一种板式太阳能海水处理装置的制作方法

1.本发明属于海水处理设备技术领域，具体涉及一种板式太阳能海水处理装置。


背景技术：

2.随着社会的发展，人口增加、工农业用水量增大、环境污染、气候变化等原因，造成一些地区可供人类安全使用的淡水量或人均淡水量减少，严重时甚至危及人们的生存，经济的发展更无从谈起。地球有大约70％的面积是海洋，将海水淡化为可以直接饮用的淡水成为解决淡水资源缺乏的有效途径。为达到淡化海水的目的，人们设计出各种方法和设备将海水中的盐分去除以得到淡水。常见的方法，一个是蒸馏法，将水蒸发而盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水；另一个是冷冻法，冷冻海水，使之结冰，在液态淡水变成固态的冰的同时，盐被分离了出去；此外，还有反渗透法等等。这些方法大多存在以下缺陷：一是需要大量消耗能源，造成能源的浪费和制成淡水价格的提升；二是设备复杂、体型大，成本高，不适于推广。
3.专利号为2021113924864，名称为《一种适应于岛礁或海洋平台的太阳光聚能海水淡化装置》的发明专利中，公开了一种太阳光聚能海水淡化装置，主要包括光热汽化装置、设于光热汽化装置周围的聚光机构和聚能机构、以及与光热汽化装置蒸汽出口连通的换热凝水装置，换热凝水装置引入海水并导入到光热汽化装置内，聚光机构将太阳光聚焦至聚能机构和/或光热汽化装置内的海水区域，聚能机构将聚焦的太阳光汇聚至光热汽化装置内的海水区域，光热汽化装置的蒸汽出口与换热凝水装置连通。本发明采用一级及以上的聚光机构和聚能机构，利用聚焦的80℃～700℃光热能直接加热海水，尽可能地减少了热交换的过程，从而避免了热交换过程中造成大量的能量损耗，极大提升了海水淡化效率，设备结构更加简单紧凑。但是，该海水淡化装置存在厚度和体积较大的问题。
4.有鉴于此，有必要提供一种成本低，结构简单，适合多用应用场景、占用场地少的太阳能海水处理装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种扁平式设计，可应用于建筑物房顶，庭院等多种场合，出淡水效率高、成本低、结构简单的太阳能海水处理装置。
6.为了解决上述技术问题，本发明公开了一种板式太阳能海水处理装置，其包括蒸发箱体，蒸发箱体包括环形壳体，环形壳体内固定有聚光盘和蒸发盘；聚光盘设于蒸发盘上方，聚光盘和蒸发盘之间为蒸发室，聚光盘上设有多个凸透镜，蒸发盘上设有若干可转动的蒸发轮，每个蒸发轮对应一个凸透镜，蒸发轮处于凸透镜的焦平面上；
7.所述蒸发轮的长度不大于当地任一日内太阳光投射在凸透镜的焦平面上的聚光点在焦平面上所移动的最大距离；蒸发轮的长度方向平行于东西方向设置；所述蒸发轮上呈放射状设有多个蒸发翅片；
8.所述蒸发盘沿南北向倾斜设置，蒸发盘上表面沿南北向并列设有多个引水槽，蒸
发盘的较高一端设有喷水装置，每隔一段时间，喷水装置释放一些海水到每个引水槽内；
9.所述引水槽内沿东西向设有多个用于放置蒸发轮的容纳槽，蒸发轮的转轴安装于纳槽内；蒸发轮的上部露出于容纳槽，太阳光投射在凸透镜的焦平面上的聚光点落在该部分上；喷水装置释放海水时，海水流过蒸发轮并推动蒸发轮转动；
10.箱体侧壁内设有环形夹层，夹层内设有一隔板，隔板两侧分别设有冷却水进水口和冷却水出水口，冷却水从冷却水进水口流入后，绕过整个环形夹层从冷却水出水口流出，形成对箱体内侧壁的冷却。
11.优选的是，所述箱体内侧壁为光滑表面或箱体内侧壁上设有疏水涂层，箱体内侧壁下缘设有一个环状的淡水收集槽，箱体内侧壁上形成的冷凝水流入淡水收集槽内，淡水收集槽底部设有一个或多个吸水孔，吸水孔与淡水存储装置相连通。
12.优选的是，所述喷水装置包括一根沿蒸发轮边缘布置的管子，管子的近蒸发轮一侧设有多个喷嘴，每个喷嘴对应一个引水槽。
13.优选的是，所述蒸发盘上设有用于探测蒸发轮温度的温度探测仪，温度探测仪检测到蒸发轮达到设定温度后，喷水装置启动喷出海水。
14.优选的是，所述蒸发轮底部设有调节装置，调节装置用于调节蒸发箱体倾斜角度，以使一年中每天的太阳的移动轨迹所在平面都垂直于凸透镜的焦平面；
