CN112978835B - 一种太阳能双曲面聚光光伏-光热海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能双曲面聚光光伏‑光热海水淡化系统，具有双曲面聚光器、抽吸装置及蒸馏淡化装置，双曲面聚光器具有透光玻璃、汇聚太阳光的双曲面反光镜，抽吸装置具有舒展在海水中的树状管束、海水槽，蒸馏淡化装置具有蒸发器、冷凝器。晴天时，抽吸装置的树状管束利用虹吸作用将海水抽吸到海水槽内，通过双曲面聚光器高温加热后的海水蒸发形成上升水蒸气，接触透光玻璃后冷凝成液态淡水，汇聚到淡水采集器内；阴天时，蒸馏淡化装置利用真空泵对蒸发器进行抽真空处理，使得海水在较低温下进行蒸发并冷凝成液态淡水。本发明利用虹吸作用抽吸海水，无需提供额外能量，做到光热光电一体化，适用于各种天气，经济效益强，海水淡化效果好。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化应用技术领域，尤其是一种太阳能双曲面聚光光伏-光 热海水淡化系统。
背景技术
随着经济的快速发展，传统能源供不应求，环境污染也愈发严重，太阳能作 为一种来源广泛、环保清洁的可再生能源，其优异的替代作用在各个领域得到 了广泛的重视和应用。
那么如何能有效方便且高效率的进行海水淡化，就是我们所要致力研究的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一 种太阳能双曲面聚光光伏-光热海水淡化系统，其集光热光电于一体，适用于各 种天气情况下的海水淡化，经济效益强，淡化效果好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能双曲面聚光光伏- 光热海水淡化系统，具有双曲面聚光器、抽吸装置及蒸馏淡化装置。
所述双曲面聚光器：包括汇聚太阳光的双曲面反光镜，双曲面反光镜顶部 安装有穹顶状的透光玻璃，双曲面反光镜外表面覆盖有将直射阳光转化成电能 的光电材料，双曲面反光镜上部内壁周向设有淡水槽，淡水槽内圈设有防水透 气膜，所述淡水槽管路连接有淡水采集器；
所述抽吸装置：安装在双曲面聚光器下方，具有上端敞开接收双曲面反光 镜所聚集阳光以加热海水的海水槽、利用虹吸作用将海水抽吸进海水槽内的树 状管束；
所述蒸馏淡化装置：具有与海水槽相连的蒸发器、对蒸发器进行抽真空处 理的真空泵，蒸发器上出料端连接有冷凝器，冷凝器与淡水采集器管路连接。
进一步说，所述的光电材料连接有储存电能的蓄电池，蓄电池线路连接有 太阳能控制器。
所述的海水槽内安装有涡旋叶轮，可加速海水蒸发，使海水混合充分，热 量分布更加均匀；海水槽底部设有收集海水蒸发所留下的粗盐的粗盐槽，并贴 有可减少海水槽内高温海水的热量散失的聚苯板隔热层，树状管束末端具有抽 吸海水的抽吸管。
所述的冷凝器连接有存放低温水的冷却水箱，冷却水箱连接有将冷却水箱 内低温水泵入冷凝器的冷却水泵，以使得冷凝器内的水蒸气冷凝成液态淡水。
所述的蒸发器下出料端连接有容纳蒸发后剩余浓海水的浓海水槽。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用树状管束虹吸效应对海水进行采集抽吸，无需其他动力设备， 能有效减少能源损耗，不造成环境污染。
2.本发明采用防水透气膜，能使水蒸气直接透过接触透光玻璃形成冷凝水， 而又能有效防止形成的冷凝水再次滴落回到海水槽，有效提高了系统的工作效 益。
3.本发明在双曲面反光镜外表面设置光电材料，晴天时可将太阳能转化为 电能储存并提供给用电设备，从而保证在太阳光不充足时海水淡化系统能正常 运行，减少因环境变化而造成的资源损耗。
