CN112759020B - 一种可漂浮的海上海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海水淡化技术领域，具体公开了一种可漂浮的海上海水淡化系统，包括漂浮底板，漂浮底板上设有安装通孔和供电组件；安装通孔上固定有蓄水池，蓄水池的上端设置有淡水收集模块，淡水收集模块上设有玻璃外罩和水刮组件，玻璃外罩为半球形状，水刮组件与玻璃外罩的内表面接触，水刮组件对玻璃外罩的内表面进行刮除；供电组件连接水刮组件；蓄水池和淡水收集模块上穿设有安装腔；本发明采用半球形状的玻璃外罩，实现任何角度的光透射率均不被削弱的效果；同时还能保持玻璃外罩的内表面永远洁净，不存在水膜影响玻璃外罩透射率的情况，提高蒸馏净化效率；还能够利用过热淡水池中热淡水的余热为待淡化海水进行预热，提升了对热能的利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，尤其涉及一种可漂浮的海上海水淡化系统。
背景技术
我国人均淡水资源匮乏且严重分布不均，被联合国组织列为最缺水的国家之一。在近几年各地区人口和经济不断增长的背景下，这种现象愈加明显，因此海水淡化成为了一种获取淡水的途径。由于我国太阳能资源丰富，且利用太阳能资源不会对环境造成污染，因此，利用太阳能来驱动海水淡化成为了众多研究学者的研究方向。
目前常见的海水淡化方法有反渗透法、离子交换法、蒸馏法、冷冻法、吸附法等，而一些大型的海水淡化工艺由于成本及运行原理难度高等原因，并不适于海上居民使用，此外，在实际应用中发现，现有的海水淡化系统存在有诸多不足之处：其一，为了确保蒸汽冷凝后对淡水的收集效率，现有的海水淡化系统大多将玻璃外罩的顶面设计成斜面，以便于对淡水的收集，然而斜面结构设计会削弱玻璃外罩对一些角度的光的透射率，影响蒸馏效率；其二，大多使用玻璃外罩作为透光材料，当海水受热蒸发后，蒸汽在玻璃外罩凝结，会在玻璃外罩上形成一层水膜，影响玻璃外罩对光的折射率；其三，现有的海水淡化系统中，淡水池和海水池同时暴露在阳光下，蒸汽冷凝成淡水后仍有可能重新蒸发，增大了蒸发腔内部的蒸汽压，影响了蒸发效率；其四，现有的海水淡化系统中海水的供给通常需要人工或水泵代劳，增大了运营难度和运营成本；其五，现有的海水淡化设备无法利用蒸汽冷气后淡水的余热为待淡化海水预热，造成热量的浪费。
发明内容
针对上述存在的现有海水淡化系统蒸馏效率差、运营难度大和热量浪费的问题，本发明提供了一种可漂浮的海上海水淡化系统，有效提高了蒸馏净化效率、便于使用以及提升了对热能的利用效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供的具体方案如下：
一种可漂浮的海上海水淡化系统，包括漂浮底板，所述漂浮底板上设有安装通孔和供电组件；
所述安装通孔上固定有蓄水池，所述蓄水池的上端设置有淡水收集模块，所述淡水收集模块上设有玻璃外罩和水刮组件，所述玻璃外罩为半球形状，所述水刮组件与玻璃外罩的内表面接触，水刮组件对玻璃外罩的内表面进行刮除；
所述供电组件连接水刮组件；
所述蓄水池和淡水收集模块上穿设有安装腔，所述安装腔内安装有光热材料件，安装腔的内壁上设有冷凝管；
所述蓄水池的上端设有过热淡水池，蓄水池的下端设有冷却淡水池，所述过热淡水池连接冷凝管的进水口，所述冷却淡水池连接冷凝管的出水口，所述冷却淡水池上设有淡水运输管道；
所述过热淡水池连通淡水收集模块。
可选的，所述漂浮底板由四周向安装通孔方向倾斜，且高度逐渐降低；
所述安装通孔的外围设置有雨水收集通槽，所述蓄水池的池壁设有与雨水收集通槽连通的雨水收集腔；
