一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统

1.本实用新型专利设计了一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，属于太阳能海水淡化领域。


背景技术：

2.淡水资源短缺已成为日益严重的社会问题，由于地球上海水资源丰富，海水淡化已成为化解水资源短缺的一个重要途径。多级闪蒸(msf)、多效蒸发(med)和反渗透(ro)等技术已逐渐成熟，但是这些方法多数以石油、天然气作为能源，在消耗大量燃料的同时，又带来了诸多的环境问题。而太阳能是一种有吸引力的替代能源，节能、环保、可再生，且不会损害环境。
3.复合抛物面聚光集热器（cpc），它是一种非成像聚焦度的聚光器，可将给定接收角范围内的入射光线按照理想的聚光比收集到接收器上，运行时不需要连续跟踪太阳，只需根据接收角的大小和收集阳光的小时数，每年定期调整倾角若干次就可工作。本实用新型利用导热油作为换热介质，将cpc与太阳能海水淡化系统耦合，以更高效地开发利用这种自由形式的能源。利用太阳能不仅可以减少对传统能源的消耗，而且可有效改善环境质量、缓解环境污染等问题，具有良好的发展前景。


技术实现要素：

4.一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，使用cpc供热。由集热系统，闪蒸系统，冷凝系统组成。包括复合抛物面聚光集热器（1），压力桶（2），泄压阀（3），压力调节阀（4），安全阀（5），流量控制阀（6），涡街流量计（7），pt100铠装热电阻（8），冷凝器（9），冷海水入口（10），真空泵（11），水泵（12），淡水收集槽（13），气液分离器（14），排水口（15），闪蒸室（16），喷嘴（17），增压水泵（18），换热器（19），循环油泵（20）。
5.本实用新型利用cpc的聚光集热原理。将低能流密度的太阳光线集中起来用于加热传热工质，传热工质在闪蒸室（16）底部经换热盘管（19）与海水进行换热，由于闪蒸室（16）内的压力低于海水所对应的饱和蒸气压，因此海水迅速汽化，在真空泵（11）的抽吸下流出闪蒸室（16），顺着管道流进冷凝器（9），被冷凝成液态水，在经气液分离器（14）后，淡水被收集到淡水收集槽（13）。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.导热油在复合抛物面聚光集热器（１）内部被加热，在循环油泵（20）的作用下通过置于压力桶（2）内部的换热器（19），不断加热压力桶（2）内的海水。桶内压力随着温度升高而增大，利用压力桶（2）与闪蒸室（16）之间压差推动海水进入闪蒸室（16）。通过流量控制阀（6）控制进入闪蒸室的进水口流量，当温度高于闪蒸室内部所对应的饱和温度时，打开流量控制阀（6）。高温海水经雾化喷头（17）进入闪蒸室（16），驱动海水快速蒸发，直到过热度为0，闪蒸过程才停止。通过控制真空泵（11）功率来调节闪蒸室内部压力。真空泵（11）一方面维持闪蒸室内部的压力稳定，另一方面不断抽出闪蒸室（16）内部的不凝性气体。产生的闪
蒸蒸汽在真空泵的抽吸下进入冷凝器（19），利用蒸汽凝结潜热预热冷海水，冷凝后的气液混合物进入气液分离器（14）将液体分离出来。未被闪蒸的海水经增压水泵（18）吸入压力桶内二次加热，进行多次循环闪蒸。
附图说明
8.附图1为装置系统图，如图中所示：1-复合抛物面聚光集热器，2-压力桶，3-泄压阀；4-压力调节阀；5-安全阀；6-流量控制阀；7-涡街流量计；8-pt100铠装热电阻；9-冷凝器；10-冷海水入口；11-真空泵；12-水泵；13-淡水收集槽；14-气液分离器；15-排水口；16-闪蒸室；17-喷嘴；18-增压水泵；19-换热器；20-循环油泵。
具体实施方式
9.本实用新型提出了一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，以下结合说明书附图，对该装置的具体实施方式做出详细说明。
10.换热器（19）为翅片盘管，放置于压力桶（2）内部，与循环油泵（20）和复合抛物面聚光集热器（1）连接成闭合回路，复合抛物面聚光集热器（1）将低能量密度的太阳光聚集后，加热内部导热油，导热油在回路里面循环换热，加热压力桶（2）内海水。压力桶（2）材料采用304不锈钢，盖板与桶之间的缝隙填充o型氟胶圈，保证其气密性的同时，又能够承受高温，桶盖与筒身用法兰固定，桶盖上设有压力调节阀（4），泄压阀（3）、安全阀（5），以调节和保证内部压力稳定，保障安全。闪蒸室（16）为圆桶，与压力桶（2）通过管道连接，pt100铠装热电阻（8）安装于闪蒸室进水口处，用于监测进水口温度，当进水口温度高于闪蒸室所对应的饱和温度时，打开流量控制阀（6），进入闪蒸室（16）的进水口流量通过流量控制阀（6）控制，进水口流量通过涡街流量计（7）读出，圆柱形喷嘴（17）安装于闪蒸室顶部进水口处，高温海水经雾化喷头进入闪蒸室，喷嘴（17）将海水分散为粒径较小的液滴，加速海水闪蒸，水温度远高于闪蒸室（16）内部气压所对应的饱和温度，迅速变为过热水，使闪蒸室（16）内部气液两相温度、压力处于不平衡状态，驱动海水快速蒸发，直到过热度为0，闪蒸过程才停止。压力桶内压力随着温度升高而增大，利用压力桶（2）与闪蒸室（16）之间压差推动海水快速进入闪蒸室。真空泵（11）与气液分离器（14）、冷凝器（9）及闪蒸室（16）串联，通过控制真空泵（11）功率来调节闪蒸室（16）内部压力。产生的闪蒸蒸汽在真空泵（11）的抽吸下进入冷凝（9），冷凝器为蛇形冷凝器，蒸汽在管内流动。冷海水在外部流动。利用蒸汽凝结潜热预热冷海水。冷凝后的气液混合物进入气液分离器（14）将液体分离出来，汇聚到淡水收集槽（13）。未被闪蒸的海水经增压水泵（18）吸入压力桶（2）内二次加热，进行多次循环闪蒸。真空泵一方面可稳定闪蒸室内部压力，另一方面不断抽出闪蒸室内部的不凝性气体，提高冷凝效率。


