本發(fā)明屬于海水淡化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種漂浮式太陽能海水淡化裝置。

背景技術(shù)：

我國海域面積遼闊，并且正處在大力發(fā)展海洋經(jīng)濟的過程中，其中制約海洋經(jīng)濟發(fā)展的一大因素便是淡水匱乏，許多島嶼和遠洋平臺必須定期用船進行淡水補給，以便駐守人員能正常生活和種植部分蔬菜，切實改善駐守人員的生活水平。

目前，從海水中獲取淡水的技術(shù)主要有兩大類：(1)滲透膜—該法是未來海水淡化的發(fā)展方向，但其技術(shù)要求高，現(xiàn)如今還難以廣泛用于生產(chǎn)飲用淡水，并且用滲透膜淡化海水的成本也相對較高；(2)蒸發(fā)冷凝—該法應(yīng)用最廣，但海水淡化的效率比較低，一般為了加快蒸發(fā)速度，常與發(fā)電站或化工廠配合運行，以充分發(fā)揮工廠余熱的功效，實現(xiàn)低碳環(huán)保。

我國擁有漫長的海岸線，沿海區(qū)域很適合發(fā)展鹽堿產(chǎn)業(yè)，蒸發(fā)海水可以為企業(yè)提供初級原料，但海水蒸發(fā)是一個非常耗能和費時的過程，如何既高效又經(jīng)濟的提取高濃度鹽水是一個急需研究的課題。另外，遠離河流或湖泊的沿海區(qū)域，由于受海水滲透的影響，形成了大面積的鹽堿灘涂，用淡水海水沖洗能有效降低灘涂的鹽堿度，使其適宜部分植物的生長，進而改善該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。所以，非常有必要研發(fā)一款高效、節(jié)能且適合廣泛應(yīng)用的海水淡化裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種漂浮式太陽能海水淡化裝置，用聚光板實現(xiàn)分散太陽光的匯聚，用蒸發(fā)板配合微量供水實現(xiàn)海水的快速升溫蒸發(fā)，用漂浮突破海上廣泛應(yīng)用的瓶頸，用一定深度海水的低溫實現(xiàn)水蒸氣的快速冷凝。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，海面用太陽能海水淡化器，包括有鹽水箱，鹽水箱的頂部設(shè)置有蒸發(fā)器，鹽水箱的側(cè)壁上設(shè)置有鹽水出口，鹽水出口通過鹽水管與蒸發(fā)器連接，鹽水箱還通過出鹽水管與蒸發(fā)器連接，蒸發(fā)器分別通過回氣管、蒸汽管與冷凝器連接；還包括有淡水箱，淡水箱的頂部設(shè)置有太陽能光伏發(fā)電板，淡水箱通過淡水管與冷凝器連接且在連接處設(shè)置有淡水馬達，淡水箱的側(cè)壁上設(shè)置有供電及控制器，供電及控制器通過信號線與冷凝器連接，供電及控制器通過信號電纜分別與淡水馬達、蒸發(fā)器連接，供電及控制器還與太陽能光伏發(fā)電板連接。

本發(fā)明的特點還在于：

蒸發(fā)器，包括有蒸發(fā)箱，蒸發(fā)箱底部的一側(cè)邊通過連接合頁a連接于鹽水箱的頂部形成鹽水箱的蓋板，且在連接處形成轉(zhuǎn)動副；蒸發(fā)箱與出鹽水管連接，蒸發(fā)箱還分別連接進水管、蒸汽輸出管及進氣管；進水管與鹽水管連接，且在進水管與鹽水管的連接處設(shè)置有鹽水馬達；蒸汽輸出管與蒸汽管連接，且在蒸汽輸出管與蒸汽管的連接處設(shè)置有蒸汽馬達；進氣管與回氣管連接；鹽水馬達和蒸汽馬達均與信號電纜連接。

蒸發(fā)箱，包括有箱體，箱體的頂壁為聚光板，聚光板由水平設(shè)置的透明基板和連接于透明基板下表面的多個柱面凸透鏡組成，且多個柱面凸透鏡沿著透明基板的下表面依次連續(xù)分布；箱體的底部為蒸發(fā)板，蒸發(fā)板由水平設(shè)置的板體和設(shè)置于板體上表面的多個半圓弧蒸發(fā)槽組成，且多個半圓弧蒸發(fā)槽沿著板體的上表面依次連續(xù)分布；透明基板上的多個柱面凸透鏡與板體上的多個半圓弧蒸發(fā)槽呈一一對應(yīng)；箱體內(nèi)靠近一側(cè)壁處設(shè)置有蒸汽室，蒸汽室分別與蒸汽輸出管、出鹽水管連接，箱體內(nèi)的其余空間構(gòu)成蒸發(fā)室，蒸發(fā)室與進氣管連接，蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置有供水管路，供水管路與進水管連接，供水管路上設(shè)置有多個微量供水孔，且一個微量供水孔對應(yīng)于一個半圓弧蒸發(fā)槽。