所述雨水收集腔上设有雨水运输管道，漂浮底板的结构设置便于积水流向漂浮底板的中心，并通过雨水收集通槽进入到雨水收集腔中，海上居民可通过雨水运输管道将雨水进行储存利用。
可选的，所述蓄水池的下端设有过滤网，对海洋垃圾进行过滤，避免光热材料件的下端造成堵塞，影响淡化效率。
可选的，所述水刮组件包括水刮和与水刮连接的水刮轴，所述水刮轴连接有驱动件，所述驱动件连接供电组件；
所述水刮与玻璃外罩的内表面接触，所述水刮轴和驱动件设于淡水收集模块上，通过驱动件带动水刮轴的转动，以带动水刮对于玻璃外罩的内表面进行刮除与清洁，避免水膜影响透射率。
可选的，所述驱动件包括电机和与电机连接的电池，设置电池对电机进行供电，以实现便携式使用。
可选的，所述淡水收集模块上设有安装仓，所述驱动件位于安装仓内，所述安装仓上设有仓盖，避免驱动件受到雨水或海水的浸泡等，影响其正常使用。
可选的，所述光热材料件的上端露出于淡水收集模块的上端，光热材料件的下端露出于蓄水池的下端，便于进行海水淡化作用以及对海水的供应。
可选的，所述淡水收集模块上设有淡水收集通槽，所述淡水收集通槽的上端设有淡水收集斜面；
所述淡水收集通槽连通过热淡水池，淡水收集斜面便于对淡水进行收集，并通过淡水收集通槽，使淡水进入到过热淡水池中。
可选的，所述供电组件为光伏组件，基于太阳能的供电方式，更加环保与便捷。
可选的，所述光伏组件包括多个光伏板，多个所述光伏板均匀排布于漂浮底板的四周，确保光伏板能够直接受到阳光的照射而不会被其他部件结构遮挡。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用半球形状的玻璃外罩，实现任何角度的光透射率均不被削弱的效果；
水刮组件对玻璃外罩的内表面的水膜进行刮除，保持玻璃外罩的内表面永远洁净，不存在水膜影响玻璃外罩透射率的情况，提高蒸馏净化效率；
蓄水池位于淡水收集模块的下端，淡水收集模块对蓄水池的上端进行遮挡，阳光无法照射到蓄水池中的淡水，避免了淡水再次蒸发增大蒸发腔内部的蒸气压而影响蒸发效率；
光热材料件直接与海水接触，实现海水的自动供应，降低了运营难度和运营成本；
利用过热淡水池中热淡水的余热为待淡化海水进行预热，提升了对热能的利用效率。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种可漂浮的海上海水淡化系统的整体结构示意图。
图2为本发明实施例中提供的一种可漂浮的海上海水淡化系统的整体结构爆炸图。
图3为本发明实施例中提供的一种可漂浮的海上海水淡化系统的正视方向剖视图。
图4为本发明实施例中提供的蓄水池和安装腔的结构示意图。
图5为本发明实施例中提供的蓄水池和安装腔的主视图。
图6为图5的D-D方向剖视图。
图7为本发明实施例中提供的漂浮底板的结构示意图。
其中，1为漂浮底板；2为安装通孔；3为供电组件；4为蓄水池；41为过热淡水池；42为冷却淡水池；43为淡水运输管道；44为雨水收集腔；45为雨水运输管道；5为淡水收集模块；51为安装仓；52为仓盖；53为淡水收集通槽；6为玻璃外罩；7为水刮组件；71为水刮；72为水刮轴；73为驱动件；8为安装腔；9为光热材料件；10为冷凝管；11为雨水收集通槽；12为过滤网。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
例如，一种可漂浮的海上海水淡化系统，包括漂浮底板，漂浮底板上设有安装通孔和供电组件；安装通孔上固定有蓄水池，蓄水池的上端设置有淡水收集模块，淡水收集模块上设有玻璃外罩和水刮组件，玻璃外罩为半球形状，水刮组件与玻璃外罩的内表面接触，水刮组件对玻璃外罩的内表面进行刮除；供电组件连接水刮组件；蓄水池和淡水收集模块上穿设有安装腔，安装腔内安装有光热材料件，安装腔的内壁上设有冷凝管；蓄水池的上端设有过热淡水池，蓄水池的下端设有冷却淡水池，过热淡水池连接冷凝管的进水口，冷却淡水池连接冷凝管的出水口，冷却淡水池上设有淡水运输管道；过热淡水池连通淡水收集模块。
