本發(fā)明涉及一種基于聚光的微腔體式太陽能海水淡化單元,屬太陽能集熱、海水淡化和水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

太陽能是極其重要的綠色能源，其取之不盡，用之不竭，有極大的利用價值。而我國人均淡水資源不足以及水資源污染問題也日益嚴(yán)重。節(jié)約和保護(hù)水資源，已不是解決水資源匱乏的唯一出路。利用太陽能進(jìn)行海水淡化有希望成為一個新的選擇，具備重大的國家戰(zhàn)略意義。

目前海水淡化技術(shù)有多種，傳統(tǒng)技術(shù)有反滲透法、電滲析法、露點蒸發(fā)法，然而這些方法具有成本過高、能耗大、使用壽命段等缺陷，直接影響了海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程。利用太陽能直接進(jìn)行海水淡化成本低廉，節(jié)能又環(huán)保。如果能提供一種裝置利用太陽能在海面上直接進(jìn)行海水淡化，無疑具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于聚光的微腔體式太陽能海水淡化單元，強(qiáng)化了蒸發(fā)與冷凝過程，完全利用天然能量在海面直接生產(chǎn)淡水。

一種基于聚光的微腔體式太陽能海水淡化單元，包括有殼體、三棱柱聚光器、蒸發(fā)腔、冷凝腔、透明板、多孔網(wǎng)格板、吸水材料和儲水罐；所述三棱柱聚光器可采用透明材料制作，底部與透明板重疊接觸，長度與殼體等長；所述吸水材料可采用薄層海綿。

各組元連接關(guān)系如下，殼體由兩個側(cè)板，兩個端蓋和透明板構(gòu)成，其中透明板構(gòu)成殼體的頂部；三棱柱聚光器固定連接于透明板上方，且三棱柱聚光器底部與透明板重疊；蒸發(fā)腔即為殼體，多孔網(wǎng)格板與支撐豎板所構(gòu)成的空間；冷凝腔即為多孔網(wǎng)格板，支撐豎板，兩側(cè)端蓋與底板所構(gòu)成的空間；支撐豎板垂直固定連接于底板，多孔網(wǎng)格板連接于兩側(cè)支撐豎板上邊緣和兩邊端蓋內(nèi)側(cè)，且與透明板平行；吸水材料固定附著在支撐豎板和多孔網(wǎng)格板外側(cè)；位于多孔網(wǎng)格板上的吸水材料與網(wǎng)孔對應(yīng)處開通相應(yīng)氣孔；冷凝腔的底部外連接一個儲水罐。

本發(fā)明的工作原理：裝置整體置于海面上，太陽光11透射進(jìn)入三棱柱聚光器1，當(dāng)再從聚光器射出外界時，若入射角大于布魯斯特角的角度，太陽光11會發(fā)生全反射，部分太 陽光11將在聚光器內(nèi)部反射，再透過透明板2聚集在蒸發(fā)腔3內(nèi)。并加熱多孔網(wǎng)格板10上的吸水材料8，溫度升高，吸水材料8內(nèi)含的海水將蒸發(fā)，形成蒸汽。

吸水材料8通過虹吸作用將海水引入蒸發(fā)腔3區(qū)域蒸發(fā)；經(jīng)過一段時間，吸水材料8上部濃度大的海水下降，下部濃度低的海水上升，使得海水不斷得到補(bǔ)充；吸水材料8上部和下部的海水不停的對流稀釋，使得上部海水蒸發(fā)之后不會結(jié)晶；夜間，這種現(xiàn)象更加明顯。

海水蒸發(fā)之后，水蒸氣經(jīng)氣孔從蒸發(fā)腔3進(jìn)入冷凝腔4。水蒸氣在冷凝腔4內(nèi)與外界冷海水12換熱，在冷凝腔4底部以及內(nèi)壁冷凝生成冷凝液滴13，冷凝液滴13經(jīng)冷凝腔4內(nèi)壁滑落，儲存于與冷凝腔4底部連接的儲水罐5。

本裝置的主要優(yōu)點在于：

1、淡化海水所需的能源全部來自太陽能，采用能量直接利用的方式，簡化了裝置結(jié)構(gòu)的同時還提高了能源利用效率，運(yùn)行成本低廉；

2、產(chǎn)品體積可大可小，可以單個使用應(yīng)用于家庭場所，也可以多個排列組合規(guī)?；瘧?yīng)用于海水淡化廠，或者海島以及沿海居民聚居區(qū)；

3、由于水從水蒸汽中冷凝得到，可直接達(dá)到飲用水品級，人畜可直接飲用，也可用于海上種植業(yè)等；

4、本裝置結(jié)構(gòu)緊湊，采用全反射聚光原理，聚光效率高，提高了裝置的產(chǎn)水效率。海水蒸發(fā)后，吸水材料可實現(xiàn)上部濃度較高的海水與下部濃度較低的海水對流稀釋，避免了鹽的析出，利用裝置的持續(xù)使用，保養(yǎng)方便。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的運(yùn)行原理示意圖；

