回路熱管式圓筒型太陽能海水淡化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于海水或苦咸水淡化技術領域，特別是涉及一種回路熱管式圓筒型太陽能海水淡化裝置。
【背景技術】
[0002]海水或苦咸水淡化是解決淡水資源短缺問題的有效的戰(zhàn)略途徑，而利用太陽能從海水或苦咸水中制取淡水，是解決淡水缺乏或供應不足的重要途徑之一。目前太陽能蒸餾裝置分為被動式系統(tǒng)和主動式系統(tǒng)。被動式系統(tǒng)具有結構簡單、運行費用低等優(yōu)點，但是運行溫度不高、淡水產量低，限制了它的推廣應用。綜合分析被動式系統(tǒng)淡水產量低主要有3點原因:一是水蒸汽的汽化潛熱未被重新利用；二是蒸餾器中自然對流的換熱模式大大限制了蒸餾器熱性能的提高；三是待蒸發(fā)的海水熱容量過大，限制了運行溫度的提高，從而減弱了蒸發(fā)的驅動力。因此太陽能蒸餾器性能的改進和產水率的提高應主要從以下3個方面考慮:一是最大限度利用水蒸汽的汽化潛熱以及各種高溫水的顯熱，用來預熱海水和加熱待蒸發(fā)海水，以降低系統(tǒng)的能耗；二是由自然對流換熱向強制對流換熱方向發(fā)展，以提高對流換熱的傳熱效果；三是由大容器沸騰向流動液膜沸騰方向發(fā)展，同時保證液膜均勻分配，以減少熱容量對蒸發(fā)換熱的影響。如能將上述的幾點解決方案結合在一起，無疑是對太陽能蒸餾器的重大改進，這種蒸餾器不僅多次利用了蒸汽的凝結潛熱，而且強化了其內部的傳熱傳質過程，相對提高了其運行溫度，因此必然具有較高的產水率。主動式系統(tǒng)與被動式系統(tǒng)相比，由于配備其他的附屬設備例如水泵、風機、太陽能集熱器等，使它的運行溫度得以大幅度提高，其內部的傳熱傳質過程得到改善，而且一般能夠主動回收水蒸汽的汽化潛熱，因此這種蒸餾器產水量必然大為增加，從而成為太陽能海水淡化技術的重點發(fā)展方向。
[0003]另外，對于中大型太陽能海水淡化裝置來說，需要進一步開發(fā)廉價高效的熱源系統(tǒng)，主要是開發(fā)和完善相應的太陽能集熱系統(tǒng)，克服海水淡化熱源系統(tǒng)的腐蝕、結垢、微生物滋生以及換熱效率低等問題，綜合提升熱源效率和使用壽命；除此之外，還需考慮綜合提升裝置效率，設備模塊化，系統(tǒng)簡單化這幾個方面，以適應太陽能蒸餾器在大中型用戶的不同需求。
[0004]目前國內多所高校加入到了太陽能海水淡化技術研究的行列，提出了一系列新穎的太陽能海水淡化裝置實驗機型。比較有代表意義的有西北工業(yè)大學提出的“新型、高效太陽能海水淡化裝置”;天津大學提出的“回收潛熱的太陽能蒸餾器”；中國科學技術大學提出的“降膜蒸發(fā)-氣流吸附太陽能蒸餾器”;西安交通大學、北京理工大學等提出了“橫管降膜蒸發(fā)多效回熱的太陽能海水淡化系統(tǒng)”等等，這些研究使太陽能海水淡化技術有了較大的進步。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種與回路熱管相耦合的、傳熱性能好、蒸餾性能好、整體效率高、結構簡單緊湊、制造成本低的太陽能海水淡化裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術解決方案是:
本發(fā)明是一種回路熱管式圓筒型太陽能海水淡化裝置，它包括圓筒型多效蒸餾器、聚光槽、回路熱管。所述的圓筒型多效蒸餾器臥式放置并位于聚光槽的背光面；所述的聚光槽按東西方向水平布置，沿南北方向單軸跟蹤；所述的回路熱管由蒸發(fā)管、蒸汽管線、冷凝管、液體管線組成并形成回路，蒸發(fā)管水平布置于聚光槽的聚焦線上，冷凝管水平布置于圓筒型多效蒸餾器的中心軸線上。
