一种应用于小型船舶的海水淡化装置

摘要

本发明公开了一种应用于小型船舶的海水淡化装置，包括海水存储箱和淡水接收箱，所述海水存储箱通过海水管与海水蒸发装置连接，海水蒸发装置包括海水蒸发器和呈凸透镜状的玻璃罩子，该玻璃罩子将整个海水蒸发器密封罩住；玻璃罩子的顶部设有冷凝管，冷凝管的下端设有开口向下的弧形防掉帽；沿玻璃罩子内壁环设有挡板，挡板与玻璃罩子组成盛装淡水的空腔，该空腔通过水阀门、淡水管与淡水接收箱连接；海水蒸发装置内设有测压计，测压计采集玻璃罩子内的压力后，将该数据传递至显示屏上进行显示；玻璃罩子上还设有气阀门、废液排出口；玻璃罩子与抽气筒连接；海水蒸发器下方设有电热板。本发明结构简单、能耗低、产生淡水多。

权利要求

1.一种应用于小型船舶的海水淡化装置，包括海水存储箱和淡水接收箱，所述海水存储箱通过海水管与海水蒸发装置连接，其特征在于：所述海水蒸发装置包括海水蒸发器和呈凸透镜状的玻璃罩子，该玻璃罩子将整个海水蒸发器密封罩住；所述玻璃罩子的顶部设有冷凝管，冷凝管的下端设有开口向下的弧形防掉帽；沿玻璃罩子内壁环设有挡板，挡板与玻璃罩子组成盛装淡水的空腔，该空腔通过水阀门、淡水管与淡水接收箱连接；挡板的开口小于防掉帽的弧长；经海水蒸发器蒸发的水蒸气上升至冷凝管后，经冷凝管回流后经过防掉帽流入由挡板和玻璃罩子组成的空腔内；

所述海水蒸发装置内设有测压计，测压计采集玻璃罩子内的压力后，将该数据传递至显示屏上进行显示；

所述玻璃罩子上还设有气阀门、废液排出口；所述气阀门包括气阀门外壁和置于气阀门外壁内的气门塞；

所述玻璃罩子与抽气筒连接；

所述海水蒸发器下方设有电热板。

2.如权利要求1所述的应用于小型船舶的海水淡化装置，其特征在于：所述抽气筒包括抽气管、抽气筒筒身、活塞筒、活塞拉杆，所述活塞筒内设置有弹簧和活塞环。

3.如权利要求1所述的应用于小型船舶的海水淡化装置，其特征在于：海水管的一端与海水存储箱下端连接，海水管的另一端与海水蒸发器的下端连接；海水蒸发器的下端高于海水存储箱的下端，低于海水存储箱内液面的最高点。

4.如权利要求1所述的应用于小型船舶的海水淡化装置，其特征在于：所述海水存储箱和淡水接收箱并排设置。

5.如权利要求1所述的应用于小型船舶的海水淡化装置，其特征在于：所述电热板为黑色金属电热板；所述黑色金属电热板通过控制面板上的加热旋钮控制加热强度。

6.如权利要求1所述的应用于小型船舶的海水淡化装置，其特征在于：玻璃罩子和冷凝管的内壁与防掉帽均经过超疏水材料处理。

7.如权利要求1所述的应用于小型船舶的海水淡化装置，其特征在于：所述挡板的竖截面为弧形。

说明书

一种应用于小型船舶的海水淡化装置

技术领域

[0001] 本发明属于海水淡化领域，具体涉及一种应用于小型船舶的海水淡化装置。

背景技术

[0002] 现有的海水淡化方法很多，常规的方法有多级闪蒸法、蒸馏法、离子交换法、渗析法和反渗析法等，这些海水淡化的方法都比较成熟，但都存在着需要耗费大量燃料或电能等能源的缺陷，且不适合在小型船舶上进行海水淡化。

[0003] 鉴于以上问题，产生了很多利用太阳能制取淡水的装置。太阳能制取淡水虽然能耗低，但是由于太阳能产生的热水温度在85°与100°之间，产生的水蒸气量比较小，导致淡水产水速率比较低，得到淡水较少。同时，太阳辐照存在稀薄和不均匀的特点，而且现有的太阳能海水淡化装置普遍采用横卧大水箱和太阳能吸热管并联加热的方式，使用时受天气的影响较大，水温上升速度缓慢，光能大部分都变成了水体的显热，即便是水体能够达到沸腾的温度，不仅蒸馏时间短，而且沸腾强度较小，蒸馏水产量和太阳能利用率低，无法满足船舶对淡水的需要。

