本發(fā)明涉及海水淡化系統(tǒng)。

背景技術：

地球是公認的水資源儲量最豐富的星球，但其能被人類利用的淡水資源不到5%，絕大部分的水資源為海水。隨著人口的增長，人均淡水資源占有量逐漸減少，淡水資源的問題將上升為限制全球經(jīng)濟、人類社會發(fā)展的制約性問題。

依靠自然的力量，自然界中海水淡化的途徑主要可以歸納為兩種：一種是通過大氣循環(huán)，海水吸收太陽能變成蒸汽進入云層，漂浮到世界各地，最終以雨水的形式降落，江河湖水再流進大海，此為自然界中的“環(huán)路熱管”；另一種是巖土層的滲透作用，不可利用水資源經(jīng)過巖土層的滲透過濾，形成人類可利用淡水，此為自然界另一神奇的啟發(fā)——膜法淡化海水技術。

現(xiàn)有的人工海水淡化技術主要是與上述原理近似的膜法和熱法。這些海水淡化技術大都耗能高，成本居高不下，最終無法得到廣泛應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種結(jié)構簡單、制造和運行成本低、產(chǎn)生的淡水品質(zhì)好、能夠防止在海水蒸發(fā)過程中海水被蒸干的海水淡化系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：

太陽能驅(qū)動獨立運行的海水淡化系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、冷凝器和太陽能集熱裝置；蒸發(fā)器包括殼體、毛細芯以及間隔設置的多條海水流道；各條海水流道具有海水進口和海水出口；殼體具有蒸汽腔，蒸汽腔具有蒸汽出口；各海水流道與蒸汽腔通過毛細芯相互隔開；冷凝器具有蒸汽入口和淡水出口；太陽能集熱裝置具有海水入口和海水出口，該太陽能集熱裝置能夠加熱從海水入口流入的海水，太陽能集熱裝置的海水出口分別與蒸發(fā)器的多條海水流道的海水入口連通；冷凝器的蒸汽入口與蒸汽腔的蒸汽出口連通。

優(yōu)選地，冷凝器還具有海水入口和海水出口；冷凝器的海水出口與太陽能集熱裝置的海水入口連通；冷凝器用于將從該冷凝器的海水入口流入的海水與來自蒸汽腔的蒸汽進行熱交換后輸出給太陽能集熱裝置。

優(yōu)選地，太陽能驅(qū)動獨立運行的海水淡化系統(tǒng)包括回熱器，回熱器具有淡海水入口、淡海水出口、濃海水入口和濃海水出口；回熱器的淡海水入口與冷凝器的海水出口連通，回熱器的淡海水出口與太陽能集熱裝置的海水入口連通，回熱器的濃海水入口分別與蒸發(fā)器的多條海水流道的海水出口連通，回熱器用于將從該回熱器的淡海水入口流入的淡海水與來自多條海水流道的海水進行熱交換。

采用上述技術方案后，本發(fā)明至少具有以下技術效果：

1、本發(fā)明的海水淡化系統(tǒng)僅僅依靠太陽能推動運行，不消耗高品位能源，不僅綠色環(huán)保，而且降低了制造及運行的成本。與利用電廠廢熱的技術相比，其不受能源種類和地理位置的限制，安裝更方便；

2、本發(fā)明的海水淡化系統(tǒng)利用高溫海水壓力劇變、海水閃蒸的原理制得純凈的蒸餾水，淡水品質(zhì)優(yōu)于常用淡水；

3、本發(fā)明的蒸發(fā)器利用毛細抽吸現(xiàn)象和海水自身重力作用達到海水淡化分離，進入蒸發(fā)器內(nèi)的淡海水已直接達到毛細芯的蒸發(fā)溫度，不需要蒸發(fā)器從內(nèi)部或者外部加熱來達到毛細芯的蒸發(fā)溫度。其中，蒸發(fā)器中具有間隔設置的多條海水流道，使淡海水的分布更加均勻，淡海水在毛細力和穿過多孔介質(zhì)壓力急劇下降的作用下會低溫低壓蒸發(fā)，從而能夠有效避免因局部過熱出現(xiàn)的海水被蒸干的現(xiàn)象，并具有良好的海水淡化效率；

4、在發(fā)明的優(yōu)選實施例中，利用了水蒸氣冷凝潛熱以及蒸發(fā)器分離出的濃海水余熱預熱進口海水，降低了太陽能集熱裝置的受熱面積，節(jié)省了材料，降低了制造和運行成本。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的海水淡化系統(tǒng)的原理圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的蒸發(fā)器的側(cè)視示意圖。