本实施例提供的一种可漂浮的海上海水淡化系统，采用半球形状的玻璃外罩，实现任何角度的光透射率均不被削弱的效果；同时还能保持玻璃外罩的内表面永远洁净，不存在水膜影响玻璃外罩透射率的情况，提高蒸馏净化效率；还能够利用过热淡水池中热淡水的余热为待淡化海水进行预热，提升了对热能的利用效率。
如图1-图7所示，一种可漂浮的海上海水淡化系统，包括漂浮底板1，漂浮底板漂浮在海面上，漂浮底板的材质选用可漂浮材料制成，其结构可以是圆形板或矩形板等，在此并不作限制。
漂浮底板上设有安装通孔2和供电组件3，安装通孔位于漂浮底板的中间位置，供电组件可位于漂浮底板的边缘位置并具备防水功能；安装通孔上固定有蓄水池4，蓄水池的中下端位于海水内，蓄水池的上端设置有淡水收集模块5，淡水收集模块上设有玻璃外罩6和水刮组件7，玻璃外罩为半球形状，水刮组件与玻璃外罩的内表面接触，水刮组件对玻璃外罩的内表面进行刮除。
供电组件连接水刮组件，供电组件为水刮组件的工作提供电源。
蓄水池4和淡水收集模块5上穿设有安装腔8，安装腔内安装有光热材料件9，安装腔的内壁上设有冷凝管10；蓄水池4的上端设有过热淡水池41，蓄水池的下端设有冷却淡水池42，过热淡水池连接冷凝管的进水口，冷却淡水池连接冷凝管的出水口，冷却淡水池上设有淡水运输管道43；过热淡水池连通淡水收集模块5。
光热材料件9采用亲水性强且具备一定耐腐蚀性的光热材料，其下端与海水接触，由于其亲水性，所以能够将海水从海平面运输至光热材料件的上端进行蒸发，从而实现了海水源源不断的供应。通过光热材料件的亲水性能，能够保证海水的供应，减少水泵的使用，降低了整个海水淡化系统对电能的依赖，节约了用电量和降低了运行成本。
海水从光热材料件的下表面被吸收到了上表面，在该示例中，光热材料件的上端设置为半球形，半球形表面能够实现更大面积的接收阳光照射并蒸发。当阳光辐射较低，海水的蒸发速率小于光热材料件的供水速率时，多余的海水会随着光热材料件的半球形表面进入到安装腔中，重新回到海平面上，避免多余的海水进入到淡水收集模块中污染淡化后的淡水。
海水到达光热材料件上端的半球形表面后，通过阳光的照射蒸发，水蒸汽到达玻璃外罩的内表面，盐分等其余可溶物质暂时留在光热材料件中，当海水继续进入光热材料时，由于海水的盐浓度低于光热材料的盐浓度，盐离子会顺浓度梯度回到海水中，从而保证光热材料不被浓度过高的盐水腐蚀，保证光热材料的使用寿命，实现水的淡化。当水蒸汽运动到玻璃外罩的内表面时，会在此处冷凝成淡水，一部分淡水会在重力和自身的粘性作用下顺着玻璃外罩的内表面进入到淡水收集模块中，然后在重力的作用下进入到蓄水池的过热淡水池中，另一部分会在玻璃外罩的内表面凝结成水膜，此时水刮组件动作，对玻璃外罩内表面的水膜进行刮除，保证玻璃外罩的洁净，从而不削弱阳光的透射，使水膜进入到淡水收集模块中，并最终进入到蓄水池的过热淡水池中。水刮组件的作业频率可根据当地的年平均太阳能辐射强度进行调整。
蓄水池的过热淡水池的顶部被淡水收集模块及安装腔等遮挡，阳光无法照射到过热淡水池中的淡水，避免了淡水的再次蒸发，从而造成蒸发器内部的蒸气压增大，降低蒸发效率和影响淡水产能的问题。