太陽能光伏發(fā)電板的一側(cè)邊通過連接合頁b連接于淡水箱的頂部，且在連接處組成轉(zhuǎn)動副。

淡水箱還連接有與外界連通的通氣管。

冷凝器，包括有呈上下設(shè)置且相互連通的冷凝室和積水室，冷凝室內(nèi)填充有冷凝濾網(wǎng)，冷凝室的側(cè)壁上分別設(shè)置蒸汽輸入口、出氣口，蒸汽輸入口與蒸汽管連接，出氣口與回氣管；積水室內(nèi)的側(cè)壁上部設(shè)置有液位傳感器，液位傳感器與信號線連接，積水室的側(cè)壁上設(shè)置有淡水出口，淡水出口與淡水管連接。

冷凝室呈水平設(shè)置的圓柱狀。

積水室呈豎直設(shè)置的圓柱狀。

冷凝濾網(wǎng)采用不銹鋼纖維制成的冷凝濾網(wǎng)。

本發(fā)明的有益效果是，

(1)本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置，采用聚光加熱，一般照射在海面上的陽光功率較低，直接用于加熱海水，考慮到各方面因素的影響，海水的溫度升高非常有限，而溫度的高低卻直接決定海水的蒸發(fā)速度，使用柱面凸透鏡能將一塊矩形區(qū)域內(nèi)的太陽光匯聚成一條線，很容易將光照強度提高數(shù)倍；

(2)本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置，采用蒸發(fā)板與微量供水組合，由于蒸發(fā)板表面涂有高效的吸光生熱材料，加之蒸發(fā)板表面還開有弧形聚光蒸發(fā)槽，在陽光充足的條件下，光照可以將聚光蒸發(fā)槽加熱至約120℃，若向槽內(nèi)進行間歇微量供水，供應(yīng)的微量海水會把聚光蒸發(fā)槽降溫至約40℃，同時產(chǎn)生大量蒸氣，然后進入下一個升溫蒸發(fā)過程，該組合方式具有升溫速度快、蒸汽產(chǎn)生量大的明顯優(yōu)勢；

(3)本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置，采用一定深度的海水對水蒸汽進行冷凝，目前已有許多技術(shù)能實現(xiàn)太陽能蒸發(fā)海水，但要將蒸發(fā)至空氣中的水蒸氣冷凝成淡水，卻缺乏高效、節(jié)能的冷源；一般海面下10m處的水溫可降至5℃以下，若將含水蒸氣的空氣引導(dǎo)至這一深度，則空氣中的水蒸氣會快速冷凝成為淡水，這能有效提高淡水的產(chǎn)出率；

(4)本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置，采用漂浮方式，這類似于網(wǎng)箱養(yǎng)殖，只要選擇合適的海域，便可向海中投放該裝置，用于生產(chǎn)淡水和濃縮鹽水。

附圖說明

圖1是本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置內(nèi)蒸發(fā)箱的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置內(nèi)蒸發(fā)箱的剖視圖。

圖中，1.蒸發(fā)器，2.冷凝器，3.淡水箱，4.鹽水箱，5.太陽能光伏發(fā)電板，6.淡水馬達，7.供電及控制器，8.蒸汽馬達，9.鹽水馬達，10.蒸發(fā)箱，11.連接合頁a，12.鹽水管，13.回氣管，14.蒸汽管，15.冷凝室，16.積水室，17.冷凝濾網(wǎng)，18.液位傳感器，19.信號電纜，20.淡水管，21.信號線，22.通氣管，23.連接合頁b，24.聚光板，25.蒸發(fā)板，26.供水管路，27.蒸汽室，28.蒸汽輸出管，29.進水管，30.蒸發(fā)室，31.出鹽水管，32.柱面凸透鏡，33.半圓弧蒸發(fā)槽，34.微量供水孔，35.箱體，36.蒸汽輸入口，37.出氣口，38.鹽水出口，39.進氣管，40.淡水出口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置，如圖1及圖2所示，包括有鹽水箱4，在使用時鹽水箱4漂浮在海面上，鹽水箱4的頂部設(shè)置有蒸發(fā)器1，鹽水箱4的側(cè)壁上設(shè)置有鹽水出口38，鹽水出口38通過鹽水管12與蒸發(fā)器1連接，鹽水箱4還通過出鹽水管31與蒸發(fā)器1連接，蒸發(fā)器1分別通過回氣管13、蒸汽管14與冷凝器2連接，在使用時，冷凝器2沉入海水中；還包括有淡水箱3，在使用時，淡水箱3漂浮在海面上，淡水箱3的頂部設(shè)置有太陽能光伏發(fā)電板5，淡水箱3通過淡水管20與冷凝器2連接且在連接處設(shè)置有淡水馬達6，淡水箱3的側(cè)壁上設(shè)置有供電及控制器7，供電及控制器7通過信號線21與冷凝器2連接，供電及控制器7通過信號電纜19分別與淡水馬達6、蒸發(fā)器1連接，供電及控制器7還通過電源線與太陽能光伏發(fā)電板5連接。