圖3為本發(fā)明改變冷凝腔以及蒸發(fā)腔結(jié)構(gòu)的實施例示意圖；

圖4為本發(fā)明把三棱柱聚光器改為風(fēng)帆式結(jié)構(gòu)聚光器的實施例示意圖；

圖5為由多個本發(fā)明排列組合在一起的示意圖。

圖中附圖標(biāo)記表示為：

1—三棱柱聚光器、2—透明板、3—蒸發(fā)腔、4—冷凝腔、5—儲水罐、6—支撐豎板、7—殼體、8—吸水材料、9—氣孔、10—多孔網(wǎng)格板、11—太陽光、12—海水、13—冷凝液滴、14—固定錨、15—風(fēng)帆式結(jié)構(gòu)聚光器、16—支撐斜板、17—底板、18—側(cè)板、19—端 蓋。

具體實施方式

基于本專利的特點，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種基于聚光的微腔體式太陽能海水淡化單元的整體結(jié)構(gòu)圖。包括有殼體7、三棱柱聚光器1、蒸發(fā)腔3、冷凝腔4、透明板2、多孔網(wǎng)格板10、吸水材料8和儲水罐5；所述三棱柱聚光器1可采用透明材料制作，底部與透明板2重疊，長度與殼體7等長；所述吸水材料8可采用薄層海綿。

各組元連接關(guān)系如下，殼體7由兩個側(cè)板18，兩個端蓋19和透明板2構(gòu)成，其中透明板2構(gòu)成殼體7的頂部；三棱柱聚光器1固定連接于透明板2上方，且三棱柱聚光器1底部與透明板2重疊；蒸發(fā)腔3即為殼體7，多孔網(wǎng)格板10和支撐豎板6所構(gòu)成的空間；冷凝腔4即為多孔網(wǎng)格板10，支撐豎板6，兩側(cè)端蓋19和底板17所構(gòu)成的空間；支撐豎板6垂直固定連接于底板17，多孔網(wǎng)格板10連接于兩側(cè)支撐豎板6上邊緣和兩邊端蓋19內(nèi)側(cè)，且與透明板2平行；吸水材料8固定附著在支撐豎板6和多孔網(wǎng)格板10外側(cè)；位于多孔網(wǎng)格板10上的吸水材料8與網(wǎng)孔對應(yīng)處開通相應(yīng)氣孔9；冷凝腔4的底部外連接一個儲水罐5。

如圖2所示，當(dāng)太陽光11射入三棱柱聚光器1時，滿足全反射條件的入射光線在三棱柱聚光器1內(nèi)發(fā)生一次全反射，透過透明板2聚集在蒸發(fā)腔3，并加熱多孔網(wǎng)格板10上的吸水材料8，內(nèi)含海水受熱蒸發(fā)，形成蒸汽。

吸水材料8通過虹吸作用將海水引入蒸發(fā)腔3區(qū)域蒸發(fā)；經(jīng)過一段時間，吸水材料8上部濃度大的海水下降，下部濃度低的海水上升，使得海水不斷得到補(bǔ)充；吸水材料8上部和下部的海水不停的對流稀釋，使得上部海水蒸發(fā)之后不會結(jié)晶；夜間，這種現(xiàn)象更加明顯。

海水蒸發(fā)之后，水蒸氣經(jīng)氣孔從蒸發(fā)腔3進(jìn)入冷凝腔4。水蒸氣在冷凝腔4內(nèi)與外界冷海水12換熱，在冷凝腔4底部以及內(nèi)壁冷凝生成冷凝液滴13，由于重力作用冷凝液滴13經(jīng)冷凝腔4內(nèi)壁滑落，儲存于與冷凝腔4底部相連接的儲水罐5。

圖3所示的一個實施例中，殼體7內(nèi)只有一側(cè)擁有支撐豎板6。支撐斜板16與該側(cè)支撐豎板6固定連接，并在連接處開有1至多個氣孔9。當(dāng)太陽光11射入三棱柱聚光器1時，滿足全反射條件的入射光線在三棱柱聚光器1內(nèi)發(fā)生一次全反射，透過透明板2聚集在蒸發(fā)腔3，并加熱支撐斜板16上的吸水材料8，內(nèi)含海水受熱蒸發(fā)，形成蒸汽。海水蒸發(fā)之后，上升，水蒸氣在蒸發(fā)腔3與冷凝腔4之間，經(jīng)氣孔9不斷循環(huán)。水蒸氣在冷凝腔4內(nèi) 與外界冷海水12換熱，在冷凝腔4底部以及內(nèi)壁冷凝生成冷凝液滴13，由于重力作用冷凝液滴13經(jīng)冷凝腔4內(nèi)壁滑落，儲存于與冷凝腔4底部相連接的儲水罐5。

圖4所示的一個實施例中，聚光器可采用風(fēng)帆式結(jié)構(gòu)聚光器15，風(fēng)帆式結(jié)構(gòu)可以有效增大裝置的受光面積，提高裝置蒸發(fā)腔內(nèi)海水的蒸發(fā)效率。同時裝置可放在海中用固定錨14定位或可隨船而行。

圖5所示的實施例中，將多個裝置排列組合連接在一起使用，可大規(guī)模運(yùn)用于海浪較小的海灣區(qū)域或者咸水湖等區(qū)域。也可在裝置上部的空余區(qū)域，種植一些非含鹽基質(zhì)的淡水植物。保存在儲水罐5內(nèi)的生成淡水，可為植物提供水源。