15.优选的是，所述调节装置包括支架、调节杆和用于驱动调节杆上下移动的驱动装置，调节杆上端与蒸发盘铰接；所述蒸发箱体和支架铰接，通过驱动装置手动或自动调节蒸发盘的倾斜角度，使一天或几天内太阳的移动轨迹所在平面垂直或接近垂直于凸透镜焦平。
16.优选的是，所述蒸发轮表面设有吸热涂层。
17.优选的是，所述蒸发轮露出于容纳槽部分的宽度不小于当地冬至日和夏至日时太阳光投射在凸透镜的焦平面上的两个聚光点的距离。
18.优选的是，所述箱体内侧壁上设有鼓风机，鼓风机沿箱体内侧壁吹风，使箱体内出现旋风。
19.优选的是，所述蒸发盘较低一端设有用于收集引水槽内所流下的高浓度海水的集水盘；集水盘上设有液位计，集水盘底部设有电控阀门，当集水盘上液面高度达到设定值时，电控阀门开启将集水盘中的高浓度海水排空。
20.本发明的板式太阳能海水处理装置，至少具有以下优点：
21.1.本装置整体呈板式设计，由于采用多个凸透镜分散式布局，使得本装置可以做的更轻薄，接收太阳光的面积大，安装和设置更方便，成本更低，有利于大面积推广；采用侧面通循环冷却水的设计，无需单独设置冷凝器，结构紧凑，凝结效率高。
22.2.采用间歇式喷水设计，不仅可以促进蒸发，还能够将之前蒸发轮上海水蒸发留下的盐结晶溶解或冲刷下来，以提高蒸发轮的蒸发效率；喷水装置和鼓风机均为间歇性启动，在不降低蒸发效果的同时，有利于节能和提高寿命。
23.3.蒸发轮的长度经过精确设计，使得太阳光经过凸透镜形成的聚光点能够落在蒸发轮上，又不能使蒸发轮过长，以保证蒸发轮的的温度。
24.4.调节装置根据当地太阳运行轨迹的变化规律，进行适应性的设计和调节，使一年中每天的太阳的移动轨迹所在平面都垂直于凸透镜的焦平面，保证集热效果最大化。
附图说明
25.图1为一种板式太阳能海水处理装置的内部结构示意图。
26.图2为一种蒸发盘的正面结构示意图。
27.图3为一种板式太阳能海水处理装置的侧面结构示意图。
28.图4为一种蒸发轮的结构示意图。
29.图中标号为：1-环形壳体，110-环形夹层，120-隔板，130-冷却水进水口，140-冷却水出水口，2-聚光盘，210-凸透镜，3-蒸发盘，310-蒸发轮，311-蒸发翅片，320-引水槽，330-容纳槽，4-蒸发室，5-淡水收集槽，6-喷水装置，7-温度探测仪，8-调节装置，810-支架，820-调节杆，9-鼓风机，10-集水盘，1010-液位计，1020-电控阀门。
具体实施方式
30.下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
31.应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
32.实施例1
33.如图1-4所示，一种板式太阳能海水处理装置，其包括蒸发箱体，蒸发箱体包括环形壳体1，环形壳体内固定有聚光盘2和蒸发盘3；聚光盘设于蒸发盘上方，聚光盘和蒸发盘之间为蒸发室4，聚光盘上设有多个凸透镜210，蒸发盘上设有若干可转动的蒸发轮310，每个蒸发轮对应一个凸透镜，蒸发轮处于凸透镜的焦平面上；凸透镜的焦距决定了蒸发箱体的厚度，因此想要得到更薄的蒸发箱体，采用焦距更小的凸透镜即可，但如此一来凸透镜的设置密度就更大。
34.所述蒸发轮的长度不大于当地任一日内太阳光投射在凸透镜的焦平面上的聚光点在焦平面上所移动的最大距离；蒸发轮的长度方向平行于东西方向设置；所述蒸发轮上呈放射状设有多个蒸发翅片311，可以增大蒸发面积；一天中的早晚时段阳光强度较弱，蒸发效率低，因此早晚时段装置可不工作，早晚时段的光照可用于使蒸发箱体整体升温；因此，蒸发轮的长度不大于当地任一日内太阳光投射在凸透镜的焦平面上的聚光点在焦平面上所移动的最大距离即可，以保证蒸发板长度保持在一个合理的叫嚣范围内，有利于阳光充足时快速升温。太阳的移动轨(即太阳视运动轨迹)随着季节交替而往复变化，不同日的太阳视运动轨迹所在平面基本可视为是平行的。改变聚光盘的倾斜度，可容易的使太阳每天的移动轨迹都垂直于凸透镜的焦平面。
