部内的污水/海水，同时支撑部ⅰ吸收多余的太阳能并储备，水蒸汽向上流动，被存储部及支撑部ⅱ冷凝，冷凝的淡水被收集机构收集，并通过淡水出口引出；太阳能减弱或太阳落山时，支撑部ⅰ释放热量，持续加热污水/海水制备淡水；夜晚时，将蒸馏装置倒置，支撑部ⅱ置于下方，支撑部ⅰ置于上方，污水/海水位于支撑部ⅱ侧，由于周围环境温度较低，支撑部ⅱ释放热量，蒸发污水/海水，蒸汽被存储部和支撑部ⅰ冷凝，冷凝的淡水被收集机构收集，通过淡水出口流出。
8.进一步地，所述存储部为圆柱状玻璃体，其背光部分覆盖锡纸，将太阳光反射回杯
体内部，提高太阳能在装置内的存有率。
9.进一步地，所述支撑部ⅰ为中空圆饼状的底座结构，所述支撑部ⅱ为中空内凹圆饼状的倾斜顶盖结构，既保证冷凝水的高效收集又可在倒置时保证污水/海水与顶盖结构充分接触。
10.进一步地，所述支撑部ⅰ内部填充有相变温度约为60℃的第一相变蓄热材料，用于吸收太阳直射时盈余的太阳能，并在太阳能不充足时释放。
11.进一步地，所述支撑部ⅱ内部填充有相变温度约为45℃的第二相变蓄热材料，用于冷凝蒸汽以及夜晚释放热能。
12.进一步地，两个收集机构分别设置在存储部上靠近支撑部ⅰ的位置和支撑部ⅱ下部，其中，设置在支撑部ⅱ下部的收集机构在支撑部ⅱ关闭时被压在支撑部ⅱ和存储部之间，存储部上设置的收集机构粘贴在存储部上。
13.进一步地，所述收集机构为z字形截面圆环状的集水槽结构，由集水机构内槽ⅰ和集水机构外槽ⅱ构成，所述集水机构内槽ⅰ和所述集水机构外槽ⅱ相连，呈z字形设置；所述集水机构内槽ⅰ的开口方向朝向支撑部ⅱ，与存储部的内壁相连，所述集水机构外槽ⅱ的开口方向朝向支撑部ⅰ；在白天，蒸馏装置正置时，冷凝的淡水通过集水机构内槽ⅰ收集；在夜晚，蒸馏装置倒置时，冷凝的淡水通过集水机构外槽ⅱ收集。上述内槽指的是靠近玻璃体壁面的槽。
14.进一步地，所述淡水出口为带有螺纹的圆形小孔，多个淡水出口分别位于z字形收集机构的最低处、收集机构的上方和下方，其中支撑部ⅱ上至少钻有1个淡水出口，存储部上至少钻有3个淡水出口，用于淡水流出；所述淡水出口内分别配合连接有旋塞或螺纹接头，用于控制淡水出口的开启和关闭；所述旋塞为实心外螺纹圆柱状结构，所述螺纹接头为中空外螺纹圆柱状结构。
15.进一步地，所述支撑部ⅰ与所述存储部间采取粘合方式固定连接；所述支撑部ⅱ与所述存储部间采用扣合方式连接，一侧带有支点连接，对侧带有按扣，用于引入污水/淡水，污水/淡水的液位低于位于最下方的收集机构。
16.较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
17.1、本实用新型提供的结合相变蓄热材料的太阳能蒸馏装置，设计为水杯状，达到便携的目的，可用于海上求生、荒岛求生。
18.2、本实用新型提供的结合相变蓄热材料的太阳能蒸馏装置，其z字形集水槽，满足装置正置和倒置时皆能集水；倾斜的顶盖，既保证了冷凝水的高效收集又可在倒置时保证污水/海水与顶盖充分接触；顶盖中装有相变蓄热材料，既可以作为冷源提高冷凝效率，又可以回收冷凝释放的热能、延长加热时间，产水效率粗算可至少提高25％。
19.综上，应用本实用新型的技术方案能够解决现有设备中使用了相变蓄热材料提高太阳能加热效率，但仍有部分来自太阳能的热能在冷凝过程中被浪费；虽然使用冷却水管提高冷凝效率，冷却水的流动需要能量驱动的问题。