蒸發(fā)器1，如圖1及圖2所示，包括有蒸發(fā)箱10，蒸發(fā)箱10底部的一側(cè)邊通過連接合頁a11連接于鹽水箱4的頂部形成鹽水箱4的蓋板，且在連接處形成轉(zhuǎn)動副；蒸發(fā)箱10與出鹽水管31連接，蒸發(fā)箱10還分別連接進水管29、蒸汽輸出管28及進氣管39；進水管29與鹽水管12連接，且在進水管29與鹽水管12的連接處設(shè)置有鹽水馬達9；蒸汽輸出管28與蒸汽管14連接，且在蒸汽輸出管28與蒸汽管14的連接處設(shè)置有蒸汽馬達8；進氣管39與回氣管13連接；鹽水馬達9和蒸汽馬達8均與信號電纜19連接。

蒸發(fā)箱10，如圖1、圖2和圖3所示，包括有箱體35，箱體35的頂壁為聚光板24，聚光板24由水平設(shè)置的透明基板和連接于透明基板下表面的多個柱面凸透鏡32組成，且多個柱面凸透鏡32沿著透明基板的下表面依次連續(xù)分布；箱體35的底部為蒸發(fā)板25，蒸發(fā)板25由水平設(shè)置的板體和設(shè)置于板體上表面的多個半圓弧蒸發(fā)槽33組成，且多個半圓弧蒸發(fā)槽33沿著板體的上表面依次連續(xù)分布；透明基板上的多個柱面凸透鏡32與板體上的多個半圓弧蒸發(fā)槽33呈一一對應(yīng)；箱體35內(nèi)靠近一側(cè)壁處設(shè)置有蒸汽室27，該蒸汽室27分別與蒸汽輸出管28、出鹽水管31連接，箱體35內(nèi)的其余空間構(gòu)成蒸發(fā)室30，蒸發(fā)室30與進氣管39連接，蒸發(fā)室30內(nèi)設(shè)置有供水管路26，該供水管路26與進水管29連接，供水管路26上設(shè)置有多個微量供水孔34，且一個微量供水孔34對應(yīng)于一個半圓弧蒸發(fā)槽33。

透明基板要透光性好，這樣能使均勻照射在透明基板上的陽光經(jīng)多個平行的柱面凸透鏡32匯聚成一組離散的平行光線；蒸發(fā)板25要求具有低反射率和高光熱轉(zhuǎn)化率；半圓弧蒸發(fā)槽33的截面為半圓弧，既能反射聚光又能增大蒸發(fā)面積。

太陽能光伏發(fā)電板5的一側(cè)邊通過連接合頁b23連接于淡水箱3的頂部，且在連接處組成轉(zhuǎn)動副。

淡水箱3還連接有與外界連通的通氣管22。

冷凝器2，如圖1所示，包括有呈上下設(shè)置且相互連通的冷凝室15和積水室16，冷凝室15內(nèi)填充有冷凝濾網(wǎng)17，冷凝室15的側(cè)壁上分別設(shè)置蒸汽輸入口36、出氣口37，蒸汽輸入口36與蒸汽管14連接，出氣口37與回氣管13；積水室16內(nèi)的側(cè)壁上部設(shè)置有液位傳感器18，液位傳感器18與信號線21連接，積水室16的側(cè)壁上設(shè)置有淡水出口40，淡水出口40與淡水管20連接。

