[0072] 优选的,随着r/L的增加,所述的a,b增加。
[0073] 作为优选,a=1.57,b=2.93。
[0074] 作为优选,如图4、5所示,每个内翅片上设置多排连通孔26,如图5所示,所述多个连通孔26为错排结构。通过错排接构,可以进一步提高换热,降低压力。
[0075] 作为优选,热利用装置24可以是蓄热器28,也可以是如图9所示的海水淡化装置29。当然,可以是蓄热器28和海水淡化装置29并联,如图7所示。图7展示了太阳能集热系统的一个新的实施例。如图7所示,太阳能集热器系统包括两个互相并联的蓄热器28和海水淡化装置29。
[0076] 如图7所示的太阳能集热器系统,所述系统包括集热器1、蓄热器28、海水淡化装置29、阀门30、阀门31、阀门37、温度传感器32,所述集热器1与蓄热器28连通形成循环回路,集热器1与海水淡化装置29连通形成循环回路,蓄热器28和海水淡化装置29所在的管路并联,集热器1吸收太阳能,加热集热器1中的水,加热后的水通过出水管路34分别进入蓄热器28和海水淡化装置29,在蓄热器28和海水淡化装置29流出的水在经过回水管路36进入集热器
1中进行换热。
[0077] 当然蓄热器和和海水淡化装置29可以采用其他热利用装置代替。
[0078] 上述系统中,通过太阳能在蓄热器28中进行蓄热同时,可以进行海水淡化。当然,海水淡化装置和蓄热器可以独立运行,或者单独运行其中之一,其中图9就是单独运行海水淡化装置。
[0079] 如图7所示,阀门30设置在出水管上,用于控制进入蓄热器28和海水淡化装置29的总的水量,阀门31设置在海水淡化装置29所在的管路的入口管的位置,用于控制进入海水淡化装置29的水的流量,阀门37设置在蓄热器28所在的管路的入口管33的位置,用于控制进入蓄热器28的水的流量,温度传感器32设置在海水淡化装置29的入口的位置处,用于测量进入海水淡化装置29的水的温度。所述系统还包括中央控制器,所述中央控制器与阀门30、阀门31、阀门37、温度传感器32进行数据连接。
[0080] 优选的,当温度传感器32测量的温度低于一定的温度的时候,中央控制器控制阀门31加大开度,同时控制阀门37减少开度,以加大进入海水淡化装置29的热水的流量来提高海水淡化装置的工作能力。当温度传感器32测量的温度高于一定的温度的时候,中央控制器控制阀门31减少开度,同时控制阀门37加大开度,以减少进入海水淡化装置29的热水的流量来降低海水淡化装置的工作能力。通过上述的控制,可以保证海水淡化装置29的海水淡化的出淡水率基本保持恒定,避免过多或者过少,而且还能在热量有多余的情况下,将更多的热水通过蓄热器28存储起来。
[0081] 当温度传感器32测量的温度降低到一定程度的时候,此时海水淡化装置对外海水淡化的能力会变差,无法满足正常的需求,这表明太阳能集热器的集热能力也出现问题,例如太阳光现不是很强,或者晚上没有太阳的时候,此时阀门30会自动关闭,阀门31和阀门37会完全打开,蓄热器和海水淡化装置所在的管路形成一个循环管路,水进入蓄热器,蓄热器存储的热能对进入蓄热器中水进行加热,加热的水进入海水淡化装置29中进行海水淡化。
[0082] 通过上述的运行,可以在太阳光线强的时候,在满足海水淡化装置29的散热能力,即满足用户散热需求以后,将多余的热量通过蓄热器28进行蓄热,在太阳能集热器1供热能力不足的情况下,利用蓄热器存储的热能加热循环水,以满足海水淡化装置29的需求。这样可以充分利用太阳能,避免过多的热量的浪费。
[0083] 作为优选,海水淡化装置29的管路上还设置辅助加热设备2,如图9所示,海水淡化装置29管路中的水在海水淡化装置29之前进入流经辅助加热装置。所述辅助加热设备2根据流经辅助加热装置2中的水的温度自动启动加热。
[0084] 优选的是,辅助加热装置2可以是电加热器、热水锅炉或者其他换热器,其中图9展示了一个换热装置。电加热器或热水锅炉的主要作用是起到辅助加热的作用,例如当利用太阳能加热的水没有达到预定的温度,这是可以启动电加热器或热水锅炉。
