[发明专利]一种具有多级层叠结构且倾角可调的太阳能海水蒸馏装置

说明书

本发明涉及海水淡化技术，旨在提供一种具有多级层叠结构且倾角可调的太阳能海水蒸馏装置。该装置包括：竖向布置的供水主干管；分为相间布置的多层固定框架，相互平行地固定在供水主干管上；多个支撑框架，通过转轴分别与固定框架相连；相邻上下两层支撑框架以挡片形成相对密闭的蒸发腔室；在最上层的固定框架和支撑底板上布置太阳能吸收体，每一层固定框架和底板下方布置吸水材料层。本发明具有模块化的装置部件，可通过增减中间层的数量来调整潜热回收部分的级数，从而改变实际淡水产量。各层蒸发腔室具有更佳的温度分布，能形成更强的空气对流，增强蒸汽迁移扩散，具有更高产水效率；该装置具有水盐联产的功能和调节最佳阳光入射角度功能。

技术领域

本发明涉及海水淡化技术，具体涉及一种具有多级层叠结构且倾角可调的太阳能海水蒸馏装置。

背景技术

淡水是人类生存和工业发展的基本资源之一，目前仍然有大量的国家或地区面临淡水资源匮乏的问题，而开发海水淡化技术是增加淡水产量的重要手段。目前，反渗透、膜蒸馏等大型海水淡化工厂能为部分区域提供淡水供给，但这些工厂存在能源消耗高、污染物排放多，以及对基础设施要求高等缺点，难以满足可持续的发展要求和对离网或偏远地区的淡水供给。因此，开发新能源驱动的绿色小型海水淡化装置是解决上述问题的有效手段。

太阳能是一种分布广泛的清洁能源，将太阳能进行光热转换后驱动海水蒸发，冷凝后获得淡水，能实现无能耗，无污染，无排放的绿色淡水生产。现有研究工作中已有很多类似研究成果，例如中国专利申请CN112390315A、中国专利申请CN111620401A、中国专利申请CN111533198A等。然而，现有的太阳能海水淡化装置存在能量利用效率低、稳定性差，蒸汽扩散速度有限等问题，限制了实际淡水的产量。

在能量利用方面，现有太阳能海水淡化装置对蒸汽潜热能的利用效率差。大部分太阳能海水淡化装置忽略了潜热的再利用。在稳定性方面，现有太阳能海水淡化装置在盐水中长时间运行后性能会衰减。因此设计蒸发器的有效耐盐策略是保证装置稳定运行的关键。在蒸汽扩散方面，现有蒸发器中空气对流能力差，增加了蒸汽输运过程的阻力。通过科学合理的结构设计，利用潜热驱动二次蒸发将成为提高太阳能海水淡化装置淡水产量的关键；同时，通过增强蒸发器内的空气对流使蒸汽在蒸发和冷凝面间快速迁移也是提高装置产水量的重要手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种具有多级层叠结构且倾角可调的太阳能海水蒸馏装置。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种具有多级层叠结构且倾角可调的太阳能海水蒸馏装置，该装置包括：竖向布置的供水主干管，其内部中空且填充吸水材料，下端浸没在海水中；多个固定框架，分为相间布置的多层，且相互平行地固定在供水主干管上；在每一层固定框架的外侧边缘，分别设有转轴；多个支撑框架，通过转轴分别与固定框架相连，并能相对于后者绕轴转动；在支撑框架上装有支撑底板，沿每一组相邻上下两层支撑框架的边缘，围合安装了若干条竖向且平行的挡片用于连接两层支撑框架，从而形成相对密闭的蒸发腔室；在支撑底板上靠近转轴的位置，设有平行于转轴的集水槽；太阳能吸收体，贴合地布置在最上层的固定框架和支撑底板上；多个吸水材料层，分别贴合地布置在除最下层之外的每一层固定框架和支撑底板的底部；各吸水材料层均与供水主干管内部的吸水材料相连；散热片，其上端安装在最下层的支撑框架上，下端浸没在海水中。

作为本发明的优选方案，所述固定框架包括位于最上层的长轴固定框架，以及位于其下方各层的短轴固定框架；长轴固定框架安装在供水主干管顶端，框架内设有底板，其转轴沿框架的长度方向安装；短轴固定框架的内部中空且套装在供水主干管上，两根同轴的短轴分别与位于中空部位两端的框架部位相连。

作为本发明的优选方案，在固定框架相对的外侧边缘分别设置转轴，在每一层固定框架的外侧对称地布置两个支撑框架。