20.基于上述理由本实用新型可在节能环保、污水处理、海水淡化行业等领域广泛推广。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型相变蓄热太阳能蒸馏装置结构图(正置图)。
23.图2为本实用新型相变蓄热太阳能蒸馏装置结构图(倒置图)。
24.图中：1、底座；2、玻璃体；3、顶盖；4、锡纸；5、集水槽ⅰ；6、集水槽ⅱ；7、淡水出口ⅰ；8、淡水出口ⅱ；9、淡水出口ⅲ；10、淡水出口ⅳ；11、旋塞；12、螺纹接头。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.如图所示，本实用新型提供了一种结合相变蓄热材料的太阳能蒸馏装置，包括：具有吸收和释放热能功能的支撑部ⅰ、具有容纳腔室的存储部以及具有冷凝蒸汽和释放热能功能的支撑部ⅱ，所述存储部的两端分别与所述支撑部ⅰ和所述支撑部ⅱ相连，构成封闭容器结构，所述存储部内设有两个用于收集冷凝的淡水的收集机构，所述收集机构连通有淡水出口。
27.白天时，蒸馏装置正置，支撑部ⅰ置于下方，支撑部ⅱ置于上方，太阳光透过存储部射入蒸馏装置并加热放置在存储部内的污水/海水，同时支撑部ⅰ吸收多余的太阳能并储备，水蒸汽向上流动，被存储部及支撑部ⅱ冷凝，冷凝的淡水被收集机构收集，并通过淡水出口引出；太阳能减弱或太阳落山时，支撑部ⅰ释放热量，持续加热污水/海水制备淡水；夜晚时，将蒸馏装置倒置，支撑部ⅱ置于下方，支撑部ⅰ置于上方，污水/海水位于支撑部ⅱ侧，由于周围环境温度较低，支撑部ⅱ释放热量，蒸发污水/海水，蒸汽被存储部和支撑部ⅰ冷凝，冷凝的淡水被收集机构收集，通过淡水出口流出。
28.优选的，所述存储部为圆柱状玻璃体2，其背光部分覆盖锡纸4，将太阳光反射回杯体内部，提高太阳能在装置内的存有率。
29.优选的，所述支撑部ⅰ内部填充有相变温度约为60℃的第一相变蓄热材料，用于吸收太阳直射时盈余的太阳能，并在太阳能不充足时释放。
30.优选的，所述支撑部ⅱ内部填充有相变温度约为45℃的第二相变蓄热材料，用于冷凝蒸汽以及夜晚释放热能。
31.优选的，两个收集机构分别设置在存储部上靠近支撑部ⅰ的位置和支撑部ⅱ下部，其中，设置在支撑部ⅱ下部的收集机构在支撑部ⅱ关闭时被压在支撑部ⅱ和存储部之间，存储部上设置的收集机构粘贴在存储部上。
32.优选的，所述收集机构为z字形截面圆环状的集水槽结构，由集水机构内槽ⅰ和集水机构外槽ⅱ构成，所述集水机构内槽ⅰ和所述集水机构外槽ⅱ相连，呈z字形设置；所述集
水机构内槽ⅰ的开口方向朝向支撑部ⅱ，与存储部的内壁相连，所述集水机构外槽ⅱ的开口方向朝向支撑部ⅰ；在白天，蒸馏装置正置时，冷凝的淡水通过集水机构内槽ⅰ收集；在夜晚，蒸馏装置倒置时，冷凝的淡水通过集水机构外槽ⅱ收集。
33.优选的，所述淡水出口为带有螺纹的圆形小孔，多个淡水出口分别位于z字形收集机构的最低处、收集机构的上方和下方，其中支撑部ⅱ上至少钻有1个淡水出口，存储部上至少钻有3个淡水出口，用于淡水流出；所述淡水出口内分别配合连接有旋塞11或螺纹接头12，用于控制淡水出口的开启和关闭；所述旋塞11为实心外螺纹圆柱状结构，所述螺纹接头12为中空外螺纹圆柱状结构。
34.优选的，所述支撑部ⅰ与所述存储部间采取粘合方式固定连接；所述支撑部ⅱ与所述存储部间采用扣合方式连接，一侧带有支点连接，对侧带有按扣，用于引入污水/淡水，污水/淡水的液位低于位于最下方的收集机构。