[0085] 所述电加热器和/或热水锅炉和/或换热器还包括控制系统,所述控制系统包括测量温度的温度传感器和中央控制器,电加热器和/或热水锅炉和/或换热器根据进入电加热器和热水锅炉和/或换热器的水的温度自动启动,对热水进行加热。下面针对电加热器进行说明。
[0086] 温度传感器用于测量进入电加热器的水的温度,中央控制器用于控制电加热器的加热功率。当测量的进水温度低于温度a时,电加热器启动加热,并以功率A进行加热;当热测量的进水温度低于比温度a低的温度b时,电加热器以高于功率A的功率B进行加热;当测量的进水温度低于比温度b低的温度c时,电加热器以高于功率B的功率C进行加热;当测量的进水温度低于比温度c低的温度d时,电加热器以高于功率C的功率D进行加热;当测量的进水温度低于比温度d低的温度e时,电加热器以高于功率D的功率E进行加热。
[0087] 当然,可以选择的是,为了增加测量温度的准确性,可以在电加热器的出水口处设置另一个温度传感器,通过两个温度传感器的测量的温度的平均值来计算电加热器的启动功率。
[0088] 对于锅炉来说,设置自动点火装置。当测量的进入锅炉的水的温度低于一定的温度的时候,锅炉就启动点火装置进行加热。当测量的水的温度达到一定的温度的时候,则就停止进行加热。
[0089] 当然,可以选择的是,为了增加测量温度的准确性,可以在锅炉的出水口处设置另一个温度传感器,通过两个温度传感器的测量的温度的平均值来计算电加热器的启动功率。
[0090] 当然作为优选,可以设置一个换热器作为辅助加热设备,如图9所示。换热器提供热源与进入海水淡化装置29的水进行换热,所述换热器根据进入换热器的水温自动提供热源进行换热。如果测量进入换热器的水的温度低于一定的温度的时候,中央控制器控制换热器提供热源加热热水。当测量的水的温度达到一定的温度的时候,则就停止提供热源。
[0091] 图8展示了太阳能集热器装置的一个进一步改进的具体实施方式。对于没有提及的特征与前面的实施例相同。优选的是,还包括水箱39,所述集热管是环路热管,环路热管的冷凝端设置在太阳能水箱39中。集热器吸收太阳能的热量,加热环路热管的蒸发端,蒸发端的工作流体经过循环进入环路热管的冷凝端,在冷凝端进行放热,加热水箱中的水。在冷凝端放热完成后再循环进入热管的蒸发端进行加热。作为优选,其中环路热管的蒸发端是集热器。
[0092] 如图8所示,可以在水箱中设置电加热装置,当水箱的出水温度低于一定的数值时,可以启动电加热装置。本发明通过多种方式来实现对海水淡化系统的智能控制。
[0093] 作为改进一,所述的水箱39内设置温度传感器,用于测量水箱39内的水的温度。水箱39的入口管41和出口管40上分别设置入口管阀门44和出口管阀门43,所述温度传感器、入口管阀门44和出口管阀门43与中央控制器45数据连接。中央控制器45根据温度传感器测量的温度来控制入口管阀门44和出口管阀门43的开闭以及开度的大小。
[0094] 如果温度传感器测量水箱39内的水的温度低于下限的数值,则中央控制器45控制阀门43、44自动关闭,从而保证水箱39内的水继续加热升温;如果测量的水箱39内的水的温度超过上限的数值,则中央控制器45控制阀门43、44自动打开。通过上述措施,能够而保证水箱39输出的水的温度保持一定温度,从而能够达到可以利用的温度。
[0095] 作为优选,所述的水箱39内设置多个温度传感器,通过多个温度传感器来测量水的温度。
[0096] 作为优选,中央控制器45通过多个温度传感器测量的水的温度的平均值来控制阀门43、22的开闭。
[0097] 作为优选,中央控制器45通过多个温度传感器测量的水的温度的最低值来控制阀门43、22的开闭。通过采取最低值,能够保证水箱39内的所有位置的水的温度都能够达到海水淡化装置可以利用的温度。
[0098] 作为优选,所述的至少一个温度传感器设置在水箱39内靠近水箱入口管41的位置。