圖3示出了圖2的a-a剖面示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

請參閱圖1至圖3。根據(jù)本發(fā)明一實施例的包括蒸發(fā)器1、冷凝器2、太陽能集熱裝置3以及回熱器4。

蒸發(fā)器1包括殼體10、毛細芯11以及間隔設置的多條海水流道12。各條海水流道12具有海水進口和海水出口。殼體10具有蒸汽腔101，蒸汽腔101具有蒸汽出口103；各條海水流道12與蒸汽腔101通過毛細芯相互隔開。毛細芯11可采用燒結(jié)毛細芯。該多條海水流道可以是間隔設置在毛細芯上的多條槽或多個孔，也可以是間隔設置在由其它材料制成的部件上的多條槽或多個孔，只要在海水流道12相對于蒸汽腔101的那一側(cè)設置毛細芯即可。在本實施例中，殼體10具有一內(nèi)腔100，毛細芯11設置在內(nèi)腔100的底面上，毛細芯11的底面間隔設有多條延伸貫穿毛細芯11的軸向凹槽，該多條軸向凹槽構成所述的多條海水流道12。殼體10相對的兩個側(cè)面10a上分別設有與毛細芯11的軸向兩端部相適配的通孔105a，毛細芯11的軸向兩端部分別嵌在殼體相對的兩個側(cè)面的通孔中。圖中，殼體10和毛細芯11均呈矩形六面體狀。

冷凝器2具有蒸汽入口、淡水出口、海水入口和海水出口；回熱器3具有淡海水入口、淡海水出口、濃海水入口和濃海水出口?；責崞?的淡海水入口與冷凝器2的海水出口連通，回熱器4的淡海水出口與太陽能集熱裝置的海水入口連通，太陽能集熱裝置3的海水出口分別與蒸發(fā)器的多條海水流道12的海水入口連通；該太陽能集熱裝置能夠加熱從太陽能集熱裝置的海水入口流入的海水?；責崞?的濃海水入口分別與蒸發(fā)器的多條海水流道12的海水出口連通，回熱器4用于將從該回熱器的淡海水入口流入的淡海水與來自多條海水流道12的海水進行熱交換。冷凝器2的蒸汽入口與蒸汽腔的蒸汽出口103連通，冷凝后的蒸餾水通過冷凝器2的淡水出口流入儲水容器8內(nèi)。

在本實施例中，冷凝器2內(nèi)的蒸汽通道、冷凝器2內(nèi)的海水通道、冷凝器2內(nèi)的淡水通道、回熱器4內(nèi)的淡海水通道以及回熱器4內(nèi)的濃海水通道均采用表面強化傳熱管。

優(yōu)選地，在本實施例中，太陽能驅(qū)動獨立運行的海水淡化系統(tǒng)包括水泵5和真空泵6。水泵5的入口分別與蒸發(fā)器1的多條海水流道的海水出口連通，水泵5的出口與回熱器4的濃海水入口連通。真空泵6的入口與蒸汽腔的蒸汽出口103連通。水泵5和真空泵6均由太陽能蓄電池驅(qū)動。

根據(jù)本發(fā)明一實施例的海水淡化系統(tǒng)在運行之前，先用真空泵6對系統(tǒng)抽真空。抽真空的作用是降低系統(tǒng)管道內(nèi)的壓力，從而使后續(xù)的運行過程中外部的海水能夠更順暢地流入系統(tǒng)的管道內(nèi)部以及使蒸發(fā)器內(nèi)的蒸汽更容易被吸入真空環(huán)境下的蒸汽腔101內(nèi)。完成抽真空后，使海水從冷凝器2的海水入口流進系統(tǒng)。運行初期回熱器4不工作，海水進入太陽能集熱裝置3吸收太陽能，溫度升高后的海水從太陽能集熱裝置3的海水出口流入蒸發(fā)器的多條海水流道12。多條海水流道12內(nèi)的高溫海水受到毛細芯的毛細抽吸作用以及自身重力作用，海水在流過毛細芯的過程中沿程壓力損失急劇增大，當壓力低于海水的溫度所對應的飽和壓力時發(fā)生相變，從而實現(xiàn)了低溫蒸發(fā)，所形成的水蒸氣沿圖3所示的多個向上箭頭的方向（即毛細抽吸作用方向）進入蒸汽腔101。蒸汽腔101內(nèi)的水蒸氣經(jīng)蒸汽出口103進入冷凝器2中凝結(jié)成蒸餾淡水，最后流入儲水容器8內(nèi)。未經(jīng)毛細抽吸作用的海水從多條海水流道12的海水出口流出，由于溫度較高，不會出現(xiàn)鹽析現(xiàn)象；同時，毛細芯內(nèi)的高濃度海水由于濃差效應會向海水流道內(nèi)的低濃度海水擴散，因此也不會出現(xiàn)鹽析現(xiàn)象。通過水泵5可控制進入冷凝器2的低溫淡海水流量，從而控制進入冷凝器2的水蒸氣的較低飽和壓力和蒸汽腔的較低飽和壓力。濃海水流經(jīng)回熱器4，與從冷凝器2流入的淡海水完成熱量交換，部分余熱被淡海水吸走。

在本發(fā)明的其它實施例中，也可以不設置回熱器4，以及不利用進入冷凝器2內(nèi)的水蒸氣冷凝潛熱預熱海水，這意味著太陽能集熱裝置必須為外部流入的海水提供更多的加熱熱量。利用水蒸氣冷凝潛熱以及蒸發(fā)器分離出的濃海水余熱預熱進口海水，能夠提高整個系統(tǒng)的換熱效率，并節(jié)約太陽能集熱裝置的成本。