35.优选的，所述支撑部ⅰ为中空圆饼状的底座结构，所述支撑部ⅱ为中空内凹圆饼状的倾斜顶盖结构，既保证冷凝水的高效收集又可在倒置时保证污水/海水与顶盖结构充分接触。
36.实施例1
37.如图1
‑
2所示，一种结合相变蓄热材料的太阳能蒸馏装置，结构近似为一个玻璃保温杯，由底座1(中空圆饼状)、玻璃体2(圆柱状)、顶盖3(中空内凹圆饼状)、2个集水槽(z字形截面圆环状)、锡纸4(长方形)、4个淡水出口(带有螺纹的圆形小孔)、4个旋塞11(实心外螺纹圆柱状)以及螺纹接头12(中空外螺纹圆柱)。顶盖3为倾斜结构，同时倒置时使底座1相对水平面倾斜，无论蒸馏装置正置还是倒置，都可保证冷凝水的高效收集，同时又可在倒置时保证污水/海水与顶盖结构充分接触。
38.底座1与玻璃体2采取粘合方式固定连接，底座1内填充相变温度约为60℃的相变蓄热材料(pcm1)，pcm1用于吸收太阳直射时盈余的太阳能，并在太阳能不充足时释放；玻璃体2背光部分覆盖锡纸4，将太阳光反射回杯体内部，提高太阳能在装置内的存有率；顶盖3与玻璃体2采用扣合方式(一侧带有支点连接，对侧带有按扣)连接，用于引入污水/淡水，污水/淡水的液位低于集水槽(靠近底座1)，顶盖3内部填充相变温度约为45℃的相变蓄热材料(pcm2)，pcm2用于冷凝蒸汽以及夜晚释放热能；2个集水槽分别为集水槽ⅰ5和集水槽ⅱ6，均为z字形集水槽，集水槽ⅱ6位于顶盖3下部，集水槽ⅰ5位于玻璃体2靠近底座1的位置，收集冷凝的淡水，顶盖3下部的集水槽在顶盖3关闭时被压在顶盖3和玻璃体2之间，玻璃体2上的集水槽为粘贴在杯体上。上述z字形集水槽由集水机构内槽ⅰ和集水机构外槽ⅱ构成，集水机构内槽ⅰ和集水机构外槽ⅱ相连，呈z字形设置，为开口方向相反的两个圆环形槽，分别用于收集不同时间段的冷凝的淡水；集水机构内槽ⅰ的开口方向朝向顶盖3，与玻璃体2的内壁相连，集水机构外槽ⅱ的开口方向朝向底座1；在白天，蒸馏装置正置时，冷凝的淡水通过集水机构内槽ⅰ收集；在夜晚，蒸馏装置倒置时，冷凝的淡水通过集水机构外槽ⅱ收集。
39.4个淡水出口为分别在z字形集水槽的最低处、在集水槽的上方和下方各钻2个圆孔，其中顶盖3上钻1个圆孔，玻璃体2上钻3个圆孔，用于淡水流出。通过匹配的旋塞11和螺纹接头12分别控制淡水出口的开启和关闭。4个淡水出口分别为钻在玻璃体2上的淡水出口ⅰ7、淡水出口ⅱ8和淡水出口ⅲ9以及钻在顶盖3上的淡水出口ⅳ10，淡水出口ⅰ7和淡水出口ⅱ8设置在集水槽ⅰ5的上下方，淡水出口ⅲ9和淡水出口ⅳ10设置在集水槽ⅱ6的上下方。
40.白天时，蒸馏装置正置，底座1在下顶盖3在上，太阳光透过玻璃体2射入装置并加热污水/海水，同时pcm1吸收多余的太阳能并储备，水蒸汽向上流动，被玻璃体2及顶盖3冷凝(pcm2吸收冷凝释放的热量)，冷凝的淡水被2个集水内槽收集，并通过与集水槽上方的两个淡水出口连接的螺纹接头12引出，集水槽下方的淡水出口使用旋塞11封闭，太阳能减弱(如太阳落山)时，pcm1将释放热量，持续加热污水/海水制备淡水；夜晚时，将蒸馏装置倒置，顶盖3在下底座1在上，污水/海水位于顶盖3，由于周围环境温度较低，pcm2释放热量，蒸发污水/海水，蒸汽被玻璃体2和底座1冷凝(两者都接近室温)，淡水被收集在两个集水外槽，通过集水槽上部的淡水出口流出(此时的上部为白天时的下部)。
41.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。