技术特征：
1.一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，其特征是，包括复合抛物面聚光集热器（1），压力桶（2），泄压阀（3），压力调节阀（4），安全阀（5），流量控制阀（6），涡街流量计（7），pt100铠装热电阻（8），冷凝器（9），冷海水入口（10），真空泵（11），水泵（12）淡水收集槽（13），气液分离器（14），排水口（15），闪蒸室（16），喷嘴（17），增压水泵（18）换热器（19），循环油泵（20）。2.根据权利要求1所述的一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，其特征是，换热器（19）为翅片盘管，放置于压力桶（2）内部，与循环油泵（20）和复合抛物面聚光集热器（1）连接成闭合回路，导热油在回路里面循环换热，加热压力桶（2）内海水，压力桶（2）材料采用304不锈钢，盖板与桶之间的缝隙填充o型氟胶圈，保证其气密性的同时，又能够承受高温，桶盖与筒身用法兰固定，桶盖上设有压力调节阀（4），泄压阀（3），安全阀（5），以调节和保证内部压力稳定，保障安全。3.根据权利要求1所述的一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，其特征是，闪蒸室（16）为圆桶，与压力桶（2）通过管道连接，桶内压力随着温度升高而增大，利用压力桶（2）与闪蒸室（16）之间压差推动海水进入闪蒸室，通过流量控制阀（6）控制进水口流量，不需要消耗额外的能量。4.根据权利要求1所述的一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，其特征是，圆柱形喷嘴（17）安装于闪蒸室顶部进水口处，高温海水经雾化喷头进入闪蒸室，喷嘴（17）将海水分散为粒径较小的液滴。5.根据权利要求1所述的一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，其特征是，真空泵（11）与气液分离器（14）和冷凝器（9）串联，通过控制真空泵（11）功率来调节闪蒸室内部压力，产生的闪蒸蒸汽在真空泵（11）的抽吸下进入冷凝器（9），冷凝器（9）为蛇形冷凝器，蒸汽在管内流动，冷海水在外部流动，利用蒸汽凝结潜热预热冷海水，冷凝后的气液混合物进入气液分离器（14）将液体分离出来，汇聚到淡水收集槽（13）。6.根据权利要求1所述的一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，其特征是，未被闪蒸的海水经增压水泵（18）吸入压力桶（2）内二次加热，进行多次循环闪蒸，真空泵一方面可稳定闪蒸室内部压力，另一方面不断抽出闪蒸室内部的不凝性气体。

技术总结
本实用新型的目的是提供一种太阳能中温闪蒸海水淡化系统，主要包括复合抛物面聚光集热器，压力桶，泄压阀，压力调节阀，安全阀，流量控制阀，涡街流量计，PT100铠装热电阻，冷凝器，真空泵，淡水收集槽，气液分离器，闪蒸室，喷嘴，增压水泵，换热器，循环油泵。复合抛物面聚光集热器加热导热油作为驱动热源，换热器放置于密封的压力桶内，不断循环加热压力桶内海水，提高海水温度的同时增大桶内压力，与处于负压的闪蒸室形成压力差，以此来驱使高温海水以较高流速进入闪蒸室，结合喷雾辅助，在闪蒸室内部喷嘴处被迅速雾化，从而充分利用太阳能和蒸汽潜热，减小热量损失，解决太阳辐照度不稳定，进水口温度不够高等问题，提高闪蒸速率，低降结垢可能性。垢可能性。垢可能性。


技术研发人员：季旭 张海麟 范全海
受保护的技术使用者：云南师范大学
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2022/6/28