[0099] 作为优选,所述的至少一个温度传感器设置在水箱39内靠近水箱出口管40的位置。
[0100] 作为一个改进二,所述的中央控制器45通过控制阀门43、44的开度的大小来保证水箱内的出水温度达到恒定值。即通过调节进入水箱39和离开水箱39的说的流量来调整水箱39的出水的温度。
[0101] 所述水箱出口管路17上设置出口管温度传感器42,所述出口温度传感器42与中央控制器45数据连接,中央控制器45根据温度传感器42测量的温度来控制入口管阀门44和出口管阀门43的开闭以及开度的大小。
[0102] 如果温度传感器42测量的出口管19的水的温度低于下限的数值,则中央控制器45控制阀门43的开度增加,降低阀门44的开度,从而使得进入水箱39内的水减少,使得离开水箱39内的水增加,从而使得水箱39内的水量减少。通过水量的减少来提高水箱39内水的温度,从而提高水箱39的出口温度。相反,温度传感器42测量的出口管19的水的温度高于上限的数值,则中央控制器45控制阀门43的开度减少,增加阀门44的开度,从而使得进入水箱39内的水增加,使得离开水箱39内的水减少,从而使得水箱39内的水量增加。通过水量的增加来降低水箱39内水的温度,从而降低水箱39的出口温度。通过上述措施,能够而保证水箱39输出的水的温度保持在一定范围内,从而能够达到海水淡化装置29可以利用的温度。
[0103] 作为优选,所述的出口管40设置多个温度传感器42,通过多个温度传感器42来测量水箱出水管的水的温度。
[0104] 作为优选,中央控制器45通过多个温度传感器42测量的水的温度的平均值来控制阀门43、44的开度的大小。
[0105] 作为优选,中央控制器45通过多个温度传感器42测量的水的温度的最低值来控制阀门43、44的开度。通过采取最低值,能够数据的进一步的准确性。
[0106] 作为优选,所述的至少一个温度传感器设置在出口管40靠近水箱39的位置。
[0107] 作为优选,上限数值减去下限数值为5-10摄氏度,优选为6-8摄氏度。
[0108] 作为改进二的进一步改进,下称为改进三,通过测量水箱39内水的温度来控制阀门43、44的开闭。
[0109] 如果温度传感器42测量的水箱39的水的温度低于下限的数值,则中央控制器45控制阀门43的开度增加,降低阀门44的开度,从而使得进入水箱39内的水减少,使得离开水箱39内的水增加,从而使得水箱39内的水量减少。通过水量的减少来提高水箱39内水的温度,从而提高水箱39的出口温度。相反,温度传感器42测量的水箱39内的水的温度高于上限的数值,则中央控制器45控制阀门43的开度减少,增加阀门44的开度,从而使得进入水箱39内的水增加,使得离开水箱39内的水减少,从而使得水箱39内的水量增加。通过水量的增加来降低水箱39内水的温度,从而降低水箱39的出口温度。通过上述措施,能够而保证水箱39输出的水的温度保持在一定范围内,从而能够达到海水淡化装置可以利用的温度。
[0110] 作为优选,所述的水箱39内设置多个温度传感器,通过多个温度传感器来测量水的温度。
[0111] 作为优选,中央控制器45通过多个温度传感器测量的水的温度的平均值来控制阀门43、22的开度。
[0112] 作为优选,中央控制器45通过多个温度传感器测量的水的温度的最低值来控制阀门43、22的开度。通过采取最低值,能够保证水箱39内的所有位置的水的温度都能够达到可以利用的温度。
[0113] 作为优选,所述的至少一个温度传感器设置在水箱39内靠近水箱入口管41的位置。
[0114] 作为优选,所述的至少一个温度传感器设置在水箱39内靠近水箱出口管40的位置。
[0115] 作为优选,上限数值减去下限数值为8-13摄氏度,优选为9-11摄氏度。
[0116] 作为改进四,所述的水箱39内设置水位计,所述水位计和中央控制器45数据连接。中央控制器监控水位的高度从而控制阀门43、44的开度的大小。
