[发明专利]相变储热式界面光热蒸发海水淡化装置及海水淡化方法

说明书

本发明公开一种相变储热式界面光热蒸发海水淡化装置及海水淡化方法，装置包括透明罩、相变储热单元、界面光热蒸发单元和装置底座；透明罩和装置底座连接形成封闭空间，相变储热单元和界面光热蒸发单元均设置在封闭空间内；界面光热蒸发单元包括吸水柱和安装座，吸水柱通过安装座设置在所述装置底座上，安装座的内孔与海水注入口连通；吸水柱顶部具有太阳蒸发表面；相变储热单元包括相变储热装置和支柱，相变储热装置通过支柱设置在所述装置底座上，相变储热装置包括壳体和设置在壳体内的相变储热材料，所述壳体至少包括一吸热面和一导热面。本发明用多种手段提升对太阳光的利用，延长海水淡化的时间，进而大大地提高了海水淡化的效率。

技术领域

本发明属于海水淡化装置领域，特别涉及一种相变储热式界面光热蒸发海水淡化装置及海水淡化方法。

背景技术

海水淡化是从源头上增加水资源量的有效手段，是沿海水资源的重要补充和战略储备。将海水淡化作为解决水资源匮乏的战略选择，是确保国家安全和可持续发展的必然要求。

现在所用的海水淡化方法主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法等，而太阳能海水淡化具有低成本、环境友好等优势，是一种清洁、便携的水处理技术，近年来兴起的界面光热转换技术进一步推动了太阳能海水淡化的发展。

一个界面太阳能蒸发装置的热量传递过程大致如下。首先吸热面吸收太阳光的辐射转化为热能，然后热能通过热传导向蒸发面和水体传递。另外，水在蒸发面蒸发水蒸气携带汽化潜热并和周围空气以对流的形式散热。除此之外，吸热面温度升高，向外热辐射的功率也不可忽视。

但目前界面光热蒸发海水淡化装置主要在白天吸收太阳能进行海水淡化，不能实现连续工作。在海水淡化的过程中产生的水雾会覆盖在玻璃罩上，从而影响太阳蒸发表面对太阳能的吸收利用。

发明内容

为了解决现有技术中界面光热蒸发海水淡化不能连续工作的问题，本发明的第一个目的是提出一种相变储热式界面光热蒸发海水淡化装置，该装置在现有界面光热蒸发海水淡化装置的基础上，通过改变装置构造和增加所需材料来提高海水淡化装置对太阳能的吸收和产水量。

第二个目的是为了提供该相变储热式界面光热蒸发海水淡化装置的海水淡化方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种相变储热式界面光热蒸发海水淡化装置，包括透明罩、相变储热单元、界面光热蒸发单元和装置底座；

所述透明罩和装置底座连接形成封闭空间，相变储热单元和界面光热蒸发单元均设置在封闭空间内；装置底座具有海水注入口和淡水收集口，淡水收集口靠近透明罩内壁设置；

所述界面光热蒸发单元包括吸水柱和安装座，吸水柱通过安装座设置在所述装置底座上，安装座的内孔与海水注入口连通；吸水柱顶部具有太阳蒸发表面；

所述相变储热单元包括相变储热装置和支柱，相变储热装置通过支柱设置在所述装置底座上，相变储热装置包括壳体和设置在壳体内的相变储热材料，所述壳体至少包括一吸热面和一导热面。

作为本发明的进一步改进所述相变储热材料为Na₂HPO₄·12H₂O，其相变温度为35—45摄氏度，放热量为279.6KJ/Kg。

作为本发明的进一步改进所述太阳蒸发表面为正弦函数状曲面。

作为本发明的进一步改进所述壳体具有中心孔，所述吸水柱设置在所述中心孔中。

作为本发明的进一步改进所述壳体为圆环结构，顶部为吸热面，其余部分为导热面；所述吸热面采用透光材料，导热面导热材料。

作为本发明的进一步改进所述透光材料为玻璃或透明树脂，导热材料为铜或铝。

作为本发明的进一步改进所述吸水柱为海绵柱或吸水树脂体。