4.本发明在实现海水淡化的同时，能对海水蒸发所留下的粗盐进行收集， 增加经济效益，从而加快系统中海水的循环，提高工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明海水淡化的流程示意图。
图3是本发明所述树状管束的工作原理图。
图4是本发明所述双曲面聚光器的光线示意图。
图5是本发明所述海水槽的局部示意图。
图中：1.双曲面聚光器，2.海水槽，3.树状管束，4.淡水槽，5.光电 材料，6.聚苯板隔热层，7.透光玻璃，8.双曲面反光镜，9.防水透气膜，10. 涡旋叶轮，11.淡水管道，12.淡水采集器，13.粗盐槽，14.抽吸管，15. 太阳能控制器，16.真空泵，17.冷却水泵，18.蒸发器，19.冷凝器，20. 冷却水箱，21.浓海水槽，22.蓄电池，23.叶轮电机。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图， 仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～图5所示的一种太阳能双曲面聚光光伏-光热海水淡化系统，具有 双曲面聚光器1、抽吸装置及蒸馏淡化装置。
所述双曲面聚光器1具有汇聚太阳光的双曲面反光镜8，双曲面反光镜8顶 部安装有透光玻璃7，双曲面反光镜8外表面覆盖有光电材料5，双曲面反光镜 上部内壁周向设有淡水槽4，淡水槽4内圈设有材质为TPU的防水透气膜9，所 述淡水槽4通过淡水管道11连接有淡水采集器12；所述的光电材料5连接有储 存电能的蓄电池22，蓄电池22线路连接有太阳能控制器15。
所述抽吸装置：安装在双曲面聚光器1下方，具有扁平状上端敞开的海水 槽2、利用虹吸作用将海水抽吸进海水槽内的树状管束3，其中海水槽2能够漂 浮在海面上，其海水与太阳的接触面积大，经过加热后能迅速升温并蒸发，树 状管束3能够在海水中舒展开来，可以大面积地抽吸海水，工作效率高，树状 管束3末端具有抽吸海水的抽吸管14；所述的海水槽2内安装有加速海水蒸发 的涡旋叶轮10，在转动的同时可使海水混合充分，热量分布更加均匀，避免由 于聚焦点与海水其他部分温差过大而导致的蒸发效率较低，加速海水蒸发，其 中驱动涡旋叶轮10的叶轮电机23通过海水槽2底部的电线与外部的太阳能控 制器15连接，保证工作所需的电能。
位于海水槽2底部设有收集海水蒸发所留下的粗盐的粗盐槽13，并贴附有 聚苯板隔热层6，所述聚苯板隔热层6紧贴于海水槽2的下方，可减少高温海水 与下方低温海面的热量交换，提高太阳能利用效率。位于海水槽2边缘有一个 转轴，粗盐槽13、海水槽2和聚苯板隔热层6一起套在该转轴上，可以通过旋 转抽出粗盐槽13。
所述双曲面反光镜8呈抛物线型，可将阳光聚集到下方的海水槽2内加热 海水，使海水温度迅速升高并蒸发形成水蒸气，透光玻璃7为穹顶结构，便于 阳光的直射，光电材料5将直射阳光转化成电能储存在蓄电池22内，淡水槽4 安装于防水透气膜9两侧并具有斜向淡水管道11方向的坡度，便于将淡水引流 进淡水采集器12。
所述防水透气膜9可保证水蒸气透过且防止冷凝水滴回海水槽2，防水透气 膜9采用的是超透明TPU环保材料，具有高张力、高拉力、强韧和耐老化的特 性，能在透过太阳光的同时，防止凝结在透光玻璃7上的液态淡水滴回海水槽2， 并且不会影响水蒸气透过防水透气膜9与透光玻璃7接触。
所述的光电材料5将晴天转化的电能储存在蓄电池22中，产生的直流电流 经太阳能控制器15提供给用电设备，从而保证阴天时海水淡化系统的正常工作， 适用于各种天气。