[0117] 通过监控水位的高度,避免水箱内的水位过低,从而造成集热管放热端无法散热,造成集热管损害,同时避免水箱39内的水位过高,从而造成水箱内压力过大,尤其是在加热沸腾的情况下。
[0118] 如果水位计测量的水箱39的水位高于上限的数值,则中央控制器45控制阀门43的开度增加,降低阀门44的开度,从而使得进入水箱39内的水减少,使得离开水箱39内的水增加,从而使得水箱39内的水量减少。通过水量的减少来降低水箱39内水的水位。相反,水位计测量的水箱39内的水位低于下限的数值,则中央控制器45控制阀门43的开度减少,增加阀门44的开度,从而使得进入水箱39内的水增加,使得离开水箱39内的水减少,从而使得水箱39内的水量增加。
[0119] 作为优选,水位的上限数值为水箱容积的90%-95%所在的高度,优选为93%。
[0120] 作为优选,水位的下限数值为集热管放热端伸入水箱内的高度。从而保证水箱中的水全面覆盖放热端。
[0121] 改进五是对改进一、改进四结合的改进。
[0122] 如果温度传感器测量水箱39内的水的温度低于下限的数值,此时中央控制器45根据监控的水位计测量的水位来自动控制阀门43、44的开闭,具体措施如下:
[0123] 中央控制器45监控的水位计测量的水位高于下限值而且低于上限值,则中央控制器45控制阀门44、44自动关闭,从而保证水箱39内的水继续加热升温;
[0124] 中央控制器45监控的水位计测量的水位低于下限值,则中央控制器45控制阀门43自动关闭,阀门44继续打开,从而保证水继续流入水箱39内,当中央控制器45监控的水位计测量的水位等于或者高于下限值,则中央控制器45控制阀门44自动关闭;
[0125] 中央控制器45监控的水位计测量的水位高于上限值,则中央控制器45控制阀门43继续打开,阀门44自动关闭,从而保证水继续流出水箱39,当中央控制器45监控的水位计测量的水位等于或者低于上限值,则中央控制器45控制阀门43自动关闭。
[0126] 其余的特征与改进一、改进五相同,就不再一一描述。
[0127] 改进六是对改进二、改进四结合的改进。
[0128] 如果温度传感器42测量的出口管的水的温度低于下限的数值,中央控制器45根据监控的水位计测量的水位来自动控制阀门43、44的开度,具体措施如下:
[0129] 中央控制器45监控的水位计测量的水位低于上限值,则中央控制器45控制阀门43的开度增加,降低阀门44的开度,从而使得进入水箱39内的水减少,使得离开水箱39内的水增加,从而使得水箱39内的水量减少,如果水箱39内的水位降低至下限值或者接近下限值,则中央控制器控制阀门43、44关闭;
[0130] 中央控制器45监控的水位计测量的水位低于下限值,则中央控制器45控制阀门43关闭,同时发出警报;此时表明目前无法实现需要的水温,原因可能是光照强度不够或者其他原因,以提醒操作者注意。
[0131] 如果温度传感器42测量的出口管的水的温度高于上限的数值,中央控制器45根据监控的水位计测量的水位来自动控制阀门43、22的开度,具体措施如下:
[0132] 中央控制器45监控的水位计测量的水位低于上限值,则中央控制器45控制阀门43的开度减小,增加阀门44的开度,从而使得进入水箱39内的水增加,使得离开水箱39内的水减少,从而使得水箱39内的水量增加;如果水箱39内的水位增加至上限值或者接近上限值,则中央控制器控制阀门43、44关闭;
[0133] 中央控制器45监控的水位计测量的水位高于上限值,则中央控制器45控制阀门44关闭,同时发出警报;此时表明目前无法实现需要的水温,原因可能是设置水温过低或者其他原因,以提醒操作者注意。
[0134] 其余的特征与改进一、改进五相同,就不再一一描述。
[0135] 图9展示了前面实施例中太阳能海水淡化装置的一个具体流程示意图。当然图9中的集热器1还可以使用水箱39来代替。
[0136] 所述海水淡化装置包括布液器7、蒸发室8-10、板式预热换热器15、淡水箱11、淡水排出泵12、浓海水箱13、浓海水排出泵14。整套装置包含两套循环,分别为海水循环和加热循环水循环。