安装腔的内壁上设有冷凝管，光热材料件与冷凝管紧贴，过热淡水池中的过热淡水从冷凝管的进水口进入，之后从冷凝管的出水口进入到冷却淡水池。由于光热材料件的亲水性能将海水运送到其上端的半球形表面进行蒸发，因此，海水一定会通过光热材料件的内部，由于光热材料件与冷凝管紧贴，因此，海水一定会经过冷凝管的外表面，结合上述所叙的海水蒸发的整个过程，水蒸汽冷凝之后进入至过热淡水池中，此时淡水的温度较高，利用此时淡水的余热，通过冷凝管为光热材料件中的海水进行预热，然后再通过冷凝管进入到冷却淡水池中，对热量进行充分的利用。最后冷却淡水池中的淡水通过淡水运输管道进入到海上居民住所中用于储存淡水的储水箱罐中。
在一些实施例中，漂浮底板1由四周向安装通孔方向倾斜，且高度逐渐降低。
海上雨天天气以及海浪的影响，会导致漂浮板上积有海水和雨水，如果靠自然蒸发处理积水，需要较长一段时间，漂浮底板上设置有供电组件，如供电组件长期受到海水或雨水浸泡的话，会对其正常使用功能造成影响或是缩短使用寿命，而供电组件如果采用光伏组件的话，积压在光伏组件上的海水或雨水会影响光伏组件的发电效率，因此，漂浮底板由四周向安装通孔方向倾斜，使积水沿漂浮底板的中心位置汇集。
安装通孔2的外围设置有雨水收集通槽11，蓄水池的池壁设有与雨水收集通槽连通的雨水收集腔44；雨水收集腔上设有雨水运输管道45，漂浮底板的结构设置便于积水流向漂浮底板的中心，并通过雨水收集通槽进入到雨水收集腔中，海上居民可通过雨水运输管道将雨水进行储存利用。
在一些实施例中，蓄水池4的下端设有过滤网12，对海洋垃圾进行过滤，避免光热材料件的下端造成堵塞，影响淡化效率。
海洋垃圾泛滥成灾，现有海水淡化系统没有对海水进行预处理，导致海水供给系统的寿命因为海洋垃圾造成的堵塞等原因而急剧降低，而频繁的对海水供给系统进行清理及修理无疑提高了系统的运行成本。本示例在蓄水池的下端设置过滤网，该过滤网能够过滤掉大部分的海洋垃圾阻止其进入到光热材料件中，避免了光热材料件下端因海洋垃圾而造成堵塞。而由于海洋是一个流动的系统，因此，残留在过滤网上的海洋垃圾会随着海洋的流动而离开滤网，避免了过滤网上垃圾的堆积。
在一些实施例中，水刮组件7包括水刮71和与水刮连接的水刮轴72，水刮轴连接有驱动件73，驱动件连接供电组件；水刮与玻璃外罩的内表面接触，水刮轴和驱动件设于淡水收集模块上，通过驱动件带动水刮轴的转动，以带动水刮对于玻璃外罩的内表面进行刮除与清洁，避免水膜影响透射率。
具体的，水刮为弧形状，其完全与玻璃外罩的内表面贴合，一次刮动可以完成整个玻璃外罩内表面的刮除与清洁，避免水膜影响透射率。
具体的，驱动件包括电机和与电机连接的电池，设置电池对电机进行供电，以实现便携式使用。
在一些实施例中，淡水收集模块5上设有安装仓51，驱动件位于安装仓内，安装仓上设有仓盖52，避免驱动件受到雨水或海水的浸泡等，影响其正常使用。
为便于进行海水淡化作用以及对海水的供应，将光热材料件的上端露出于淡水收集模块的上端，光热材料件的下端露出于蓄水池的下端。
在一些实施例中，淡水收集模块上设有淡水收集通槽53，淡水收集通槽的上端设有淡水收集斜面；淡水收集通槽连通过热淡水池，淡水收集斜面便于对淡水进行收集，并通过淡水收集通槽，使淡水进入到过热淡水池中。
在一些实施例中，供电组件为光伏组件，基于太阳能的供电方式，更加环保与便捷。
具体的，光伏组件包括多个光伏板，多个所述光伏板均匀排布于漂浮底板的四周，确保光伏板能够直接受到阳光的照射而不会被其他部件结构遮挡。
本发明提供的一种可漂浮的海上海水淡化系统，采用半球形状的玻璃外罩，实现任何角度的光透射率均不被削弱的效果；同时还能保持玻璃外罩的内表面永远洁净，不存在水膜影响玻璃外罩透射率的情况，提高蒸馏净化效率；还能够利用过热淡水池中热淡水的余热为待淡化海水进行预热，提升了对热能的利用效率。
可以理解的，上述实施例中各个部件之间的不同实施方式可以进行组合实施，实施例仅仅只是为了说明特定结构的可实施方式，并不是作为方案实施的限定。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，包括漂浮底板(1)，所述漂浮底板(1)上设有安装通孔(2)和供电组件(3)；