35.所述蒸发盘沿南北向倾斜设置，蒸发盘上表面沿南北向并列设有多个引水槽320，蒸发盘的较高一端设有喷水装置6，每隔一段时间，喷水装置释放一些海水到每个引水槽内；喷水装置每次喷水时，都会对容纳槽内的高浓度海水和蒸发轮上的盐进行冲刷使其流入集水盘，蒸发轮的转动有助于将容纳槽内的高浓度海水赶出容纳槽，同时也有利于自身的冲刷清洁；每次喷完水后，容纳槽内都能截留一些新鲜的海水供蒸发用。多个容纳槽整体可存留较多的海水并在较短时间内蒸发，少量多次，避免盐的沉积导致难以清除，高效蒸发。
36.所述引水槽内沿东西向设有多个用于放置蒸发轮的容纳槽330，蒸发轮的转轴安
装于纳槽内；蒸发轮的上部露出于容纳槽，太阳光投射在凸透镜的焦平面上的聚光点落在该部分上；喷水装置释放海水时，海水流过蒸发轮并推动蒸发轮转动；容纳槽内可存留一定的海水用于蒸发，并且在喷水装置启动时，海水流过蒸发轮并推动蒸发轮转动、使蒸发轮上海水蒸发留下的盐结晶、容纳槽内高浓度的海水被冲出，以提高蒸发板的蒸发效率。
37.箱体侧壁内设有环形夹层110，夹层内设有一隔板120，隔板两侧分别设有冷却水进水口130和冷却水出水口140，由于隔板的存在，冷却水从冷却水进水口流入后，绕过整个环形夹层从冷却水出水口流出，形成对箱体内侧壁的冷却。冷却水可接较深处的海水作为水源，或采用热交换器形成循环水(热交换器可采用风冷或埋于温度较低的海底进行水冷)。
38.环形夹层内通冷却水，冷却水的流通运行可与温度探测仪或喷水装置相关联，温度探测仪或喷水装置启动时，冷却水才开始流通。在水蒸气不足时，冷凝效果较差，为了能维持一个较高的冷凝效果，节约能源，设置温度探测仪，在蒸发板温度较高时，喷水装置、鼓风机、冷凝水同时启动，高效冷凝，节能环保。
39.所述箱体内侧壁为光滑表面或箱体内侧壁上设有疏水涂层，箱体内侧壁下缘设有一个环状的淡水收集槽5，箱体内侧壁上形成的冷凝水流入淡水收集槽内，淡水收集槽较低一侧的底部设有一个或多个吸水孔，吸水孔与淡水存储装置相连通。
40.所述喷水装置包括一根沿蒸发轮边缘布置的管子，管子的近蒸发轮一侧设有多个喷嘴，每个喷嘴对应一个引水槽。
41.所述蒸发盘上设有用于探测蒸发轮温度的温度探测仪7，温度探测仪检测到蒸发轮达到设定温度后，喷水装置启动喷出海水。大型的聚光装置可将物体加热到300度以上，本技术采用较薄的板式设计，聚光度较低，一般天气下不容易达到很高的温度，温度探测仪的触发阈值温度定在100摄氏度以上即可，天气较差时设定在低于100摄氏度也能起到一定蒸发效果。
42.所述蒸发轮底部设有调节装置8，调节装置用于调节蒸发箱体倾斜角度，以使一年中每天的太阳的移动轨迹所在平面都垂直于凸透镜的焦平面；
43.所述调节装置包括支架810、调节杆820和用于驱动调节杆上下移动的驱动装置，调节杆上端与蒸发盘铰接；所述蒸发箱体和支架铰接，通过驱动装置手动或自动调节蒸发盘的倾斜角度，使一天或几天内太阳的移动轨迹所在平面垂直或接近垂直于凸透镜焦平；手动调节时，由于太阳视运动轨迹所在平面的倾斜角度改变非常缓慢，实际使用中可数天或1-2周调节一次；驱动装置可采用电机加螺杆或齿轮等简单耐用的结构，在简单的程序控制下即可容易的实现调节。
44.所述蒸发轮表面设有黑色吸热涂层。所述箱体内侧壁上设有鼓风机9，鼓风机沿箱体内侧壁吹风，使箱体内出现旋风。所述蒸发盘较低一端设有用于收集引水槽内所流下的高浓度海水的集水盘10。集水盘上设有液位计1010，集水盘底部设有电控阀门1020，当集水盘上液面高度达到设定值时，电控阀门开启将集水盘中的高浓度海水排空。集水盘上排出的海水往往具有较高的温度，可将集水盘上排出的海水通过换热装置对喷水装置的水源进行热交换，从而对喷水装置的水源进行预热。
45.实施例2
46.与实施例1类似，其区别之处在于，所述蒸发轮露出于容纳槽部分的宽度不小于当
地冬至日和夏至日时太阳光投射在凸透镜的焦平面上的两个聚光点的距离。对于光热条件较好、淡水需求量不大的地区以及热带甚至赤道地区，可无需采用调节装置，将蒸发箱体以一个合适的角度倾斜固定，只需蒸发轮的宽度不小于当地冬至日和夏至日时太阳光投射在凸透镜的焦平面上的两个聚光点的距离，便可保证一年中太阳光的聚光点能落在蒸发轮上，保证蒸发效果，同时降低成本。
47.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。