[0004] 为降低天气对海水淡化的影响，有的在系统中加入了很多附属装置，通过强化传热过程，提高海水淡化的效率和产量。例如闪蒸法海水淡化技术，就是在太阳能系统中增加了闪蒸罐，把加热到一定温度的海水通入闪蒸罐，并降压使部分海水闪蒸成蒸汽，再降温得到冷凝水。这类海水淡化装置的淡化效果和淡水产量比较大，但是普遍存在结构复杂，能源消耗多，淡化成本高等缺点。因此，我们迫切需要一种结构简单、能耗低、产生淡水多的适用于小型船舶的海水淡化装置。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种结构简单、能耗低、产生淡水多的应用于小型船舶的海水淡化装置。

[0006] 本发明是这样实现的：一种应用于小型船舶的海水淡化装置，包括海水存储箱和淡水接收箱，所述海水存储箱通过海水管与海水蒸发装置连接，所述海水蒸发装置包括海水蒸发器和呈凸透镜状的玻璃罩子，该玻璃罩子将整个海水蒸发器密封罩住；所述玻璃罩子的顶部设有冷凝管，冷凝管的下端设有开口向下的弧形防掉帽；沿玻璃罩子内壁环设有挡板，挡板与玻璃罩子组成盛装淡水的空腔，该空腔通过水阀门、淡水管与淡水接收箱连接；挡板的开口小于防掉帽的弧长；经海水蒸发器蒸发的水蒸气上升至冷凝管后，经冷凝管回流后经过防掉帽流入由挡板和玻璃罩子组成的空腔内；

[0007] 所述海水蒸发装置内设有测压计，测压计采集玻璃罩子内的压力后，将该数据传递至显示屏上进行显示；

[0008] 所述玻璃罩子上还设有气阀门、废液排出口；

[0009] 所述玻璃罩子与抽气筒连接；

[0010] 所述海水蒸发器下方设有电热板。

[0011] 按上述方案，所述气阀门包括气阀门外壁和置于气阀门外壁内的气门塞。

[0012] 按上述方案，所述抽气筒包括抽气管、抽气筒筒身、活塞筒、活塞拉杆，所述活塞筒内设置有弹簧和活塞环。

[0013] 按上述方案，海水管的一端与海水存储箱下端连接，海水管的另一端与海水蒸发器的下端连接；海水蒸发器的下端高于海水存储箱的下端，低于海水存储箱内液面的最高点。本发明通过简单的连通器原理使海水蒸发器中的海水水位始终保持在适宜的高度，使得海水蒸发速率保持在较高的水平。原理为，正常大气压 ，海水蒸发器内的气压 ，且使其满足 （ ），则可实现海水蒸发器内的海水液面略高于海水存储箱的液面，且在温度波动不大的情况下，两者液面高度差基本恒定。

[0014] 按上述方案，所述海水存储箱和淡水接收箱并排设置，以便于节约空间。

[0015] 按上述方案，所述电热板为黑色金属电热板；所述黑色金属电热板通过控制面板上的加热旋钮控制加热强度。

[0016] 按上述方案，所述玻璃罩子和冷凝管的内壁与防掉帽均经过超疏水材料处理，使得冷凝回流的淡水不会掉入到海水蒸发器内。

[0017] 按上述方案，所述挡板的竖截面为弧形。

[0018] 本发明中，平行的太阳光经过呈凸透镜状的玻璃罩子的聚集作用，投射到海水蒸发器下面的黑色金属电热板上，温度快速上升，使海水蒸发器中的海水蒸发，蒸汽上升至冷凝管后冷凝回流，流下防掉帽，流入到挡板与玻璃罩子形成的空腔中暂时储存；待空腔中的淡水快满时，先打开气阀门，使装置内气压处于正常大气压后再打开水阀门，将冷凝的淡水引入淡水接收箱中去。

[0019] 本发明中，海水蒸发器、冷凝管、防掉帽、插头、黑色金属电热板、呈凸透镜状的玻璃罩子组成海水蒸发系统；海水存储箱、淡水接收箱、海水管、淡水管、海水蒸发器、冷凝管、水阀门组成海水-淡水循环系统，整体利用了简单的连通器原理，可自动控制海水蒸发器内的水位；降压与测压系统由抽气筒、气阀门、测压计、显示屏组成。