所述安装通孔(2)上固定有蓄水池(4)，所述蓄水池(4)的上端设置有淡水收集模块(5)，所述淡水收集模块(5)上设有玻璃外罩(6)和水刮组件(7)，所述玻璃外罩(6)为半球形状，所述水刮组件(7)与玻璃外罩(6)的内表面接触，水刮组件(7)对玻璃外罩(6)的内表面进行刮除；
所述供电组件(3)连接水刮组件(7)；
所述蓄水池(4)和淡水收集模块(5)上穿设有安装腔(8)，所述安装腔(8)内安装有光热材料件(9)，安装腔(8)的内壁上设有冷凝管(10)；
所述蓄水池(4)的上端设有过热淡水池(41)，蓄水池(4)的下端设有冷却淡水池(42)，所述过热淡水池(41)连接冷凝管(10)的进水口，所述冷却淡水池(42)连接冷凝管(10)的出水口，所述冷却淡水池(42)上设有淡水运输管道(43)；
所述过热淡水池(41)连通淡水收集模块(5)。
2.根据权利要求1所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述漂浮底板(1)由四周向安装通孔(2)方向倾斜，且高度逐渐降低；
所述安装通孔(2)的外围设置有雨水收集通槽(11)，所述蓄水池(4)的池壁设有与雨水收集通槽(11)连通的雨水收集腔(44)；
所述雨水收集腔(44)上设有雨水运输管道(45)。
3.根据权利要求1所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述蓄水池(4)的下端设有过滤网(12)。
4.根据权利要求1所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述水刮组件(7)包括水刮(71)和与水刮(71)连接的水刮轴(72)，所述水刮轴(72)连接有驱动件(73)，所述驱动件(73)连接供电组件(3)；
所述水刮(71)与玻璃外罩(6)的内表面接触，所述水刮轴(72)和驱动件(73)设于淡水收集模块(5)上。
5.根据权利要求4所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述驱动件(73)包括电机和与电机连接的电池。
6.根据权利要求4所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述淡水收集模块(5)上设有安装仓(51)，所述驱动件(73)位于安装仓(51)内，所述安装仓(51)上设有仓盖(52)。
7.根据权利要求1所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述光热材料件(9)的上端露出于淡水收集模块(5)的上端，光热材料件(9)的下端露出于蓄水池(4)的下端。
8.根据权利要求1所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述淡水收集模块(5)上设有淡水收集通槽(53)，所述淡水收集通槽(53)的上端设有淡水收集斜面；
所述淡水收集通槽(53)连通过热淡水池(41)。
9.根据权利要求1所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述供电组件(3)为光伏组件。
10.根据权利要求9所述的可漂浮的海上海水淡化系统，其特征在于，所述光伏组件包括多个光伏板，多个所述光伏板均匀排布于漂浮底板(1)的四周。
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