[0137] 其中,太阳能集热器1或者经过集热器1加热的水箱39中加热的热水进入蒸发室,在蒸发室8内经过布液器7喷淋换热后,再进入板式换热器6,与板式换热器6中的海水进行换热,然后再循环回到加热器1或者水箱39中进行加热。
[0138] 作为优选,所述辅助加热设备2设置在集热器或水箱39与蒸发室之间。
[0139] 作为优选,循环水储存在循环水箱4中,所述循环水箱4设置在板式换热器6和集热器1或水箱39之间。作为优选,所述循环水在循环水水泵3的作用下进行循环。另外可以通过循环水补水泵5,向系统中添加循环水。
[0140] 海水通过海水进水泵16,将海水输入在板式预热换热器15中,在板式预热换热器15中通过来自蒸发室中的淡水蒸汽的预热后进入板式换热器6,在板式预热换热器6中进行换热后,进入蒸发室,在蒸发室中经过布液器7喷淋换热,经过换热后蒸发的蒸汽进入板式预热换热器,对进入系统的海水进行预热,以实现热量的充分利用,然后进入最后被收集到淡水箱11中,可由淡水排出泵12排出,所述蒸发室连接浓海水箱13,剩余的浓海水也将收集在浓海水箱13中,经由浓海水排出泵14排出。
[0141] 作为优选,所述蒸发室包括多级蒸发室,所述多级蒸发室串联连接,海水在上级蒸发室中换热后在进入下一级蒸发室,所述上一级蒸发室蒸发的蒸汽进入下一级蒸发室,作为热源与进入下一级蒸发室的海水进行换热。
[0142] 作为优选,所述的太阳能集热器1或者经过集热器1加热的水箱39中加热的热水进入第一级蒸发室8。
[0143] 作为优选,所述蒸发室为3级,分别室第一级蒸发室8、第二级蒸发室9,第三级蒸发室10,所示板式预热换热器15为3个,所述第一级蒸发室8出来的蒸汽进入第二级蒸发室9后,再进入第一板式预热换热器15,所述第二蒸级发室9出来的蒸汽进入第三级蒸发室10后,再进入第二板式预热换热器15,第三级蒸发室10出来的蒸汽直接进入第三板式预热换热器15。
[0144] 作为优选,所述海水先后经过第三、第二、第一板式预热换热器15。通过实验发现,通过此顺序,可以达到最佳的海水淡水率。主要原因是第三、第二、第一板式预热换热器15中的换热能力逐渐降低,海水先经过换热能力低的换热器,然后以此经过换热能力逐步升高的换热器,使得海水的温度逐渐升高进行换热,避免了直接经过换热能力强的换热器进行换热后在进入换热能力弱的换热器换热,在换热能力弱的换热器中达不到理想的换热效果。
[0145] 作为优选,在进入第一级蒸发器8的太阳能管路上设置温度传感器和流量传感器(图9仅标识了温度传感器),用于测量进入第一级蒸发器8的热水的温度和热水的流量,所述进入第一级蒸发室8的海水管路上设置阀门46,用于控制进入第一级蒸发室8流量,所述系统还包括控制器,所述控制器与温度传感器、流量传感器、阀门数据连接,所述控制器根据测量的热水温度和热水流量,自动控制阀门46的开度。
[0146] 所述的控制器是根据热水温度和热水流量的组合来进行阀门控制,具体控制方式如下:控制参数Q=(热水温度-基准温度)*热水流量,如果测量的控制参数Q增加,则自动增加阀门的开度,如果测量的控制参数Q减少,则自动降低阀门的开度。
[0147] 通过上述的智能控制,可以实现随着热水温度和流量变化来控制参与换热的海水的流量,避免参与换热的海水量过高或者过低,从而避免海水量过多或者过少,从而影响淡化效果。
[0148] 作为优选,所述基准温度为25-35℃。
[0149] 作为优选,海水进水泵16与控制器进行数据连接,控制器根据进入第一级蒸发室8的海水管路上的阀门46开度自动调整进水泵16的功率。如果阀门45开度增加,自动增加进水泵16的功率,如果阀门46开度降低,自动降低进水泵16的功率。
[0150] 所述控制器可以是前面提到的中央控制器45,也可以是新的控制器。
[0151] 虽然本发明已以较佳实施例披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。