[0020] 海水蒸发系统中上端的玻璃罩子为“凸透镜”状内空玻璃，无论空腔中的淡水有多少，忽略掉太阳光折射与散射之影响，均可以将玻璃罩子整体看做一个大的凸透镜，该凸透镜可以达到聚光的效果，从而使海水蒸发器内的水温快速上升，大大增加了太阳能的利用效率。在海水蒸发器下面安置一块黑铬制的黑色金属电热板，让其充分吸收太阳光，利用其热能蒸发海水。电热板与一插头相连接，当阳光不足时辅热或在夜晚使其利用电源继续工作。在海水蒸发系统前方设有一操作面板，其上有电源按钮、加热旋钮、显示屏，插上插座后可通过电源按钮控制黑色金属电热板通电，通过加热旋钮加热海水，并可调节不同的加热功率，显示屏与测压计连接，在显示屏上可实时监测到海水蒸发系统内部压强。利用抽气筒抽走海水蒸发系统内的部分空气，使内部压强降低，从而使海水沸点降低，使海水更容易达到沸腾条件。冷凝管在海水蒸发系统顶部，且由白色不透光的传热性较差材质制成，长度足够，使得上升的水蒸气能够形成水珠，并聚集成水流后回流至挡板与玻璃罩子形成的空腔中。海水蒸发系统外部整体采用绝热性良好的材料进行密封，将热量尽可能锁在海水蒸发系统内，防止热量散失太快，延长了海水蒸发时间。

[0021] 本发明的有益效果在于：采用呈凸透镜状的玻璃罩子进行聚光，大大加快海水温度上升速度，加快海水蒸发速率，缩短了淡水生成时间，提高了淡水生成效率。采用测压计实时监测海水蒸发系统的压力，并利用抽气筒降低海水蒸发系统内部压强，降低海水沸点，加快海水沸腾，从而提高了淡水生成效率。在海水蒸发器下设置电热板，以解决现有利用太阳能制取淡水的不足，可在光照强度较低时辅热或在夜晚等情况下使装置继续工作，使海水蒸发系统24小时不间断制取淡水，淡水生成量大，满足船舶日常所需淡水。通过连通器原理，使海水蒸发器内海水水位保持在蒸发速率相对较快的高度，避免出现水的显热现象，提高了淡水制取效率。本装置结构简单、能耗低，适用于小型船舶。

附图说明

[0022] 图1为应用于小型船舶的海水淡化装置的结构示意图；

[0023] 图2为抽气筒的结构示意图；

[0024] 图3为海水蒸发系统的结构示意图；

[0025] 图4为活塞筒的剖视图；

[0026] 图5为气阀门的剖视图；

[0027] 图6为海水存储箱与海水蒸发器的连接结构示意图。

[0028] 其中：1、气阀门，2、冷凝管，3、防掉帽，4、显示屏，5、电源按钮，6、加热旋钮，7、黑色金属电热板，8、水阀门，9、淡水管，10、海水管，11、抽气筒，12、海水存储箱，13、淡水接收箱，22、插头，23、海水蒸发器，24、测压计，25、玻璃罩子， 26、废液排出口，14、活塞拉杆，15、活塞筒，16、抽气筒筒身，17、抽气管，18、气门塞，19、气阀门外壁，20、弹簧，21、活塞环，27、挡板。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。

[0030] 参见图1-图6，一种应用于小型船舶的海水淡化装置，包括并列设置的海水存储箱12和淡水接收箱13，所述海水存储箱12的下端通过海水管10与海水蒸发器23的下部连接，且海水蒸发器23的下端高于海水存储箱12的下端，低于海水存储箱12内液面的最高点，使海水蒸发器23中的海水水位始终保持在适宜的高度，使得海水蒸发速率保持在较高的水平；

[0031] 海水蒸发器23外罩有呈凸透镜状的玻璃罩子25，该玻璃罩子25将整个海水蒸发器23密封罩住，海水蒸发器23下方设有为海水蒸发器23加热的黑色金属电热板7；玻璃罩子25的顶部设有冷凝管2，冷凝管2的下端设有开口向下的弧形防掉帽3；沿玻璃罩子25内壁环设有挡板27，挡板27与玻璃罩子25组成盛装淡水的空腔，该空腔通过水阀门8、淡水管9与淡水接收箱13连接；挡板27的竖截面为弧形，向上延伸形成开口，该开口小于防掉帽3的弧长，以便于淡水流入空腔内；经海水蒸发器23蒸发的水蒸气上升至冷凝管2后，经冷凝管2回流后经过防掉帽3流入由挡板27和玻璃罩子25组成的空腔内；