冷凝室15呈水平設(shè)置的圓柱狀，積水室16呈豎直設(shè)置的圓柱狀。

冷凝濾網(wǎng)17采用不銹鋼纖維制成的冷凝濾網(wǎng)。

本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置，其主要的工作過程分別如下：

(1)鹽水濃縮循環(huán)—鹽水箱4中的鹽水在鹽水馬達9的作用下經(jīng)鹽水管12送入蒸發(fā)器1內(nèi)，經(jīng)蒸發(fā)器1的蒸發(fā)后，濃縮鹽水經(jīng)蒸發(fā)器1上連接的出鹽水管31返回到鹽水箱4中，形成循環(huán)；

(2)水蒸汽循環(huán)—蒸發(fā)器1產(chǎn)生的水蒸汽在蒸汽馬達8的作用下經(jīng)蒸汽管14輸送，經(jīng)冷凝室15側(cè)壁上的蒸汽輸入口36進入到冷凝室15內(nèi)，經(jīng)冷卻處理之后再經(jīng)冷凝室15側(cè)壁上的出氣口37送出，最后依次經(jīng)回氣管13、進氣管39返回到蒸發(fā)器1內(nèi)，形成循環(huán)；

(3)淡水儲存—由于冷凝器2要沉入海水中，而冷凝器2內(nèi)的積水室16的容積是有限的，當積水室16內(nèi)液位升至液位傳感器18處時，在淡水馬達6的作用下，積水室16內(nèi)的水依次經(jīng)淡水出口40送入淡水管20中，再由淡水管20送入淡水箱3中進行儲存。

本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置啟動運行時，鹽水箱4內(nèi)充滿海水(要求能漂浮)，淡水箱3內(nèi)空置；本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置停止運行時，鹽水箱4內(nèi)充滿濃縮鹽水，淡水箱3內(nèi)有可飲用的淡水。

本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置內(nèi)主要部分功能或原理的說明如下：

(1)淡水箱3內(nèi)各部分功能的說明分別如下：

太陽能光伏發(fā)電板5相當于淡水箱3的蓋板，用于發(fā)電并將產(chǎn)生的電能儲存在供電及控制器7中；

淡水馬達6用于定期將冷凝器2生產(chǎn)的淡水送入淡水箱3內(nèi)；

通氣管22用于導(dǎo)出淡水箱3內(nèi)的空氣。

(2)冷凝器2的工作原理如下：

含水蒸氣的空氣從冷凝室15側(cè)壁上的蒸汽輸入口36進入冷凝室15中，由冷凝室15內(nèi)的冷凝濾網(wǎng)17將水蒸氣冷凝生成淡水，淡水流入積水室16內(nèi)，剩余的空氣從出氣口37排出冷凝室15，并經(jīng)回氣管13輸送到蒸發(fā)器1內(nèi)，當積水室16中的淡水蓄積至液位傳感器18，啟動淡水馬達6，將積水室16中的淡水從出淡水出口40輸出，再經(jīng)淡水管20送入淡水箱3內(nèi)。

(3)蒸發(fā)器1的工作原理如下：

低濃度鹽水在鹽水馬達9的作用下進入到蒸發(fā)器1中，產(chǎn)生的水蒸氣在蒸汽馬達8的作用下送出，而濃縮的高濃度鹽水從蒸發(fā)箱10上的出鹽水管31流入到鹽水箱4中；

蒸發(fā)箱10中：低濃度鹽水從供水管路26進入蒸發(fā)箱10，含水蒸氣的空氣從蒸發(fā)箱10的蒸汽輸出管28送出，高濃度鹽水從蒸發(fā)箱10的出鹽水管31輸出；

蒸發(fā)箱10的工作原理：聚光板24上的柱面凸透鏡32將陽光聚焦至蒸發(fā)板25上的半圓弧蒸發(fā)槽33表面，半圓弧蒸發(fā)槽33表面快速升溫，當微量供水孔34送出的鹽水流過半圓弧蒸發(fā)槽33表面時，鹽水會產(chǎn)生水蒸氣被濃縮，濃縮鹽水從半圓弧蒸發(fā)槽33流出進入蒸汽室27內(nèi)，并從鹽水管b31流出蒸發(fā)箱10，產(chǎn)生的水蒸氣會向蒸汽室27匯聚，并從蒸汽輸出管28送出。

本發(fā)明漂浮式太陽能海水淡化裝置，用聚光板實現(xiàn)分散太陽光的匯聚，用蒸發(fā)板配合微量供水實現(xiàn)海水的快速升溫蒸發(fā)，用漂浮突破海上廣泛應(yīng)用的瓶頸，用一定深度海水的低溫實現(xiàn)水蒸氣的快速冷凝。