[0007]所述的圓筒型多效蒸餾器包括絕熱圓筒、中心加熱管、多根傳熱管、多個半圓槽、多根帶噴嘴組的布料管、海水槽、淡水槽、原海水管道、排污水管道、淡水管道。所述的中心加熱管與回路熱管的冷凝管為同一管道，安裝在圓筒型多效蒸餾器的中心軸線上并貫穿于絕熱圓筒的兩底面。所述的多根傳熱管由小到大逐根相套并且同心布置在絕熱圓筒的內腔，它們的中心線都與中心加熱管的中心線保持一致，每根傳熱管的兩邊端緣都與絕熱圓筒的兩底面內壁密封連接。中心加熱管、最小傳熱管與絕熱圓筒的兩底面之間的密封空間構成了第一效蒸餾室，由內向外相鄰的兩個傳熱管與絕熱圓筒的兩底面之間的密封空間分別構成了第二效蒸餾室、…、第η效蒸餾室，各效蒸餾室皆在絕熱圓筒的底面開設抽真空口。最大傳熱管與絕熱圓筒的內表面及兩底面之間的密封空間構成了海水預熱室，海水預熱室與原海水管道相連通。各效蒸餾室的下方位置皆布置一個半圓槽，每個半圓槽的兩邊端緣與絕熱圓筒的兩底面內壁連接且與相鄰的兩個傳熱管都保持一定的間距。各效蒸餾室的半圓槽內表面與相鄰的內側傳熱管下半部外表面及絕熱圓筒的兩底面構成了該效的海水槽，并在絕熱圓筒的底面開設濃海水出口與該效的海水槽相通，各效蒸餾室的半圓槽外表面與相鄰的外側傳熱管下半部內表面及絕熱圓筒的兩底面構成了該效的淡水槽，并在絕熱圓筒的底面開設淡水出口與該效的淡水槽相通。各效蒸餾室的正上方位置沿軸向方向皆安裝一根底部設置一列或多列噴嘴組的布料管。第一效蒸餾室的布料管的一側從絕熱圓筒的底面穿出并通過預熱海水管與預熱海水室連通；從第二效至末效的各效蒸餾室的布料管的一側從絕熱圓筒的底面穿出并通過效間送料管與上一效蒸餾室的濃海水出口連通。末效蒸餾室的濃海水出口與排污水管道連通，并在排污水管道上設置排污泵。各效蒸餾室的淡水出口皆與淡水管道連通，并在淡水管道上設置淡水泵。
[0008]采用上述方案后，本發(fā)明具有以下幾個特點:
一、傳熱性能好，整體效率高。本發(fā)明中回路熱管作為聚光槽和蒸餾器之間的高效傳熱元件，具有熱管本身傳熱量大、傳熱熱阻小、傳熱溫差小的優(yōu)點，具有良好的傳熱性能。與此同時，回路熱管還具有傳熱距離大、傳熱管路布置靈活、反重力能力強等獨特優(yōu)勢，使蒸餾器的布置不受場地限制，甚至可布置于低處，因此系統(tǒng)的整體效率較高。
[0009]二、蒸餾性能好。本發(fā)明中太陽能蒸餾器不僅重復利用水蒸汽的汽化潛熱降低了系統(tǒng)的能耗，而且采用噴淋降膜負壓蒸餾的方法強化了內部的傳熱傳質過程，另外海水液膜流動沸騰所需熱容量很小提高了運行溫度，因此整個蒸餾器的綜合性能好，產水率高。除上述的特點之外，本發(fā)明還具有另一獨特優(yōu)勢:由于海水蒸發(fā)過程中必然伴隨發(fā)生海水濃度增大黏度變大從而引起傳熱系數(shù)降低的問題，本發(fā)明中從內向外各效蒸餾室的傳熱面積逐漸增加，有效彌補了傳熱系數(shù)降低造成的影響，因此各效蒸餾室都可以維持較小的傳熱溫差，從而提高整個蒸餾器的效數(shù)，進一步提高濃縮比和產水率。
[0010]三、結構簡單緊湊，制造成本低。本發(fā)明中回路熱管的蒸發(fā)管替代太陽能集熱管，回路熱管的冷凝管替代蒸餾器的加熱管，使整個系統(tǒng)高度集成化、整體效率高。另外，太陽能蒸餾器所有的附件包括預熱室、蒸發(fā)室、海水槽、淡水槽等有規(guī)則的緊密布置在圓筒體內，使整個蒸餾器結構非常緊湊，容易加工和標準化生產，制造成本低。
[0011]綜上所述，本發(fā)明很好地將回路熱管與太陽能蒸餾器進行耦合，具有傳熱性能好、蒸餾性能好、整體效率高、結構簡單緊湊、制造成本低等特點，適合于低成本模塊化生產，可被廣泛應用于太陽能海水淡化領域中。
[0012]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的太陽能蒸餾器剖面圖；
圖3是本發(fā)明的太陽能蒸餾器主視圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明是一種回路熱管式圓筒型太陽能海水淡化裝置，它包括圓筒型多效蒸餾器1、聚光槽2、回路熱管3。所述的圓筒型多效蒸餾器I臥式放置并位于聚光槽2的背光面；所述的聚光槽2按東西方向水平布置，沿南北方向單軸跟蹤；所述的回路熱管3由蒸發(fā)管31、蒸汽管線32、冷凝管33、液體管線34組成并形成回路，蒸發(fā)管31水平布置于聚光槽2的聚焦線上，冷凝管33水平布置于圓筒型多效蒸餾器I的中心軸線上。
[0015]如圖2、圖3所示。所述的圓筒型多效蒸餾器I包括絕熱圓筒10、中心加熱管11、多根傳熱管12、多個半圓槽13、多根帶噴嘴組的布料管14、海水槽15、淡水槽16、原海水管道17、排污水管道