[0032] 所述玻璃罩子25内设有测压计24，测压计24采集玻璃罩子25内的压力后，将该压力数据传递至显示屏4上进行显示；

[0033] 为了便于淡水的排除，在玻璃罩子25上还设有由气阀门外壁19和置于气阀门外壁19内的气门塞18组成的气阀门1；为了便于废渣和废水的排除，可以玻璃罩子25上设废液排出口26；

[0034] 为了降低玻璃罩子25内的压强，降低海水的沸点便于海水蒸发，可以使玻璃罩子25与抽气筒11连接，抽气筒将玻璃罩子25内的空气抽出，使玻璃罩子25内压强下降，从而加速海水的蒸发；本实施例中，可以使用具有如下结构的抽气筒11，所述抽气筒11包括与玻璃罩体25连接的抽气管17、抽气筒筒身16、活塞筒15、活塞拉杆14，所述活塞筒15内设置有弹簧20和活塞环21。

[0035] 为了更好的控制海水蒸发器23的温度，所述黑色金属电热板7通过控制面板上的加热旋钮6控制加热强度，黑色金属电热板7通过插头22与电源连接，当需要使用黑色金属电热板7对海水蒸发器23进行加热时，按下控制面板上的电源按钮5，黑色金属电热板7即开始工作。

[0036] 为了使冷凝回流的淡水不会掉入到海水蒸发器23内，可以使玻璃罩子25和冷凝管2的内壁与防掉帽3均经过超疏水材料处理。

[0037] 本发明中，平行的太阳光经过呈凸透镜状的玻璃罩子25的聚集作用，投射到海水蒸发器23下面的黑色金属电热板7上，温度快速上升，使海水蒸发器23中的海水蒸发，蒸汽上升至冷凝管2后冷凝回流，流下防掉帽3，流入到挡板27与玻璃罩子25形成的空腔中暂时储存；待空腔中淡水快满时，先打开气阀门1，使玻璃罩子25内气压处于正常大气压后再打开水阀门8，将冷凝的淡水引入淡水接收箱13中去。

[0038] 本发明中，海水蒸发器23、冷凝管2、防掉帽3、插头22、黑色金属电热板7、呈凸透镜状的玻璃罩子25组成海水蒸发系统；海水存储箱12、淡水接收箱13、海水管10、淡水管9、海水蒸发器23、冷凝管2、水阀门8组成海水-淡水循环系统，整体利用了简单的连通器原理，可自动控制海水蒸发器23内的水位；降压与测压系统由抽气筒11、气阀门1、测压计24、显示屏4组成。

[0039] 本发明可以作以下两种方式运行：

[0040] 1.有电源模式：

[0041] 通电后可在显示屏4上实时观察到海水蒸发系统内部的压强大小，进而根据情况通过抽气筒11调节内部压强至合适大小。内外压强调节至合适水平后，海水蒸发器23水位与海水存储箱12的水位存在一个基本恒定的高度差。在使用之前，通过抽气筒11调节内部压强至合适大小后，装置开始运行，太阳光经过呈凸透镜状的玻璃罩子25使海水蒸发，蒸汽上升至冷凝管2后冷凝，经防掉帽3流入到空腔中暂时储存。待空腔中淡水快满时，先打开气阀门1，使装置内气压处于正常大气压后再打开水阀门8，将冷凝的淡水引入淡水接收箱13中去。在光照强度较低时可用黑色金属电热板7辅热，加快海水淡化速率；在夜晚该装置也可利用电源而得以运行。在有电源模式下，可使海水淡化速率达到很高的水平。

[0042] 2.无电源模式：

[0043] 由于无电，测压计24不可用，此时可人工按经验适当抽出部分气体，适当降压以降低海水沸点，加快海水淡化速率；否则，不使用降压与测压系统，此时海水蒸发器23水位与海水存储箱12的水位等高，由于内外压强一样，海水沸点不变，海水淡化效率减慢。

[0044] 本发明利用凸透镜聚光原理、降压降低沸点和连通器原理共同提高海水淡化效率，可应用于小型船舶，满足下行船舶日常所需淡水，既节约了资源，又提高了资源利用率，推广应用价值大。