所述蒸馏淡化装置：具有与海水槽2相连的蒸发器18、对蒸发器18进行抽 真空处理的真空泵16，蒸发器18上出料端连接有冷凝器19，冷凝器19与淡水 采集器12管路连接；所述的冷凝器19连接有存放低温水的冷却水箱20，冷却 水箱20连接有将冷却水箱20内低温水泵入冷凝器19的冷却水泵17；所述的蒸 发器18下出料端连接有容纳蒸发后剩余浓海水的浓海水槽21。
在本系统运行过程中，树状管束3末端的抽吸管14利用虹吸作用将海水抽 吸进漂浮在海面的海水槽2内。当晴天阳光充足时，太阳光透过透光玻璃7进 入双曲面聚光器1，经过双曲面反光镜8汇聚到下方敞开的海水槽2内，加热海 水使其升温、蒸发，同时利用涡旋叶轮10转动加速海水蒸发，海水蒸发形成的 上升水蒸气接触透光玻璃7后冷凝成液态淡水，顺着坡度流进淡水槽4并汇聚 到淡水采集器12内，其中防水透气膜9能使水蒸气透过，同时可防止液态淡水 落回海水槽2，粗盐槽13收集蒸发后剩下的粗盐，能够随时从装置中抽出，便 于粗盐的及时处理。
当阴天阳光不充足时，海水槽2内较高温的海水进入蒸馏淡化装置的蒸发 器18，利用真空泵16对蒸发器18进行抽真空处理，使得海水在较低温下进行 蒸发并形成的水蒸气，经管道进入冷凝器19，冷却水泵17将冷却水箱20中的 低温水泵入冷凝器19，与水蒸气进行热交换，使水蒸气冷凝成液态淡水流进淡 水槽4并汇聚到淡水采集器12内，蒸发器18中蒸发后剩下的浓海水进入浓海 水槽21。
本发明所涉及的海水淡化系统可漂浮在海面上，利用虹吸作用抽吸海水， 无需提供额外能量，简单易操作，同时集光热光电于一体，适用于各种天气， 经济效益强，海水淡化效果好。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作 人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围 来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种太阳能双曲面聚光光伏-光热海水淡化系统，具有双曲面聚光器、抽吸装置及蒸馏淡化装置，其特征是：
所述双曲面聚光器：包括汇聚太阳光的双曲面反光镜，双曲面反光镜顶部安装有穹顶状的透光玻璃，双曲面反光镜外表面覆盖有将直射阳光转化成电能的光电材料，双曲面反光镜上部内壁周向设有淡水槽，淡水槽内圈设有防水透气膜，所述淡水槽管路连接有淡水采集器；
所述抽吸装置：安装在双曲面聚光器下方，具有上端敞开接收双曲面反光镜所聚集阳光以加热海水的海水槽、利用虹吸作用将海水抽吸进海水槽内的树状管束；
所述蒸馏淡化装置：具有与海水槽相连的蒸发器、对蒸发器进行抽真空处理的真空泵，蒸发器上出料端连接有冷凝器，冷凝器与淡水采集器管路连接。
2.如权利要求1所述的太阳能双曲面聚光光伏-光热海水淡化系统，其特征是：所述的光电材料连接有储存电能的蓄电池，蓄电池线路连接有太阳能控制器。
3.如权利要求1所述的太阳能双曲面聚光光伏-光热海水淡化系统，其特征是：所述的海水槽内安装有加速海水蒸发的涡旋叶轮，海水槽底部设有收集海水蒸发所留下的粗盐的粗盐槽并贴有聚苯板隔热层，树状管束末端具有抽吸海水的抽吸管。
4.如权利要求1所述的太阳能双曲面聚光光伏-光热海水淡化系统，其特征是：所述的冷凝器连接有存放低温水的冷却水箱，冷却水箱连接有将冷却水箱内低温水泵入冷凝器的冷却水泵。
5.如权利要求4所述的太阳能双曲面聚光光伏-光热海水淡化系统，其特征是：所述的蒸发器下出料端连接有容纳蒸发后剩余浓海水的浓海水槽。
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